چوب نانویی، استحکام بالاتر و قابلیت جذب دی‌اکسیدکربن بیشتری دارد

با وارد کردن نوعی نانومواد در بافت چوب، محققان چوبی ساختند که هم استحکام بالاتری دارد و هم امکان جذب دی‌اکسیدکربن از اتمسفر را داراست.

کد خبر: ۱۰۶۲۹۳۵

شنبه - ۰۶ اسفند ۱۴۰۱ / February 25, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، با وارد کردن نوعی نانومواد در بافت چوب، محققان چوبی ساختند که هم استحکام بالاتری دارد و هم امکان جذب دی‌اکسیدکربن از اتمسفر را داراست.

دانشمندان دانشگاه رایس راهی برای مهندسی چوب به منظور به دام انداختن دی اکسید کربن از طریق یک فرآیند بالقوه مقیاس پذیر و با انرژی ارائه کردند که باعث می‌شود این ماده را برای استفاده در ساخت و ساز قوی‌تر کند.

مواد ساختاری مانند فولاد یا سیمان هزینه بالایی هم به دلار و هم از منظر انتشار دی اکسید کربن دارند. ساخت و ساز مسئول ۴۰ ٪ از انتشار گاز‌های گلخانه‌ای است. توسعه گزینه‌های پایدار برای مواد موجود می‌تواند به کاهش تغییرات آب و هوا و کاهش انتشار دی اکسید کربن کمک کند.

محمد رحمان و همکارانش در تلاش برای پرداختن به هر دو موضوع به یکباره هستند، در این مسیر آن‌ها راهی برای ترکیب مولکول‌های یک ماده متخلخل کریستالی کربن چوب پیدا کردند که می‌تواند دی‌اکسیدکربن را به دام اندازد. رحمان می‌گوید: «چوب یک ماده ساختاری پایدار و تجدیدپذیر است که ما از آن استفاده می‌کنیم. چوب مهندسی شده ما استحکام بیشتری نسبت به چوب طبیعی نشان داده است.»

برای دستیابی به این موفقیت، شبکه الیاف سلولز که به چوب استحکام می‌دهد از طریق فرآیندی که به‌عنوان تعدیل‌کننده شناخته می‌شود، کاملا حذف می‌شود.

رحمان گفت: «چوب از سه مؤلفه اساسی تشکیل شده است: سلولز، همی سلولز و لیگنین. لیگنین همان چیزی است که رنگ خود را به چوب می‌بخشد، بنابراین وقتی لیگنین را بیرون می‌آورید، چوب بی‌رنگ می‌شود. از بین بردن لیگنین یک فرآیند نسبتاً ساده است که شامل پردازش شیمیایی دو مرحله‌ای با استفاده از مواد دوست‌دار محیط زیست است. پس از برداشتن لیگنین، از سفیدکننده یا پراکسید هیدروژن برای از بین بردن همی سلولز استفاده می‌کنیم.»

در مرحله بعد، چوب‌ها در محلول حاوی چارچوب فلزی-آلی یا MOF، معروف به Calgary Framework ۲۰ (CALF-۲۰) خیس می‌شوند. MOF‌ها توانایی جذب مولکول‌های دی اکسید کربن را در در منافذ خود دارند. سومیابراتا روی از محققان دانشگاه رایس می‌گوید: «ذرات MOF به راحتی در کانال‌های سلولز قرار می‌گیرند و از طریق تعامل با سطح مطلوب به آن‌ها وصل می‌شوند.»

رحمان گفت: «در حال حاضر، هیچ بستر زیستی قابل تجزیه و پایدار برای جذب دی‌اکسید کربن وجود ندارد. چوب تقویت‌شده MOF ما یک بستر پشتیبانی سازگار برای استقرار جاذب در برنامه‌های حذف دی اکسید کربن از هوا است.»

روی گفت: «بسیاری از MOF‌های موجود در شرایط مختلف محیطی پایدار نیستند.»

با این حال، CALF-۲۰، توسط استاد دانشگاه کالگری جورج شیمیزو و همکاران ساخته شده، از نظر سطح عملکرد و تطبیق‌پذیری تحت شرایط مختلف محیطی مناسب است.

رحمان گفت: «تولید مواد ساختاری مانند فلزات یا سیمان منبع قابل توجه انتشار کربن است. فناوری که ما ارائه کردیم ساده‌تر و سبز است.»