Masana'antun siminti kamar wanda aka nuna a nan babban tushen iskar carbon dioxide ne da ke dumama yanayi. Amma wasu daga cikin waɗannan gurɓatattun abubuwa za a iya mayar da su zuwa sabon nau'in mai. Ana iya adana wannan gishirin lafiya tsawon shekaru da yawa ko fiye.
Wannan wani labari ne a cikin jerin da ke duba sabbin fasahohi da ayyukan da za su iya rage sauyin yanayi, rage tasirinsa, ko kuma taimaka wa al'ummomi su jure wa duniya mai saurin canzawa.
Ayyukan da ke fitar da iskar carbon dioxide (CO2), iskar gas mai yawan gaske, suna taimakawa wajen dumama yanayin duniya. Ra'ayin cire CO2 daga iska da adana shi ba sabon abu bane. Amma yana da wuya a yi, musamman lokacin da mutane za su iya biya. Sabuwar tsarin yana magance matsalar gurɓatar CO2 ta wata hanya daban. Yana mayar da iskar gas mai dumama yanayi zuwa mai ta hanyar sinadarai.
A ranar 15 ga Nuwamba, masu bincike daga Cibiyar Fasaha ta Massachusetts (MIT) da ke Cambridge sun buga sakamakonsu mai ban mamaki a cikin mujallar Cell Reports Physical Science.
Sabon tsarinsu ya kasu kashi biyu. Kashi na farko ya ƙunshi canza carbon dioxide daga iska zuwa wani molecule da ake kira forforme don samar da mai. Kamar carbon dioxide, formate ya ƙunshi atom ɗaya na carbon da atom biyu na oxygen, da kuma atom ɗaya na hydrogen. Formate kuma ya ƙunshi wasu abubuwa da dama. Sabon binciken ya yi amfani da gishirin forforme, wanda aka samo daga sodium ko potassium.
Yawancin ƙwayoyin mai suna aiki ne da hydrogen, iskar gas mai kama da iskar gas da ke buƙatar bututun mai da tankunan da ke da matsin lamba don jigilar su. Duk da haka, ƙwayoyin mai kuma suna iya aiki akan forforme. Formate yana da makamashin da ya yi daidai da hydrogen, a cewar Li Ju, masanin kimiyyar kayan aiki wanda ya jagoranci haɓaka sabon tsarin. Formate yana da wasu fa'idodi fiye da hydrogen, in ji Li Ju. Yana da aminci kuma baya buƙatar ajiya mai ƙarfi.
Masu bincike a MIT sun ƙirƙiri wani ƙwayar mai don gwada tsarin, wanda suke samarwa daga carbon dioxide. Da farko, sun haɗa gishirin da ruwa. Daga nan aka ciyar da cakuda a cikin ƙwayar mai. A cikin ƙwayar mai, tsarin ya saki electrons a cikin wani amsawar sinadarai. Waɗannan electrons sun gudana daga electrode mara kyau na ƙwayar mai zuwa electrode mai kyau, suna kammala da'irar lantarki. Waɗannan electrons masu gudana - wutar lantarki - sun kasance na tsawon awanni 200 a lokacin gwajin.
Zhen Zhang, masanin kimiyyar kayan aiki da ke aiki tare da Li a MIT, yana da kwarin gwiwa cewa tawagarsa za ta iya fadada sabuwar fasahar cikin shekaru goma.
Ƙungiyar bincike ta MIT ta yi amfani da wata hanyar sinadarai don canza carbon dioxide zuwa wani muhimmin sinadari don samar da mai. Da farko, sun fallasa shi ga wani maganin alkaline mai ƙarfi. Sun zaɓi sodium hydroxide (NaOH), wanda aka fi sani da lye. Wannan yana haifar da amsawar sinadarai wanda ke samar da sodium bicarbonate (NaHCO3), wanda aka fi sani da baking soda.
Sai suka kunna wutar lantarki. Wutar lantarkin ta haifar da wani sabon sinadari wanda ya raba kowace kwayar iskar oxygen a cikin kwayar baking soda, inda ta bar sodium formate (NaCHO2). Tsarinsu ya mayar da kusan dukkan carbon da ke cikin CO2 - fiye da kashi 96 cikin 100 - zuwa wannan gishirin.
