في صباح مشمس عند حافة حرم جامعة بيركلي، حيث تتلألأ أشعة الشمس على زجاج المختبر وتبدو الأفكار تنمو كما تنمو اللبلاب في كاليفورنيا، قام الكيميائيون بهدوء بقطع طريق جديد نحو معالجة واحدة من أكثر الألغاز إلحاحًا على كوكب الأرض. ماذا لو كان، مختبئًا داخل مسحوق لا يتجاوز حجم قبضة من السكر، يكمن وعد إزالة الكربون من الهواء الذي نتنفسه — والقيام بذلك بشكل أسرع من أي وقت مضى؟ هذه هي الرؤية المتفائلة التي تظهر من أبحاث العلماء في جامعة كاليفورنيا، بيركلي.

لقد طور هذا الفريق مادة مسامية مبتكرة تعرف باسم COF-999، وهي إطار عضوي تساهمي يشبه الإسفنجة الجزيئية، مليئة بالقنوات ومزينة بمجموعات كيميائية ترتبط بشغف بجزيئات ثاني أكسيد الكربون. تشير التجارب الأولية إلى أن هذا المسحوق الرائع يمكنه سحب CO₂ من الهواء المحيط بمعدلات تفوق بكثير المواد التقليدية — في بعض الاختبارات، تم التقاط ما قد تستغرقه غابات الطبيعة عامًا كاملًا في غضون ساعات.

على عكس العديد من أنظمة التقاط الكربون الحالية التي تكافح مع التركيزات المخففة من CO₂ في الغلاف الجوي المفتوح، تظهر هذه المادة مرونة واستقرارًا حتى في وجود الماء والملوثات الجوية الأخرى. عندما تم سحب الهواء عبر أنبوب مليء بـ COF-999، لاحظ الباحثون أن الهواء الخارج كان منخفضًا بشكل كبير من ثاني أكسيد الكربون، مما يشير إلى الإمكانات الاستثنائية لهذه المادة.

في قلب هذا الاختراق توجد بنية بلورية ذات مساحة سطح داخلية هائلة، حيث توفر المسام المجهرية زوايا لا حصر لها لجزيئات CO₂ للالتصاق بها. الترتيب، المبني من روابط تساهمية قوية، يمنح المادة كل من المتانة والكفاءة — وهي صفات لطالما كانت بعيدة المنال للعديد من مواد التقاط الهواء المباشر الأخرى.

بعيدًا عن السرعة، تقدم COF-999 فائدة عملية أخرى: إنها تطلق الكربون المحتجز عند تسخينها بلطف، مما يسمح بإعادة استخدامها مئات — وربما آلاف — المرات مع فقدان قليل من الأداء. قد تجعل هذه الميزة إزالة الكربون المستمرة أكثر قابلية للتطبيق، خاصة في أنظمة التقاط الهواء المباشر المصممة للعمل على نطاق واسع.

ومع ذلك، يتعجل العلماء في تهدئة الحماس بالواقعية. بينما النتائج مثيرة في البيئات المسيطر عليها، لا تزال التحديات قائمة في ترجمتها إلى حلول عملية على نطاق صناعي. يجب على المهندسين تصميم أنظمة يمكنها استغلال هذه المادة دون فقدانها في الرياح، والتقاط الكربون بكفاءة تحت ظروف الطقس وجودة الهواء المتغيرة.

ومع ذلك، فإن وعد مادة يمكنها تجاوز الأشجار في سحب الكربون من السماء يعيد إشعال محادثة أوسع حول كيفية أن الكيمياء والابتكار قد يساعدان البشرية في مواجهة تغير المناخ. بينما يقوم الباحثون بتحسين هذه الأطر المسامية واستكشاف طرق لدمجها في بنية إدارة الكربون، يبدو حلم الهواء النظيف — الذي يتم سحبه من السماء بواسطة البراعة والعلم — أقل بعدًا قليلاً.

تنبيه صورة الذكاء الاصطناعي المرئيات تم إنشاؤها باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي وليست صورًا حقيقية.

المصادر تقارير موثوقة رئيسية حول هذا التطور:

أخبار كلية الكيمياء بجامعة كاليفورنيا، بيركلي KQED Science تغطية مجلة Nature بيان صحفي من BIDMaP