بمضاعفة تركيزات غاز الميثان في الغلاف الجوي، من جراء ارتفاع معدلات الأنشطة البشرية، لم يجد العلماء سوى البحث عن سبل لتحويله إلى طاقة نظيفة تخفف حدة الانبعاثات الكربونية على كوكب الأرض.
والميثان يعد ثاني غازات الدفيئة البشرية وفرةً بعد ثاني أكسيد الكربون؛ إذ يمثل 20% من الانبعاثات العالمية، كما أنه أقوى 25 مرة من ثاني أكسيد الكربون في تقييد الحرارة في الغلاف الجوي.
وعلى مدى القرنين الماضيين، تضاعفت تركيزات غاز الميثان في الغلاف الجوي إلى أكثر من الضعف؛ لذلك وجد العلماء أن الحل هو تحويل غاز الميثان إلى ميثانول أو إلى طاقة نظيفة يمكن أن تفيد الكوكب، وتخفف من حدة الانبعاثات أيضاً، نقلاً عن "EPA".
تقنية حديثة
والميثان من الغازات المستقرة التي تتطلب كميات هائلة من الطاقة قبل أن يخضع للتحويل الكيميائي؛ لذا قام فريق بقيادة البروفيسور أوسامي شوجي من جامعة ناغويا في اليابان بتطوير تقنية لتحويل الميثان المُكوِّن الرئيسي للغاز الطبيعي إلى ميثانول في درجة حرارة الغرفة من خلال الماء.
والميثانول يُعَد من الوقود النظيف مقارنةً بأنواع الوقود الأحفوري الأخرى، ويمكن تخزينه ونقله بسهولة؛ إذ استخدم الباحثون إنزيماً يتميز بإمكانية إنتاجه كميات وفيرة؛ ما يسهل إيجاد وسيلة رخيصة وفعَّالة لتقليل البصمة الكربونية للغاز الطبيعي. ونُشِرت النتائج في مجلة ACS Catalogy.
ويمكن تحويل الميثان إلى ميثانول باستخدام إنزيم الميثان الأحادي الأوكسيجيناز. ورغم أن الأمر قد يكون معقداً، فإن المجموعة البحثية اطلعت على أعمالها السابقة المتعلقة بإضافة جزيئات مركبة كيميائياً إلى الإنزيم بهدف تغيير خصائصه؛ ما يتيح التحول الكيميائي للمُركَّبات التي يصعب تفاعلها كيميائياً؛ وذلك نقلاً عن "Phys".
وقال شوجي: "في هذا النظام، يتم تصميم وتصنيع جزيئات اصطناعية تسمى جزيئات الشراك الخداعية، وهي جزيئات غير نشطة تشبه المُركَّبات التي يقبلها الإنزيم المستهدَف، وعند إضافتها إلى الإنزيم، يأخذ الإنزيم، عن طريق الخطأ، (الجزيئات الخادعة) باعتبارها المركب المستهدف الأصلي، ويتم تنشيطه. وإذا تمت إضافة جزيء – هو أصغر وحدة من المادة الكيميائية النقية – فسوف يخلط الإنزيم بين الجزيء الخادع والمُركَّب المستهدف الأصلي، ثم يقوم الإنزيم المنشط بتحويل الميثان إلى ميثانول".
واستخدمت مجموعة البحث تقنية التحكم في الإنزيم الكيميائي على إنزيم P450BM3، وأوضح شوجي: "نتوقع أن يتم تطوير هذه التقنية إلى أخرى أكثر فاعليةً ومنخفضة الطاقة وصديقة للبيئة".
طاقة متجددة
بجانب تحويل الميثان إلى ميثانول، توصَّل العلماء أيضاً إلى تقنيات لتحويله إلى مصدر للطاقة المتجددة لمكافحة تغير المناخ. ورغم أن الأمر لم يتحقَّق في الواقع حتى الآن، فإنه تحول إلى حقيقة علمية؛ إذ تبين أن هناك تقنيات بالفعل يمكن من خلالها تحويل الميثان إلى الهيدروجين.
وقام مشروع ZEOCAT-3D المُموَّل من الاتحاد الأوروبي، بتطوير تقنية جديدة لتحويل الميثان مباشرةً إلى مُركَّبات عطرية عالية القيمة، مثل البنزين أوالنفثالين والهيدروجين. ويمكن للعملية الجديدة تحويل غاز الميثان من المصادر العالقة (غير اقتصادية أو لا يمكن تطويرها) بكفاءة أكبر إلى وقود سائل قابل للشحن. ويمكن أن تساعد الصناعة أيضاً على تقليل انبعاثات غازات الدفيئة.
وفقاً لـ"Zeocat" فإن الهدف من مشروع ZEOCAT-3D هو تطوير محفزات هيكلية جديدة ثنائية الوظيفة، لتحويل غاز الميثان الناتج من مصادر مختلفة، مثل الغاز الطبيعي والغاز الحيوي، إلى مواد كيميائية عالية القيمة، مثل العطريات (البنزين، والنفثالين) عن طريق نزع هيدرات الميثان.
وتقول منسقة المشروع ماريا تريبيانا: "اقترحنا طريقة أكثر قابليةً للتطبيق وصديقة للبيئة لتحويل الميثان.. لقد استخدمنا تفاعلاً كيميائياً يسمى إزالة الهيدروكربونات، وهو التفاعل الذي يحول الميثان مباشرةً إلى مركبات عطرية وهيدروجين، كما يشمل النموذج الأوَّلي للمفاعل الحفاز المستخدم في هذه العملية نظام تنقية ينتج غاز الميثان بدرجة نقاء أعلى من 95%"؛ وذلك نقلاً عن "CORDIS".
وقدَّم ZEOCAT-3D رؤى جديدة لتصميم المحفزات والمفاعلات العالية الكفاءة لإنتاج منتجات قيمة؛ ما يقلل انبعاثات غازات الدفيئة، التي يمكن أن تكون أساس الاقتصاد الدائري المستدام، ومن ثم هناك أشكال عدة للاستفادة من ميثان الغلاف الجوي للتخفيف من المعدلات الملوثة للبيئة.