Ana adana kuzarin da ake buƙata don cire iskar oxygen a cikin haɗin sinadarai na form. Farfesa Li ya lura cewa formate zai iya adana wannan makamashin tsawon shekaru da yawa ba tare da rasa kuzarin da zai iya samu ba. Sannan yana samar da wutar lantarki lokacin da ya ratsa ta cikin mole mai. Idan wutar lantarki da ake amfani da ita don samar da form ta fito ne daga hasken rana, iska ko wutar lantarki ta ruwa, wutar lantarki da mole mai ke samarwa zai zama tushen makamashi mai tsabta.
Domin faɗaɗa sabuwar fasahar, Lee ya ce, "muna buƙatar nemo wadataccen albarkatun ƙasa na lye." Ya yi nazarin wani nau'in dutse mai suna alkali basalt (AL-kuh-lye buh-SALT). Idan aka haɗa su da ruwa, waɗannan duwatsun suna juyawa zuwa lye.
Farzan Kazemifar injiniya ne a Jami'ar Jihar San Jose da ke California. Bincikensa ya mayar da hankali kan adana carbon dioxide a cikin ƙwayoyin gishirin ƙasa. Cire carbon dioxide daga iska koyaushe yana da wahala kuma saboda haka yana da tsada, in ji shi. Don haka yana da riba a canza CO2 zuwa samfuran da za a iya amfani da su kamar formula. Farashin samfurin zai iya rage farashin samarwa.
An gudanar da bincike mai yawa kan yadda ake ɗaukar carbon dioxide daga iska. Misali, wata ƙungiyar masana kimiyya a Jami'ar Lehigh kwanan nan ta bayyana wata hanya ta tace carbon dioxide daga iska da kuma mayar da shi soda. Wasu ƙungiyoyin bincike suna adana CO2 a cikin duwatsu na musamman, suna mayar da shi zuwa carbon mai ƙarfi wanda za a iya sarrafa shi zuwa ethanol, mai barasa. Yawancin waɗannan ayyukan ƙananan ne kuma har yanzu ba su yi wani tasiri mai mahimmanci ba wajen rage yawan carbon dioxide a cikin iska.
Wannan hoton yana nuna gida da ke aiki da carbon dioxide. Na'urar da aka nuna a nan tana canza carbon dioxide (ƙwayoyin da ke cikin kumfa ja da fari) zuwa gishiri da ake kira formate (kumfa shuɗi, ja, fari, da baƙi). Sannan ana iya amfani da wannan gishirin a cikin ƙwayar mai don samar da wutar lantarki.
Kazemifar ya ce mafi kyawun zaɓinmu shine "daina fitar da hayakin iskar gas da farko." Hanya ɗaya ta yin hakan ita ce maye gurbin man fetur da hanyoyin samar da makamashi mai sabuntawa kamar iska ko hasken rana. Wannan wani ɓangare ne na masana kimiyya na canji da ake kira "decarbonization." Amma ya ƙara da cewa dakatar da sauyin yanayi zai buƙaci hanya mai fannoni da yawa. Ana buƙatar wannan sabuwar fasaha don kama carbon a yankunan da ke da wahalar cire carbon, in ji shi. Ka ɗauki masana'antar ƙarfe da masana'antar siminti, don ambaton misalai biyu.
Ƙungiyar MIT kuma tana ganin fa'idodi wajen haɗa sabuwar fasaharsu da wutar lantarki ta hasken rana da iska. An tsara batura na gargajiya don adana makamashi na tsawon makonni a lokaci guda. Ajiye hasken rana na lokacin rani zuwa lokacin hunturu ko fiye yana buƙatar wata hanya daban. "Da mai mai tsari," in ji Lee, ba a iyakance ku ga ajiyar yanayi ba. "Zai iya zama na zamani."
Ba zai yi walƙiya kamar zinariya ba, amma "Zan iya barin tan 200 ... na tsari ga 'ya'yana maza da mata," in ji Lee, "a matsayin gado."
