ابتكار ثوري يحوّل الوقود الأحفوري إلى بلاستيك وأدوية باستخدام الضوء فقط

أخبارنا :
ابتكر فريق علمي من جامعة ولاية كولورادو الأمريكية طريقة ثورية لتحويل الوقود الأحفوري إلى مواد كيميائية صناعية باستخدام الضوء المرئي فقط، دون الحاجة إلى حرارة أو ضغط عال.
وتمثّل هذه التقنية خطوة متقدّمة نحو تحقيق صناعة كيميائية أكثر استدامة ونظافة، إذ تعمل في درجة حرارة الغرفة، وتقلّل بشكل كبير من استهلاك الطاقة والانبعاثات المرتبطة بالإنتاج الكيميائي التقليدي.
ويُتوقع أن تحدث هذه الطريقة، التي تعتمد على التحفيز الضوئي بدلا من الحرارة، تحوّلا جذريا في الصناعات التي تستخدم الأرينات – وهي مركّبات كيميائية توجد في الوقود الأحفوري – مثل صناعات البلاستيك والأدوية والمواد المتخصصة.
وقاد أستاذا الكيمياء، غاريت مياكي وروبرت باتون، فريق البحث، وصمّما نظاما تحفيزيا يحاكي آلية التمثيل الضوئي في النباتات، حيث يُسلّط الضوء المرئي على المركّبات الكيميائية فيحفّز التفاعلات المطلوبة دون اللجوء إلى الحرارة أو المواد التفاعلية القوية، ما يجعل العملية أكثر أمانا وكفاءة. وتُجرى هذه التفاعلات داخل مركز تحفيز الأكسدة الضوئية المستدامة (SuPRCat) التابع للجامعة.
وقال مياكي: "لقد شكّلنا فريقا من الكيميائيين المتخصصين لبناء مستقبل أكثر استدامة. العالم يواجه سباقا مع الزمن، ولا بد من تطوير تقنيات بديلة قبل أن تؤدي ممارساتنا الحالية إلى عواقب لا رجعة فيها".
ومن أبرز خصائص هذا النظام الجديد قدرته على استخدام فوتونين – أي جسيمي ضوء – بشكل متزامن. ففي حين لا يمتلك فوتون واحد طاقة كافية لتحفيز بعض التفاعلات، فإن استخدام فوتونين يوفّر الطاقة اللازمة لفكّ الروابط الجزيئية القوية، وهو ما يُعرف بـ"الاختزال الفائق".
وأوضح مياكي: "هذه الطريقة تعدّ الأكثر كفاءة حاليا لاختزال الأرينات – مثل البنزين – وهي تفاعلات يصعب تنفيذها وتتطلب طاقة عالية بسبب قوة الروابط الأصلية".
وقد نجح الفريق في اختبار هذه التقنية على الهيدروكربونات العطرية، التي تُعرف بثباتها الكيميائي (مركّبات عضوية تتكوّن فقط من الكربون والهيدروجين، وتتميّز باحتوائها على حلقة بنزين واحدة أو أكثر في تركيبها)، وأثبت النظام فاعليته في تحويلها إلى مركّبات صناعية قابلة للاستخدام.
ولا تقتصر فوائد هذه التقنية على خفض استهلاك الطاقة والانبعاثات، بل تشمل أيضا تقليل تكاليف الإنتاج، إذ تُنفّذ التفاعلات في درجة حرارة الغرفة، ما يلغي الحاجة إلى التسخين أو الضغط أو كواشف خطرة. ويمكن استخدام هذه الطريقة في إنتاج الأدوية والبلاستيك والأسمدة، وحتى في تفكيك مركبات PFAS السامة المعروفة بـ"المواد الكيميائية الأبدية".
المصدر: interesting engineering

