Image

يمكن استخدام ألياف الكربون القائمة على النباتات والأرخص ثمناً لصنع سيارات أخف وزناً وتستهلك كميات أقل من الوقود.

Bread assortment ألياف الكربون
حقوق الصورة: جيرمايا وانغ

تعدّ ألياف الكربون من المواد الخارقة. فهي أقوى بخمس مرات من الفولاذ ولا تشكّل سوى جزء صغير من وزنه، ويتم استخدامها في كل شيء من مضارب التنس إلى نوادي الجولف والدراجات الهوائية وشفرات المحركات وطائرات الركاب وسيارات سباق الفورمولا 1. إلا أن هناك مشكلة واحدة فقط، وهي أن ألياف الكربون يتم تصنيعها من النفط وغيرها من المكونات غالية الثمن، مما يجعل المنتج النهائي مكلفاً للغاية. وهذا هو السبب في وجود ألياف الكربون في سيارات السباق ولكن نادراً ما تكون موجودة في السيارات العادية.

ولكن يمكن أن يتبدل ذلك. إذ يقول العلماء بأنه قد يكون من الممكن في الوقت القريب صنع ألياف الكربون من النباتات بدلاً من البترول، مما يقلل من التكاليف ويجعل هذه المادة متاحة على نطاق أوسع لاستخدامها في السيارات والطائرات والمركبات الأخرى.

ويُذكر بأن ألياف الكربون تتألف من مادة كيميائية تسمى الأكريلونيتريل. ويتم في الوقت الحالي تصنيع الأكريلونيتريل من النفط والأمونيا والأكسجين ومادة كيميائية محفزة غالية الثمن. وتنتج العملية الكثير من الحرارة وتؤدي إلى إطلاق مادة ثانوية سامة. ولأن الأكريلونيتريل مصنوع من البترول، فإن ثمن ألياف الكربون يميل إلى الارتفاع والهبوط مع سعر النفط.

سيارة سباق مع هيكل من ألياف الكربون.

وقال جريج بيكهام، وهو قائد إحدى المجموعات في المختبر الوطني للطاقة المتجددة ومؤلف مشارك في إحدى الدراسات الحديثة التي تتناول هذا البحث: “شهدت أسعار الأكريلونيتريل تقلبات كبيرة في الماضي، مما أدى بدوره إلى انخفاض معدلات اعتماد ألياف الكربون في صنع السيارات والطائرات ذات الوزن الأخف. وإذا كان من الممكن تثبيت سعر الأكريلونيتريل من خلال توفير مادة أولية جديدة يمكن من خلالها تصنيع الأكريلونيتريل، فقد نكون قادرين على جعل ألياف الكربون أرخص”.

وقام بيكهام وفريق من الباحثين في المختبر الوطني للطاقة المتجددة بتطوير عملية جديدة لإنتاج الأكريلونيتريل بالاعتماد على النباتات، وتحديداً من الأجزاء التي لا يمكن للناس تناولها، مثل سيقان الذرة وقش القمح. وقام العلماء بتفكيك هذه المواد إلى سكريات، والتي تم تحويلها إلى حمض ودمجها مع مادة محفزة غير مكلفة لإنتاج الأكريلونيتريل. ولم تولد العملية أي حرارة زائدة ولم تنتج أي منتجات ثانوية سامة.

قام العلماء بالجمع بين المكونات الخام اللازمة لصنع الأكريلونيتريل في هذا المفاعل.

ويعتقد العلماء بأن هذه العملية القائمة على النباتات يمكن توسيعها واستخدامها في التصنيع. ويعمل الباحثون الآن مع العديد من الشركات لإنتاج كمية كبيرة من الأكريلونيتريل والذي سيتم تحويله إلى ألياف الكربون واختباره لاستخدامه في السيارات. فمن خلال جعل ألياف الكربون أرخص، يمكن للعلماء مساعدة أصحاب السيارات في توفير المال على المدى الطويل. فالسيارات المصنوعة من ألياف الكربون هي أخف وزناً من تلك المصنوعة من الفولاذ. ونتيجة لذلك، فهي تحتاج إلى وقود أقل لقطع نفس المسافة، مما يساعد السائقين في توفير الوقود وبنفس الوقت خفض التلوث الكربوني الذي يؤدي إلى زيادة حرارة الكوكب.

وهناك اتجاه رائج هذه الأيام بأن يقوم العلماء بصنع المنتجات البترولية من النباتات بدلاً من النفط. فالبترول في الأساس ينحدر من نباتات ما قبل التاريخ والتي دُفنت وتعرضت للحرارة والضغط الشديدين لملايين السنين. ويحاول الباحثون تجاوز المرحلة الوسطى، أي استخلاص المواد الكيميائية اللازمة مباشرة من النباتات، والحدّ من اعتمادنا على النفط.

ويقول بيكهام: “سنقوم بإجراء المزيد من الأبحاث الأساسية. فبالإضافة إلى زيادة إنتاج الأكريلونيتريل، فنحن متحمسون أيضاً لاستخدام هذه الكيمياء القوية في صنع المواد اليومية الأخرى.”

error: Content is protected !!