Alkaline: Siffa ce da ke bayyana wani sinadari da ke samar da ions na hydroxide (OH-) a cikin ruwan. Ana kuma kiran waɗannan mafita alkaline (sabanin acidic) kuma suna da pH fiye da 7.
Aquifer: Tsarin duwatsu wanda ke iya ɗaukar ma'ajiyar ruwa ta ƙarƙashin ƙasa. Kalmar kuma ta shafi kwano-kwano na ƙarƙashin ƙasa.
Basalt: Dutse mai launin baƙi wanda yawanci yana da yawa sosai (sai dai idan fashewar dutsen mai aman wuta ta bar manyan aljihun iskar gas a ciki).
haɗin gwiwa: (a cikin sinadarai) haɗin kai na dindindin tsakanin ƙwayoyin halitta (ko ƙungiyoyin ƙwayoyin halitta) a cikin kwayar halitta. An samar da shi ta hanyar ƙarfin jan hankali tsakanin ƙwayoyin halitta masu shiga. Da zarar an samar da haɗin gwiwa, ƙwayoyin halitta suna aiki a matsayin naúrar. Don raba ƙwayoyin halitta masu shiga, dole ne a samar da makamashi a cikin yanayin zafi ko wani hasken rana ga ƙwayoyin halitta.
Carbon: Sinadarin sinadarai wanda shine tushen dukkan rayuwa a Duniya. Carbon yana wanzuwa cikin 'yanci a cikin siffar graphite da lu'u-lu'u. Yana da muhimmin sashi na kwal, dutse mai daraja, da man fetur, kuma yana da ikon haɗa kansa ta hanyar sinadarai don samar da nau'ikan ƙwayoyin sinadarai iri-iri, na halitta, da na kasuwanci. (A cikin binciken yanayi) Kalmar carbon wani lokaci ana amfani da ita kusan tare da carbon dioxide don nufin tasirin da wani aiki, samfuri, manufa, ko tsari zai iya yi akan dumamar yanayi na dogon lokaci.
Carbon dioxide: (ko CO2) iskar gas ce mara launi, mara wari da dukkan dabbobi ke samarwa lokacin da iskar oxygen da suke shaka ta yi daidai da abincin da suke ci mai wadataccen carbon. Haka kuma ana fitar da Carbon dioxide lokacin da aka ƙone abubuwa masu rai, gami da man fetur ko iskar gas. Carbon dioxide iskar gas ce mai dumama yanayi wadda ke kama zafi a cikin sararin duniya. Tsirrai suna canza carbon dioxide zuwa oxygen ta hanyar photosynthesis kuma suna amfani da wannan tsari don yin abincinsu.
Siminti: Ana amfani da manne don ɗaure abubuwa biyu tare, wanda hakan ke sa ya taurare ya zama mai ƙarfi, ko kuma manne mai kauri don ɗaure abubuwa biyu tare. (Ginin) Wani abu ne da aka niƙa sosai don haɗa yashi ko dutse da aka niƙa tare don samar da siminti. Yawanci ana yin simintin ne a matsayin foda. Amma da zarar ya jike, sai ya koma wani abu mai laka wanda ke taurare idan ya bushe.
Sinadari: Wani abu da aka yi da atom biyu ko fiye da aka haɗa (an haɗa su) a cikin wani tsari da aka ƙayyade. Misali, ruwa wani abu ne na sinadarai wanda aka yi da atom biyu na hydrogen da aka haɗa zuwa atom ɗaya na oxygen. Tsarin sinadaransa shine H2O. Haka kuma ana iya amfani da "Sinadari" a matsayin siffa don bayyana halayen wani abu da ke haifar da halayen daban-daban tsakanin mahaɗan daban-daban.
Haɗin sinadarai: Ƙarfin jan hankali tsakanin ƙwayoyin halitta wanda yake da ƙarfi sosai don sa abubuwan da aka haɗa su yi aiki a matsayin naúrar. Wasu abubuwan jan hankali suna da rauni, wasu kuma suna da ƙarfi. Duk haɗin suna bayyana suna haɗa ƙwayoyin halitta ta hanyar raba (ko ƙoƙarin raba) ƙwayoyin halitta.
Haɗakar sinadarai: Tsarin da ya shafi sake fasalin ƙwayoyin halitta ko tsarin wani abu maimakon canji a siffar jiki (misali, daga daskararru zuwa iskar gas).
