"إنجاز علمي".. باحثون ينتجون الأمونيا باستخدام ضوء الشمس والهواء والماء

تمكَّن فريق بحثي يضم علماء من "جامعة طوكيو" من تطوير تقنية جديدة لإنتاج الأمونيا بكفاءة عالية وبطاقة منخفضة، مستخدمين عناصر طبيعية مثل النيتروجين الجوي والماء وضوء الشمس، وبمساعدة محفزين كيميائيين.
وبحسب دراسة حديثة، تعتمد هذه الطريقة على محاكاة عملية التمثيل الضوئي في النباتات، حيث يتم استخدام نوعين من المحفزات الكيميائية لتحفيز التفاعل دون الحاجة إلى طاقة عالية، أو انبعاثات كربونية كبيرة.
وتُعد الأمونيا مادة كيميائية أساسية في العديد من العمليات الزراعية والصناعية، غير أن طريقة إنتاجها التقليدية تستهلك كميات هائلة من الطاقة. كما تُعد عنصراً جوهرياً في صناعة الأسمدة التي تعتمد عليها محاصيل الغذاء العالمية.
لكن لفهم أهمية الأمونيا بشكل أعمق، فإن نحو 200 مليون طن تُنتَج سنوياً، يُخصص منها 80% لصناعة الأسمدة. وتُسهم هذه الصناعة وحدها في استهلاك نحو 2% من إجمالي الطاقة العالمية، كما تنتج كمية مماثلة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
إنتاج الأمونيا
ويسعى العلماء إلى تطوير طرق أكثر استدامة لإنتاج الأمونيا، وهو ما نجح فيه فريق يوشياكي نيشيباياشي من قسم الكيمياء التطبيقية بجامعة طوكيو.
وفي هذه الدراسة، استخدم الباحثون نظاماً تحفيزياً يعتمد على ضوء الشمس لإنتاج الأمونيا من النيتروجين الجوي والماء.
ويعتمد التفاعل على محفزين رئيسيين: الأول يعتمد على معدن الموليبدينوم لتنشيط جزيئات النيتروجين، والثاني على معدن الإيريديوم لتحفيز تفاعل الماء باستخدام الطاقة الضوئية.
بالإضافة إلى ذلك، تلعب مركبات الفوسفين الثلاثي دوراً حاسماً في تسهيل استخلاص البروتونات من جزيئات الماء، والتي تتفاعل بعد ذلك مع النيتروجين لتكوين الأمونيا.
"كفاءة أعلى"
كما تمكَّن الفريق من تحقيق كفاءة تفاعل أعلى بعشر مرات مقارنة بالمحاولات السابقة، ما يشير إلى إمكانية تطبيق هذه الطريقة على نطاق صناعي واسع.
ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات تتعلق بسلامة بعض المواد المستخدمة، مثل مركبات الفوسفين الثلاثي، والتي يمكن أن تكون سامة إذا تم تناولها.
ويعمل الباحثون حالياً على تطوير طرق لإعادة تدوير هذه المركبات، أو استبدالها ببدائل أكثر أماناً.
ويُعتبر هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو تحقيق "الأمونيا الخضراء"، حيث تشبه عملية التمثيل الضوئي الاصطناعي.
وأضاف نيشيباياشي: "في النباتات، يتم إنتاج الأمونيا عبر تثبيت النيتروجين البيولوجي بواسطة البكتيريا الزرقاء، مع الاعتماد على التمثيل الضوئي. في دراستنا، نجحنا في محاكاة هذه العملية باستخدام ضوء الشمس والماء كمصادر للطاقة والبروتونات".
ويمكن لهذا الابتكار أن يقلل من البصمة الكربونية لصناعة الأمونيا، ما يساهم في تحقيق أهداف الاستدامة العالمية. ومع مزيد من التطوير، قد يصبح هذا النظام حلاً واعداً لإنتاج الأمونيا بطريقة نظيفة وفعّالة في المستقبل.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

