راکتور نوآورانه، دی‌اکسیدکربن اقیانوس را به پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر بدل می‌سازد

محققان یک سیستم بازیافت کربن اقیانوس مصنوعی را مهندسی کرده‌اند که دی‌اکسید کربن (CO₂) را مستقیماً از آب دریا جذب کرده و آن را به اسید سوکسینیک تبدیل می‌کند، که یک ماده کلیدی برای ساخت پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر است.

کد خبر: ۱۳۲۱۲۶۱

چهارشنبه - ۳۰ مهر ۱۴۰۴ / October 22, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، اقیانوس‌ها انبار‌های خاموش کربن زمین هستند و اکنون دانشمندان راهی برای بهره‌برداری از آنها برای ایجاد چیزی مفید پیدا کرده‌اند.

در یک پیشرفت پیشگامانه، محققان چینی یک سیستم بازیافت کربن اقیانوس مصنوعی را مهندسی کرده‌اند که دی‌اکسید کربن (CO₂) را مستقیماً از آب دریا جذب کرده و آن را به اسید سوکسینیک تبدیل می‌کند، که یک ماده کلیدی برای ساخت پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر است.

این مطالعه توسط GAO Xiang از موسسه فناوری پیشرفته شنژن و XIA Chuan از دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین رهبری شد.

این اولین باری است که دانشمندان یک حلقه کامل را نشان داده‌اند، از جذب CO₂ اقیانوسی گرفته تا ایجاد یک ماده اولیه شیمیایی قابل استفاده.

کربن به شیمی

این نوآوری در ترکیب هوشمندانه‌ای از الکتروشیمی و تخمیر میکروبی نهفته است. آب دریا از یک راکتور الکتروشیمیایی پنج محفظه‌ای با طراحی ویژه عبور می‌کند، جایی که یک میدان الکتریکی باعث تجزیه آب می‌شود.

پروتون‌های حاصل، یک محفظه را اسیدی می‌کنند و گونه‌های کربنات محلول را به CO₂ گازی تبدیل می‌کنند.

سپس آن CO₂ از طریق یک غشای فیبر توخالی جدا شده و به یک راکتور دوم فرستاده می‌شود. در اینجا، یک کاتالیزور مبتنی بر بیسموت که به صورت سفارشی طراحی شده است، CO₂ را به اسید فرمیک تبدیل می‌کند.

این فرآیند به همین جا ختم نمی‌شود، یک سویه مهندسی‌شده از باکتری دریایی Vibrio natriegens اسید فرمیک را به اسید سوکسینیک تخمیر می‌کند، که یک پیش‌ساز ارزشمند برای پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر مانند پلی‌بوتیلن سوکسینات (PBS) است.

این سیستم به طور مداوم CO₂ را از آب دریای طبیعی جمع‌آوری‌شده از خلیج شنژن، چین، به مدت بیش از ۵۳۰ ساعت استخراج کرد و به راندمان جذب کربن ۷۰ درصد دست یافت.

حتی چشمگیرتر اینکه، هزینه تخمینی حدود ۲۳۰ دلار برای هر تن CO₂ بود که با فناوری‌های پیشرو در جذب کربن در بازار امروز رقابت می‌کند.

از دریا‌های آبی تا پلاستیک‌های سبز

شیانگ چنگ‌شیانگ، متخصص علوم مواد در موسسه فناوری کالیفرنیا که در این کار مشارکتی نداشته است، گفت: «این اولین نمونه‌ای است که از CO₂ اقیانوس به یک ماده اولیه قابل استفاده برای بیوپلاستیک تبدیل می‌شود.»

«نکته اصلی، گرفتن آن CO₂ و تبدیل آن به یک مونومر بیوپلاستیک با پایداری و صرفه اقتصادی امیدوارکننده است.»

ماهیت مدولار این سیستم به این معنی است که می‌توان آن را به راحتی برای تولید انواع مواد شیمیایی صنعتی، از جمله اسید لاکتیک، آلانین و ۱،۴-بوتاندیول، پیکربندی مجدد کرد.

این انعطاف‌پذیری می‌تواند آن را به یک راه‌حل مقیاس‌پذیر برای تبدیل کربن اقیانوسی به مواد آماده برای عرضه به بازار تبدیل کند.

این پیامد‌ها فراتر از پلاستیک‌ها هستند. با مهار مخزن عظیم کربن اقیانوس، این رویکرد می‌تواند استراتژی‌های موجود برای جذب کربن را تکمیل کرده و فشار بر روش‌های زمینی را کاهش دهد.

این نشان دهنده تغییر از ذخیره سازی ساده CO₂ جذب شده به بازیافت مجدد آن به محصولات با ارزش بالا است که به اقتصاد دایره‌ای و کم کربن دامن می‌زند.

محققان معتقدند که ادغام چنین سیستم‌هایی با منابع انرژی تجدیدپذیر فراساحلی، مانند باد یا انرژی جزر و مد، می‌تواند این فرآیند را پایدارتر کند.

با توجه به اینکه اقیانوس‌ها در حال حاضر تقریباً یک سوم از انتشار جهانی CO₂ را جذب می‌کنند، این نوآوری می‌تواند آنها را از غرق‌کننده‌های غیرفعال به شرکت‌کنندگان فعال در راه‌حل‌های اقلیمی تبدیل کند و روند مبارزه با آلودگی کربن را تغییر دهد.

یافته‌های این مطالعه در مجله Nature Catalysis منتشر شده است.