پایگاه تحلیلی‌خبری ایراسین؛ محققان دانشگاه ایالتی اورگن ماده جدیدی از خانواده چارچوب‌های فلزی-آلی (MOF) با نام «BVR-X» توسعه داده‌اند. این ماده با مدیریت هوشمند رطوبت، می‌تواند دی‌اکسید کربن را در گازهای خروجی مرطوب کارخانه‌ها جذب کند؛ چالشی که پیش از این هزینه‌های عملیاتی بالایی به صنایع تحمیل می‌کرد.

مانع رطوبت در جذب کربن

فناوری‌های جذب کربن در محل تولید (نیروگاه‌ها و صنایع فولاد)، با یک چالش فنی اساسی دست‌به‌گریبان هستند: رطوبت. گازهای خروجی دودکش‌ها معمولاً حاوی بخار آب هستند که در فرآیندهای جذب سنتی، کارایی را به شدت کاهش می‌دهد. مولکول‌های آب تمایل دارند جایگاه‌های فعال جذب CO2 را اشغال کرده و آن‌ها را مسدود کنند. برای رفع این مشکل، صنایع معمولاً ناچار به خشک‌سازی گازها پیش از فرآیند جذب هستند؛ عملیاتی که هزینه‌های انرژی و نهایی طرح را به‌طور معناداری افزایش داده و گاهی صرفه اقتصادی جذب کربن را از بین می‌برد.

ساختار هوشمند BVR-X

ماده جدید BVR-X که نتایج توسعه آن در نشریه Angewandte Chemie منتشر شده، از ساختار مهندسی‌شده‌ای بهره می‌برد. MOFها ساختارهایی متخلخل (شبیه به اسفنج‌های مولکولی) هستند که از یون‌های فلزی و لیگاندهای آلی ساخته می‌شوند. ویژگی متمایز BVR-X در طراحی داخلی آن است؛ این ماده به گونه‌ای سازمان‌دهی شده که آب و دی‌اکسید کربن را به بخش‌های متفاوتی از منافذ نانومتری خود هدایت می‌کند. در واقع، حضور آب نه تنها مانع جذب نمی‌شود، بلکه با ایجاد یک تغییر ساختاری مفید در شبکه MOF، به بهبود عملکرد ماده در محیط‌های مرطوب کمک می‌کند.

تیم تحقیقاتی آزمایشگاه MaD Lab دانشگاه ایالتی اورگن، عملکرد BVR-X را در جریان‌های گازی با غلظت پایین (۴ درصد دی‌اکسید کربن) آزمایش کردند. این سطح از غلظت، مشابه شرایط واقعی خروجی نیروگاه‌های گاز طبیعی است. نتایج نشان داد که این ماده علاوه بر جذب مؤثر در محیط مرطوب، پایداری ساختاری خود را در ده‌ها چرخه جذب و رهاسازی حفظ می‌کند. این ویژگی برای کاربردهای صنعتی بسیار حیاتی است، چرا که طول عمر جاذب، یکی از فاکتورهای کلیدی در محاسبات بازگشت سرمایه پروژه‌های زیست‌محیطی محسوب می‌شود.

مسیر تا تجاری‌سازی صنعتی

اگرچه نتایج اولیه پژوهشگران امیدوارکننده است، اما نباید از نگاه فنی و صنعتی، آن را فراتر از یک گام علمی دید. انتقال یک فناوری از محیط کنترل‌شده آزمایشگاهی به خط تولید انبوه صنعتی، مسیری پیچیده است. ارزیابی هزینه‌های تولید صنعتی این MOF، بررسی دوام آن در شرایط نوسانی و واقعی کارخانه‌ها (مانند حضور ناخالصی‌های دیگر در دودکش‌ها) و طراحی تجهیزات جذب نوین، مراحلی است که پیش‌روی تیم تحقیقاتی قرار دارد.

برای صنایعی مانند فولاد که با استانداردهای سخت‌گیرانه کربنی (مانند CBAM) مواجه هستند، فناوری‌های «جذب در محل» (Point-source) گزینه‌ای منطقی‌تر نسبت به جذب مستقیم از هوا (DAC) به شمار می‌آیند. BVR-X با ثبت درخواست اختراع، اکنون به عنوان یک راهکار بالقوه در این حوزه معرفی شده است؛ راهکاری که اگر در مقیاس صنعتی با موفقیت آزمون پس دهد، می‌تواند نیاز به فرآیندهای گران‌قیمتِ پیش‌تصفیه و خشک‌سازی گازها را در مسیر کربن‌زدایی صنایع به حداقل برساند.