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

سواليف احمد الزعبي

منذ يوم واحد

• سواليف احمد الزعبي

أسئلة تدفع الذكاء الإصطناعي إلى إنتاج كميات 'صادمة' من الانبعاثات الكربونية

#سواليف اكتشف باحثون ألمان أن طرح أسئلة تحتاج إلى #تفكير_عميق على #روبوتات_الدردشة مثل ChatGPT يجعلها تستهلك طاقة أكبر ما يؤدي لانبعاثات كربونية أعلى بكثير من الأسئلة البسيطة. ويشير الباحثون من جامعة ميونخ للعلوم التطبيقية بألمانيا إلى أن كل استفسار يتم إدخاله إلى نموذج لغوي كبير مثلChatGPT يتطلب طاقة ويؤدي إلى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. ويؤكد الباحثون أن مستويات #الانبعاثات تعتمد على #روبوت_الدردشة والمستخدم وموضوع السؤال. وقارنت الدراسة بين 14 نموذجا للذكاء الاصطناعي وتخلص إلى أن الإجابات التي تتطلب استدلالا معقدا تسبب انبعاثات كربونية أكبر من الإجابات البسيطة. الاستفسارات التي تحتاج إلى استدلال مطول، مثل الجبر المجرد أو الفلسفة، تتسبب في انبعاثات تصل إلى 6 أضعاف تلك الناتجة عن مواضيع أكثر بساطة مثل السئلة التاريخية. ويوصي الباحثون المستخدمين باستمرار لروبوتات الدردشة #الذكاء_الاصطناعي بتعديل نوع الأسئلة التي يطرحونها للحد من الانبعاثات الكربونية. وقامت الدراسة بتقييم ما يصل إلى 14 نموذجا لغويا كبيرا على 1000 سؤال موحد عبر مواضيع مختلفة لمقارنة انبعاثاتها الكربونية. ويوضح مؤلف الدراسة ماكسيميليان داونر: 'التأثير البيئي لاستجواب النماذج اللغوية الكبيرة المدربة يتحدد بشكل كبير من خلال منهجيتها في الاستدلال، حيث تزيد عمليات الاستدلال الصريح بشكل كبير من استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون'. ويضيف: 'وجدنا أن النماذج المزودة بقدرات استدلالية تنتج انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أكثر بـ50 مرة من النماذج التي تقدم إجابات موجزة'. وعندما يطرح المستخدم سؤالا على روبوت دردشة الذكاء الاصطناعي، يتم تحويل الكلمات أو أجزاء من الكلمات في الاستفسار إلى سلسلة من الأرقام ومعالجتها بواسطة النموذج. وهذه العملية التحويلية وغيرها من عمليات الحوسبة للذكاء الاصطناعي تنتج انبعاثات كربونية. فالنماذج التي تعتمد على تحليل متعمق وتفكير استدلالي معقد تستهلك طاقة أكبر بشكل ملحوظ، إذ تصل إلى إنتاج 543 رمزا في المتوسط لكل إجابة، مقارنة بنحو 40 رمزا فقط في حالة النماذج التي تقدم إجابات مختصرة ومباشرة. ويكشف التحليل المفصل عن مفارقة صارخة بين الدقة والاستدامة في نماذج الذكاء الاصطناعي. فنجد أن نموذج Cogito الذي يتميز بدقة تصل إلى 85%، ينتج انبعاثات كربونية تزيد 3 مرات عن تلك الصادرة عن نماذج مماثلة الحجم تقدم إجابات موجزة. وفي المقابل، لم تتمكن أي من النماذج التي حافظت على انبعاثات أقل من 500 غرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون (وهو وحدة قياس تأثير الغازات الدفيئة على المناخ) من تجاوز نسبة 80% من الدقة في الإجابات. ولتوضيح حجم المشكلة بشكل ملموس، يقدم الباحثون مقارنة عملية صادمة: فمجرد طرح 600 ألف سؤال على نموذج DeepSeek R1 يولد انبعاثات كربونية تعادل تلك الناتجة عن رحلة طيران ذهابا وإيابا بين لندن ونيويورك. أما إذا استخدمنا نموذج Qwen 2.5 من Alibaba Cloud للإجابة على نفس الأسئلة، فيمكن الحصول على أكثر من ثلاثة أضعاف عدد الإجابات بنفس مستوى الدقة مع الحفاظ على نفس كمية الانبعاثات. ويؤكد الدكتور داونر أن المستخدمين العاديين يمكنهم لعب دور مهم في تخفيف هذه الآثار البيئية، من خلال تبني ممارسات أكثر استدامة في تفاعلهم مع أنظمة الذكاء الاصطناعي. وينصح في هذا الصدد باللجوء إلى نمط الاستخدام الواعي الذي يركز على طلب الإجابات المختصرة عندما لا تكون هناك حاجة للتفاصيل، وحصر استخدام النماذج عالية الاستهلاك للطاقة في المهام التي تتطلب فعلا قدرات معالجة معقدة.