الرياض

منذ 7 ساعات

• الرياض

زلزال بقوة 3ر6 درجة يهز جزيرة سومطرة الإندونيسية

ذكرت وكالة الأرصاد الجوية وعلم المناخ والجيوفيزياء الإندونيسية أن زلزالا بقوة 3ر6 درجة على مقياس ريختر هز جزيرة سومطرة الإندونيسية اليوم الجمعة. وقدرت الوكالة عمق الزلزال بحوالي 10 كيلومترات. وقد ضرب الزلزال حوالي الساعة 3 صباحا (2000 بتوقيت جرينتش يوم الخميس). ومن جانبه، ذكر المركز الألماني لبحوث علوم الأرض أن الزلزال بلغت شدته 8ر5 درجة. ولم ترد حتى الان تقارير عن وقوع إصابات أو أضرار. وتقع إندونيسيا على منطقة تكتونية ذات نشاط زلزالي وبركاني مكثف تعرف باسم حلقة النار في المحيط الهادئ.

الشرق السعودية

منذ 19 ساعات

• الشرق السعودية

تحمل 100 مسيّرة.. الصين تستعد لاختبار "المسيّرة الأم" Juitian

تستعد الصين لإطلاق أول رحلة لطائرة Juitian المسيّرة، والتي يشار إليها عادة باسم "المسيّرة الأم"، ما يمهد الطريق لإدخال أول طائرة في العالم من فئة جديدة كلياً من الطائرات العسكرية. وتم تصميم الطائرة بمدى طويل يبلغ 7 آلاف كيلومتر، وعلى ارتفاع تشغيلي مرتفع يبلغ 15 ألف متر، ولديها القدرة على حمْل 100 طائرة مسيّرة صغيرة يمكن إطلاقها جواً، وفقاً لمجلة Military Watch. ويمكن لـ"المسيّرة الأم" حمْل مجموعة من الأسلحة الموجهة الدقيقة، وربما تحمل صواريخ كروز. وتم كشف النقاب عنها للمرة الأولى في معرض تشوهاي الجوي الصيني، في نوفمبر الماضي، وهي مصممة ليس فقط كمنصة إطلاق لما يصل إلى 100 مسيّرة، ولكن أيضاً كنقطة تحكم للطائرة بعد إطلاقها. لقد تم تشبيهها على نطاق واسع بـ"حاملة طائرات طائرة"، وفي حال نجحت، فمن الممكن أن تتبعها في الخدمة حاملات طائرات مسيّرة أكبر بكثير تنشر كميات أكبر من المسيّرات أو فئات أكبر منها. وتأتي تلك التطورات في وقت تلعب فيه حرب الطائرات المسيّرة دوراً محورياً متزايداً في الصراعات الحديثة، مثلما يحدث في الحرب بين روسيا وأوكرانيا، وغيرها. كما يأتي تطوير Juitian في إطار اتجاه أوسع نطاقاً نحو قيادة صناعة الطائرات المسيّرة في الصين للعالم في تقديم أنواع جديدة تماماً من المركبات الجوية غير المأهولة للاستخدام العسكري. ومن الأمثلة البارزة الأخرى القاذفة الشبحية بعيدة المدى المسيّرة CH-5، وWZ-9 Divine Eagle المصممة لنشر رادارات متعددة بعيدة المدى من ارتفاعات شاهقة، وطائرة المراقبة المسيّرة WZ-7 والتي تُعد حالياً الوحيدة في العالم التي تتنفس الهواء والمصممة للعمل بسرعات تفوق سرعة الصوت. ومنذ ذلك الحين تم كشف النقاب عن طائرات مسيّرة أخرى تفوق سرعتها سرعة الصوت في الصين. كما أن تعقيد استخدام طائرة مثل Juitian كحاملة طائرات مسيّرة سيشكل تحديات غير مسبوقة في التطوير، إذ من المتوقع أن يمنحها الريادة القوية للصين في أبحاث الذكاء الاصطناعي الجارية مزايا فريدة في تشغيل مثل هذا النظام. وفي حين تم استكشاف مفاهيم حاملات الطائرات الطائرة منذ السنوات الأولى للحرب الباردة، وخاصة في الولايات المتحدة، فإن برنامج Juitian يهيئ الصين لتصبح أول دولة في العالم تستخدم مثل هذا النظام.

