جهاز جديد يلتقط ثاني أكسيد الكربون بضخه عبر بطارية

قدّم فريق في جامعة ديلاوير بقيادة جيمس بوشن جهازاً كهركيميائياً يسحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء العادي وينقله عبر مجموعة خلايا تشبه البطارية. ويقول الباحثون إن الطريقة قد تحتاج طاقة أقل، وبالتالي تكلفة أقل، من الأنظمة ذات المرشحات القابلة للعكس التي تهيمن اليوم على التقاط الهواء مباشرة. ونُشرت الدراسة في Nature Energy (DOI: 10.1038/s41560-026-02129-z).

كيف تلتقط الخلية ثاني أكسيد الكربون

تمرّر معظم منشآت التقاط الهواء المباشر الهواء عبر حبيبات أو سائل يمتص ثاني أكسيد الكربون، ثم تسخّن هذه المادة لإطلاق الغاز في تيار منفصل. أما جهاز ديلاوير فيُجري الكيمياء داخل الخلية نفسها. يتفاعل الهيدروكسيد المتكوّن عند الكاثود مع ثاني أكسيد الكربون فيحوّله إلى كربونات أو بيكربونات تعبر الغشاء الفاصل إلى الأنود. وهناك يعكس انخفاض الأس الهيدروجيني التفاعل، فتعود الكربونات إلى غاز ثاني أكسيد الكربون.

المفتاح هو أن القطبين مصنوعان من هيدروكسيد النيكل، وهو المادة نفسها المستخدمة في كاثود بطاريات النيكل-معدن-هيدريد القديمة من نوع AA وAAA. ولا تخزّن الخلية شحنة لتشغيل جهاز، بل تعمل كأرجوحة كيميائية: طبّق الجهد في اتجاه فينتج الكاثود هيدروكسيداً ينتقل إلى الأنود، واعكس الجهد ليصبح الأنود القديم كاثوداً جديداً تجري فيه الكيمياء نفسها في الاتجاه المعاكس. وطوال ذلك يلتقط الجهاز ثاني أكسيد الكربون وينقله عبر الخلية.

تسع خلايا على الطاولة

اختبر الباحثون مجموعة مخبرية من تسع خلايا، تبلغ مساحة كل منها نحو نصف ورقة بحجم A4. ودفع منفاخ الهواء عبر قنوات متعرّجة في الصفائح التي تضغط كل خلية، باستخدام أجزاء مستعارة من خلايا الوقود. واستهلكت المنظومة الصغيرة نحو 0.8 ميغاواط-ساعة من الكهرباء لكل طن من ثاني أكسيد الكربون الملتقط. أما المنشآت الحالية التي تلتقط الكربون من الهواء المحيط فتستهلك بين 1.5 و3 ميغاواط-ساعة للطن.

توقعات التكلفة

يعمل عدد من أعضاء الفريق في شركة RepAir Carbon الناشئة المبنية على هذه التقنية، ويُخصّص جزء من الورقة لتقييم جدواها المالية على نطاق واسع. ويقدّر المؤلفون أن محطة تجريبية صغيرة أولية ستكلّف نحو 566 دولاراً للطن من ثاني أكسيد الكربون الملتقط. وباستخدام معدل التعلّم في صناعة بطاريات الليثيوم-أيون والمقياس المعتاد لخفض التكاليف في المنشآت الأكبر، يتوقعون أن تصل محطة أكبر ألف مرة من المحطة التجريبية إلى 92 دولاراً للطن.

وهذا أقل بكثير مما حققته حتى الآن شركات مثل Climeworks، التي تستهدف الوصول إلى 250-350 دولاراً للطن بحلول 2030، وقد أظهرت مدى صعوبة تحقيق أهداف التوسع المتفائلة. وقد ظل هدف الوصول إلى 100 دولار للطن غايةً في مجال التقاط الكربون منذ زمن، لأن تكلفة بهذا الانخفاض قد تحفّز تبنياً أوسع بكثير.