سواليف احمد الزعبي

منذ 2 أيام

• سواليف احمد الزعبي

ابتكار ثوري يحوّل الوقود الأحفوري إلى بلاستيك وأدوية باستخدام الضوء فقط

#سواليف ابتكر فريق علمي من جامعة ولاية كولورادو الأمريكية طريقة ثورية لتحويل #الوقود_الأحفوري إلى #مواد_كيميائية صناعية باستخدام #الضوء_المرئي فقط، دون الحاجة إلى حرارة أو ضغط عال. وتمثّل هذه التقنية خطوة متقدّمة نحو تحقيق صناعة كيميائية أكثر استدامة ونظافة، إذ تعمل في درجة حرارة الغرفة، وتقلّل بشكل كبير من استهلاك الطاقة والانبعاثات المرتبطة بالإنتاج الكيميائي التقليدي. ويُتوقع أن تحدث هذه الطريقة، التي تعتمد على التحفيز الضوئي بدلا من #الحرارة، تحوّلا جذريا في #الصناعات التي تستخدم الأرينات – وهي مركّبات كيميائية توجد في الوقود الأحفوري – مثل صناعات البلاستيك والأدوية والمواد المتخصصة. وقاد أستاذا الكيمياء، غاريت مياكي وروبرت باتون، فريق البحث، وصمّما نظاما تحفيزيا يحاكي آلية التمثيل الضوئي في النباتات، حيث يُسلّط الضوء المرئي على المركّبات الكيميائية فيحفّز التفاعلات المطلوبة دون اللجوء إلى الحرارة أو المواد التفاعلية القوية، ما يجعل العملية أكثر أمانا وكفاءة. وتُجرى هذه التفاعلات داخل مركز تحفيز الأكسدة الضوئية المستدامة (SuPRCat) التابع للجامعة. وقال مياكي: 'لقد شكّلنا فريقا من الكيميائيين المتخصصين لبناء مستقبل أكثر استدامة. العالم يواجه سباقا مع الزمن، ولا بد من تطوير تقنيات بديلة قبل أن تؤدي ممارساتنا الحالية إلى عواقب لا رجعة فيها'. ومن أبرز خصائص هذا النظام الجديد قدرته على استخدام فوتونين – أي جسيمي ضوء – بشكل متزامن. ففي حين لا يمتلك فوتون واحد طاقة كافية لتحفيز بعض التفاعلات، فإن استخدام فوتونين يوفّر الطاقة اللازمة لفكّ الروابط الجزيئية القوية، وهو ما يُعرف بـ'الاختزال الفائق'. وأوضح مياكي: 'هذه الطريقة تعدّ الأكثر كفاءة حاليا لاختزال الأرينات – مثل البنزين – وهي تفاعلات يصعب تنفيذها وتتطلب طاقة عالية بسبب قوة الروابط الأصلية'. وقد نجح الفريق في اختبار هذه التقنية على الهيدروكربونات العطرية، التي تُعرف بثباتها الكيميائي (مركّبات عضوية تتكوّن فقط من الكربون والهيدروجين، وتتميّز باحتوائها على حلقة بنزين واحدة أو أكثر في تركيبها)، وأثبت النظام فاعليته في تحويلها إلى مركّبات صناعية قابلة للاستخدام. ولا تقتصر فوائد هذه التقنية على خفض استهلاك الطاقة والانبعاثات، بل تشمل أيضا تقليل تكاليف الإنتاج، إذ تُنفّذ التفاعلات في درجة حرارة الغرفة، ما يلغي الحاجة إلى التسخين أو الضغط أو كواشف خطرة. ويمكن استخدام هذه الطريقة في إنتاج الأدوية والبلاستيك والأسمدة، وحتى في تفكيك مركبات PFAS السامة المعروفة بـ'المواد الكيميائية الأبدية'.