الشرق السعودية

منذ 19 ساعات

• الشرق السعودية

"إنجاز علمي".. باحثون ينتجون الأمونيا باستخدام ضوء الشمس والهواء والماء

تمكَّن فريق بحثي يضم علماء من "جامعة طوكيو" من تطوير تقنية جديدة لإنتاج الأمونيا بكفاءة عالية وبطاقة منخفضة، مستخدمين عناصر طبيعية مثل النيتروجين الجوي والماء وضوء الشمس، وبمساعدة محفزين كيميائيين. وبحسب دراسة حديثة، تعتمد هذه الطريقة على محاكاة عملية التمثيل الضوئي في النباتات، حيث يتم استخدام نوعين من المحفزات الكيميائية لتحفيز التفاعل دون الحاجة إلى طاقة عالية، أو انبعاثات كربونية كبيرة. وتُعد الأمونيا مادة كيميائية أساسية في العديد من العمليات الزراعية والصناعية، غير أن طريقة إنتاجها التقليدية تستهلك كميات هائلة من الطاقة. كما تُعد عنصراً جوهرياً في صناعة الأسمدة التي تعتمد عليها محاصيل الغذاء العالمية. لكن لفهم أهمية الأمونيا بشكل أعمق، فإن نحو 200 مليون طن تُنتَج سنوياً، يُخصص منها 80% لصناعة الأسمدة. وتُسهم هذه الصناعة وحدها في استهلاك نحو 2% من إجمالي الطاقة العالمية، كما تنتج كمية مماثلة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. إنتاج الأمونيا ويسعى العلماء إلى تطوير طرق أكثر استدامة لإنتاج الأمونيا، وهو ما نجح فيه فريق يوشياكي نيشيباياشي من قسم الكيمياء التطبيقية بجامعة طوكيو. وفي هذه الدراسة، استخدم الباحثون نظاماً تحفيزياً يعتمد على ضوء الشمس لإنتاج الأمونيا من النيتروجين الجوي والماء. ويعتمد التفاعل على محفزين رئيسيين: الأول يعتمد على معدن الموليبدينوم لتنشيط جزيئات النيتروجين، والثاني على معدن الإيريديوم لتحفيز تفاعل الماء باستخدام الطاقة الضوئية. بالإضافة إلى ذلك، تلعب مركبات الفوسفين الثلاثي دوراً حاسماً في تسهيل استخلاص البروتونات من جزيئات الماء، والتي تتفاعل بعد ذلك مع النيتروجين لتكوين الأمونيا. "كفاءة أعلى" كما تمكَّن الفريق من تحقيق كفاءة تفاعل أعلى بعشر مرات مقارنة بالمحاولات السابقة، ما يشير إلى إمكانية تطبيق هذه الطريقة على نطاق صناعي واسع. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات تتعلق بسلامة بعض المواد المستخدمة، مثل مركبات الفوسفين الثلاثي، والتي يمكن أن تكون سامة إذا تم تناولها. ويعمل الباحثون حالياً على تطوير طرق لإعادة تدوير هذه المركبات، أو استبدالها ببدائل أكثر أماناً. ويُعتبر هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو تحقيق "الأمونيا الخضراء"، حيث تشبه عملية التمثيل الضوئي الاصطناعي. وأضاف نيشيباياشي: "في النباتات، يتم إنتاج الأمونيا عبر تثبيت النيتروجين البيولوجي بواسطة البكتيريا الزرقاء، مع الاعتماد على التمثيل الضوئي. في دراستنا، نجحنا في محاكاة هذه العملية باستخدام ضوء الشمس والماء كمصادر للطاقة والبروتونات". ويمكن لهذا الابتكار أن يقلل من البصمة الكربونية لصناعة الأمونيا، ما يساهم في تحقيق أهداف الاستدامة العالمية. ومع مزيد من التطوير، قد يصبح هذا النظام حلاً واعداً لإنتاج الأمونيا بطريقة نظيفة وفعّالة في المستقبل.