أخبار البحث العلمي

عالم شاب من جامعة الإمارات العربية المتحدة ينشر عملاً رائدًا للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري

مع وصول انبعاثات غاز الميثان العالمية إلى مستوى قياسي بلغ حوالي 600 مليون طن سنويًا ومن المتوقع أن يستمر في الارتفاع في السنوات القادمة، قام الباحثون في جامعة الإمارات العربية المتحدة بقيادة إياس محمود، الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والبترولية بالجامعة، بمحاولة لتصميم ممتزات تلتقط الميثان من الغلاف الجوي لتقليل الانبعاثات. لكن المهمة المطروحة ليست مباشرة كما يعتقد. هناك العديد من الممتزات المختلفة، لكل منها تركيبة فريدة من الخصائص التي تحدد قدرتها على تقليل انبعاثات الميثان. لذلك بدء الاستاذ محمود في اكتشاف الممتزات ذات الأداء الأفضل لالتقاط الميثان. بعض الممتزات التي يبحث عنها حاليًا هي أطر عضوية معدنية. الأطر العضوية المعدنية، وهي مركبات تتكون من عقد معدنية منسقة مع روابط عضوية، هي منصة واعدة لأنه يمكن تعديل مساميتها ويمكن تكييف تركيبها الكيميائي. يقول محمود: "يمكن تصميمها بعدة طرق مختلفة لتشكيل هياكل ثلاثية الأبعاد مصممة لامتزاز الميثان".  

حتى الآن، أظهر أفضل امتصاص للميثان عند 1 بار و 298 كلفن، بناءً على التجارب التي قارنت الأطر العضوية المعدنية بالمواد الكربونية والبوليمرات والزيوليت. ظهرت الفكرة عندما بدء اهتمام محمود بشكل أساسي بتخزين الميثان لمركبات الغاز الطبيعي. ويصف الضغوط التي تتعرض لها مثل هذه المركبات بأنها شديدة الارتفاع - حوالي 100 بار أو أكثر. ولكن بمجرد وصول الأخبار إلى أن انبعاثات غاز الميثان آخذة في الارتفاع. حوّل انتباهه نحو تطبيقات الضغط المنخفض. على الرغم من أنه ركز في البداية على مركبات الغاز الطبيعي، فقد أعاد الأستاذ محمود هذا العام توجيه انتباهه نحو انبعاثات غاز الميثان العالمية. يوضح محمود أن الأطر العضوية المعدنية تبشر بالخير أكثر من المواد الأخرى بفضل قدرتها العالية على الامتصاص.

ويذكر: "لم يحدث ذلك من قبل". "ينصب التركيز الآن في الغالب على ثاني أكسيد الكربون، وترى الآن الكثير من التركيز والكثير من التطورات التي تجري على التقاط ثاني أكسيد الكربون."

الميثان هو أيضًا غاز من غازات الاحتباس الحراري، بل إنه يعتبر أقوى 100 مرة من ثاني أكسيد الكربون. على الرغم من أن تركيز الميثان كان أقل في السابق، إلا أنه يرتفع حاليًا بمعدل ينذر بالخطر، مما قد يشكل تهديدًا عالميًا في المستقبل. هذا مهم بشكل خاص حيث تم الإبلاغ مؤخرًا عن بدء تسرب غاز الميثان من قاع البحر. ومع ارتفاع مستوى سطح البحر، يجب معالجة هذا القلق على الفور.

ووفقًا لمحمود، الذي تم تكريمه من قبل مطبعة لندن بصفته عضوًا في روزاليند، فإن الميثان ينشأ من مجموعة متنوعة من المصادر، بما في ذلك صناعة النفط والغاز الطبيعي والزراعة. في العام الماضي، تم الإبلاغ عن إطلاق 300 طن من الميثان في فلوريدا بالولايات المتحدة. تم اكتشاف تسرب نشط لغاز الميثان في قاع البحر أيضًا في القارة القطبية الجنوبية لأول مرة في عام 2020. ويشرح قائلاً: "إنها في الغالب مصادر صناعية، ولكن هناك مصادر أخرى أيضًا".

تشكل مثل هذه الأحداث مصدر قلق لأنه إذا استمر الاحترار العالمي، فقد تبدأ أجزاء أخرى من قاع البحر أيضًا في تسرب الميثان وقد لا تتحرك الميكروبات بسرعة لمنع الميثان من الارتفاع إلى الغلاف الجوي. يعتبر إطلاق الميثان مشكلة كبيرة لأنه غاز احتباس حراري رئيسي وسبب للاحترار العالمي. على هذا النحو، هناك حاجة إلى استراتيجيات فعالة للحد من انبعاثات غاز الميثان. فضلا عن كونها قضية عالمية، تعتبر المشكلة مشكلة إقليمية في الخليج بسبب عدد من احتياطيات الغاز الطبيعي، بما في ذلك الإمارات. ولكن هناك أمل، حيث أن عمل محمود قد أظهر نتائج واعدة أولية يمكن أن يكون لها تأثير بيئي إيجابي على العالم.

نُشر أحدث بحث له في أكتوبر في مجلة العلوم التطبيقية، وهي مجلة مفتوحة ذات عامل تأثير سريع النمو.

للمضي قدمًا، سيحاول محمود تصميم هياكل الأطر العضوية المعدنية - التي يوجد منها الآلاف. هدفه هو فهم الهياكل التي تعتبر مثالية في مثل هذه الظروف. ويضيف قائلاً: "سنطور ما نطلق عليه SPRs الكمية التي تربط هيكل الاطر العضوية المعدنية بقدرة وحركية الامتزاز التي تعتبر مهمة للأداء الجيد لهذه العملية".

يأتي العمل في الوقت المناسب، حيث يوجد حاليًا توجه قوي للتخفيف من غازات الاحتباس الحراري وتسويقها لالتقاط ثاني أكسيد الكربون. مع التطور السريع لتكنولوجيا احتجاز ثاني أكسيد الكربون، والتغير المناخي الذي يؤثر على البيئة بوتيرة متزايدة بسرعة، فإن نصيحة محمود هي التأكد من أننا نتوخى الحذر من غازات الاحتباس الحراري الأخرى مثل الميثان لضمان استعادة الغلاف الجوي بنجاح.