تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک خالص

تبدیل دی اکسید کربن به سوخت مایع با استفاده از راکتور شیمیایی جدید

محققان دانشگاه رایس واقع در تگزاس آمریکا موفق به ساخت یک راکتور شیمیایی شده‌اند که می‌تواند دی اکسید کربن را به اسید فرمیک خالص تبدیل کند. این ماده که با عنوان جوهر مورچه و متانوئیک اسید نیز شناخته می‌شود، به عنوان سوخت مایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

طبق گزارشات داده شده، یکی از کاربردهای اسید فرمیک این است که به عنوان منبع تامین مواد اولیه برای برخی فرایندهای شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد و یک ترکیب مناسب برای ذخیره‌سازی هیدروژن محسوب می‌شود که با حجم برابر قادر است هزار برابر هیدروژن انرژی تولید کند.

در حال حاضر فرایند تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک با استفاده از فناوری‌های پالایش شیمیایی موجود، بسیار پرهزینه می‌باشد. اما گفتنی است که اسید فرمیک تولید شده با استفاده از راکتور جدید نیازی به پالایش نخواهد داشت. مزیت این فناوری جدید نسبت به روش‌های قدیمی در دو مولفه شامل یک کاتالیزور دوبعدی بیسموت و نوعی الکترولیت حالت جامد نهفته می‌باشد.

به دلیل وجود این دو مولفه در فرایند تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک نیازی به نمک نمی‌باشد. در نتیجه عدم حضور نمک در فرایند شیمیایی، باعث می‌شود که دیگر نیازی به پالایش اسید فرمیک برای حذف نمک در مرحله اخر نباشد.

بیسموت چیست؟

بیسموت یک اتم بسیار سنگین می‎باشد که در مقایسه با فلزاتی مانند آهن یا کبالت، به ویژه در فرایندهای شیمیایی تحرک بسیار پایینی دارد. به همین دلیل موجب تثبیت کاتالیزور می‌شود. در حال حاضر تولید کاتالیست‌ها اغلب در مقیاس میلی‌گرم یا گرم می‌باشد، اما محققان راهکاری را یافتند که امکان تولید کاتالیزور دوبعدی بیسموت را در مقیاس کیلوگرم فراهم می‌کند.

لازم به ذکر است که کاهش دی اکسیدکربن به دلیل آثار نامطلوب که بر گرمایش زمین دارد، از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد. اگر محققان قادر به تولید انرژی برق با استفاده از منابع تجدیدپذیر باشند، می‌توان چرخه‌ای را به وجود آورد که بدون تولید دی اکسید کربن بیشتر امکان تبدیل این گاز را به ماده‌ای مهم و پرکاربرد فراهم می‌کند.

مزایای تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک خالص

تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک خالص، فرایندی است که طی آن دی اکسید کربن به یک محصول با ارزش افزوده تبدیل می شود. این فرایند دارای مزایای مختلفی است، از جمله:

کاهش انتشار گازهای گلخانه ای
تولید سوخت مایع
تولید مواد اولیه برای صنایع مختلف
روش های مختلفی برای تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک وجود دارد که می توان آنها را به دو دسته کلی تقسیم کرد:

روش های شیمیایی: این روش ها شامل واکنش های شیمیایی مختلفی هستند که طی آنها دی اکسید کربن به اسید فرمیک تبدیل می شود.
روش های بیولوژیکی: این روش ها شامل استفاده از میکروارگانیسم ها برای تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک است.

روش های شیمیایی

روش های شیمیایی مختلفی برای تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک وجود دارد که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

هیدرولیز فورمالدئید: در این روش، فورمالدئید با آب واکنش داده و اسید فرمیک تولید می کند.
اکسیداسیون متانول: در این روش، متانول با اکسیژن واکنش داده و اسید فرمیک تولید می کند.
تبدیل کربن مونوکسید به اسید فرمیک: در این روش، کربن مونوکسید با آب واکنش داده و اسید فرمیک تولید می کند.

روش های بیولوژیکی

روش های بیولوژیکی مختلفی برای تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک وجود دارد که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

استفاده از باکتری ها: برخی از باکتری ها، مانند باکتری های جنس Acetobacter، می توانند دی اکسید کربن را به اسید فرمیک تبدیل کنند.
استفاده از قارچ ها: برخی از قارچ ها، مانند قارچ های جنس Trichoderma، می توانند دی اکسید کربن را به اسید فرمیک تبدیل کنند.

روش های انتخابی

روش انتخابی برای تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک به عوامل مختلفی، مانند میزان اسید فرمیک مورد نیاز، خلوص مورد نیاز، و هزینه تولید، بستگی دارد.

مزیت های روش های جدید

در سال های اخیر، پیشرفت های زیادی در زمینه تبدیل دی اکسید کربن به اسید فرمیک صورت گرفته است. این پیشرفت ها منجر به توسعه روش های جدیدی شده است که دارای مزایای مختلفی نسبت به روش های سنتی هستند. از جمله مزایای این روش های جدید می توان به موارد زیر اشاره کرد:

کارایی بالاتر: این روش ها دارای کارایی بالاتری نسبت به روش های سنتی هستند و می توانند میزان بیشتری از دی اکسید کربن را به اسید فرمیک تبدیل کنند.
هزینه تولید کمتر: این روش ها دارای هزینه تولید کمتری نسبت به روش های سنتی هستند.
محیط زیستی تر: این روش ها محیط زیستی تر هستند و کمتر باعث آلودگی می شوند.
محققان دانشگاه رایس

در سال 2023، محققان دانشگاه رایس در تگزاس آمریکا موفق به توسعه یک راکتور شیمیایی جدید شدند که می تواند دی اکسید کربن را به اسید فرمیک خالص تبدیل کند. این راکتور از یک کاتالیزور دوبعدی بیسموت و یک الکترولیت حالت جامد نهفته استفاده می کند. این روش جدید دارای مزایای مختلفی نسبت به روش های سنتی است، از جمله:

خالص بودن محصول: اسید فرمیک تولید شده با استفاده از این روش دارای خلوص بالایی است و نیازی به پالایش ندارد.
کارایی بالا: این روش دارای کارایی بالایی است و می تواند میزان زیادی از دی اکسید کربن را به اسید فرمیک تبدیل کند.
هزینه تولید کمتر: این روش دارای هزینه تولید کمتری نسبت به روش های سنتی است.
این روش جدید می تواند نقش مهمی در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و تولید سوخت مایع ایفا کند.