أخبارنا

منذ 3 أيام

• أخبارنا

ابتكار ثوري يحوّل الوقود الأحفوري إلى بلاستيك وأدوية باستخدام الضوء فقط

أخبارنا : ابتكر فريق علمي من جامعة ولاية كولورادو الأمريكية طريقة ثورية لتحويل الوقود الأحفوري إلى مواد كيميائية صناعية باستخدام الضوء المرئي فقط، دون الحاجة إلى حرارة أو ضغط عال. وتمثّل هذه التقنية خطوة متقدّمة نحو تحقيق صناعة كيميائية أكثر استدامة ونظافة، إذ تعمل في درجة حرارة الغرفة، وتقلّل بشكل كبير من استهلاك الطاقة والانبعاثات المرتبطة بالإنتاج الكيميائي التقليدي. ويُتوقع أن تحدث هذه الطريقة، التي تعتمد على التحفيز الضوئي بدلا من الحرارة، تحوّلا جذريا في الصناعات التي تستخدم الأرينات – وهي مركّبات كيميائية توجد في الوقود الأحفوري – مثل صناعات البلاستيك والأدوية والمواد المتخصصة. وقاد أستاذا الكيمياء، غاريت مياكي وروبرت باتون، فريق البحث، وصمّما نظاما تحفيزيا يحاكي آلية التمثيل الضوئي في النباتات، حيث يُسلّط الضوء المرئي على المركّبات الكيميائية فيحفّز التفاعلات المطلوبة دون اللجوء إلى الحرارة أو المواد التفاعلية القوية، ما يجعل العملية أكثر أمانا وكفاءة. وتُجرى هذه التفاعلات داخل مركز تحفيز الأكسدة الضوئية المستدامة (SuPRCat) التابع للجامعة. وقال مياكي: "لقد شكّلنا فريقا من الكيميائيين المتخصصين لبناء مستقبل أكثر استدامة. العالم يواجه سباقا مع الزمن، ولا بد من تطوير تقنيات بديلة قبل أن تؤدي ممارساتنا الحالية إلى عواقب لا رجعة فيها". ومن أبرز خصائص هذا النظام الجديد قدرته على استخدام فوتونين – أي جسيمي ضوء – بشكل متزامن. ففي حين لا يمتلك فوتون واحد طاقة كافية لتحفيز بعض التفاعلات، فإن استخدام فوتونين يوفّر الطاقة اللازمة لفكّ الروابط الجزيئية القوية، وهو ما يُعرف بـ"الاختزال الفائق". وأوضح مياكي: "هذه الطريقة تعدّ الأكثر كفاءة حاليا لاختزال الأرينات – مثل البنزين – وهي تفاعلات يصعب تنفيذها وتتطلب طاقة عالية بسبب قوة الروابط الأصلية". وقد نجح الفريق في اختبار هذه التقنية على الهيدروكربونات العطرية، التي تُعرف بثباتها الكيميائي (مركّبات عضوية تتكوّن فقط من الكربون والهيدروجين، وتتميّز باحتوائها على حلقة بنزين واحدة أو أكثر في تركيبها)، وأثبت النظام فاعليته في تحويلها إلى مركّبات صناعية قابلة للاستخدام. ولا تقتصر فوائد هذه التقنية على خفض استهلاك الطاقة والانبعاثات، بل تشمل أيضا تقليل تكاليف الإنتاج، إذ تُنفّذ التفاعلات في درجة حرارة الغرفة، ما يلغي الحاجة إلى التسخين أو الضغط أو كواشف خطرة. ويمكن استخدام هذه الطريقة في إنتاج الأدوية والبلاستيك والأسمدة، وحتى في تفكيك مركبات PFAS السامة المعروفة بـ"المواد الكيميائية الأبدية". المصدر: interesting engineering