Sinadarin Chemistry: reshen kimiyya wanda ke nazarin abun da ke ciki, tsari, halaye, da hulɗar abubuwa. Masana kimiyya suna amfani da wannan ilimin don nazarin abubuwan da ba a saba gani ba, don sake haifar da abubuwa masu amfani da yawa, ko don tsara da ƙirƙirar sabbin abubuwa masu amfani. (na mahaɗan sinadarai) Sinadarin Chemistry kuma yana nufin dabarar mahaɗan, hanyar da ake shirya shi, ko wasu daga cikin kaddarorinsa. Mutanen da ke aiki a wannan fanni ana kiransu masana kimiyyar sinadarai. (a cikin ilimin zamantakewa) ikon mutane na yin aiki tare, yin zaman lafiya, da kuma jin daɗin haɗin kai.
Sauyin Yanayi: Wani muhimmin sauyi na dogon lokaci a yanayin Duniya. Wannan na iya faruwa ta halitta ko kuma sakamakon ayyukan ɗan adam, gami da ƙona man fetur da share dazuzzuka.
Rage gurɓatar iskar carbon: yana nufin sauyawa da gangan daga fasahar gurɓata muhalli, ayyuka, da hanyoyin samar da makamashi waɗanda ke fitar da iskar gas mai tushen carbon, kamar carbon dioxide da methane, zuwa cikin sararin samaniya. Manufar ita ce rage yawan iskar carbon da ke taimakawa ga sauyin yanayi.
Wutar Lantarki: Gudun wutar lantarki, wanda yawanci ke faruwa ne sakamakon motsi na ƙwayoyin da ke ɗauke da sinadarai masu guba da ake kira electrons.
Electron: wani barbashi mai caji mara kyau wanda yawanci ke kewaya yankin waje na atom; shi ma mai ɗaukar wutar lantarki ne a cikin daskararru.
Injiniya: Mutumin da ke amfani da kimiyya da lissafi don magance matsaloli. Idan aka yi amfani da shi azaman fi'ili, kalmar injiniya tana nufin tsara na'ura, kayan aiki, ko tsari don magance matsala ko buƙata da ba a cika ba.
Ethanol: Barasa ce, wacce kuma ake kira da ethyl alcohol, wacce ita ce tushen abubuwan sha masu maye kamar giya, giya, da barasa. Haka kuma ana amfani da ita azaman mai narkewa da mai (misali, galibi ana haɗa ta da fetur).
Tace: (n.) Wani abu da ke ba da damar wasu kayan su wuce wasu kuma su wuce, ya danganta da girmansu ko wasu halaye. (v.) Tsarin zaɓar wasu abubuwa bisa ga halaye kamar girma, yawa, caji, da sauransu. (a fannin kimiyyar lissafi) Allo, faranti, ko Layer na wani abu da ke shan haske ko wani haske ko kuma ya hana wasu sassansa wucewa.
Tsarin: Kalma ta gabaɗaya don gishiri ko esters na formic acid, wani nau'in oxidized na fatty acid. (Ester wani mahaɗi ne da aka samo daga carbon wanda aka samar ta hanyar maye gurbin atom ɗin hydrogen na wasu acid da wasu nau'ikan ƙungiyoyin halitta. Yawancin kitse da mai mai mahimmanci sune esters na fatty acid na halitta.)
Man fetur na burbushin halitta: Duk wani mai, kamar kwal, man fetur (danyen mai), ko iskar gas, wanda aka samar tsawon miliyoyin shekaru a cikin Duniya daga ragowar ƙwayoyin cuta, tsirrai, ko dabbobi da ke ruɓewa.
Man Fetur: Duk wani abu da ke fitar da makamashi ta hanyar sinadaran da aka sarrafa ko kuma makamashin nukiliya. Man fetur (kwal, iskar gas, da mai) man fetur ne da aka saba fitarwa ta hanyar sinadaran da ake dumamawa (yawanci har zuwa inda ake konewa).
Tarin mai: Na'ura ce da ke canza makamashin sinadarai zuwa makamashin lantarki. Man fetur da aka fi amfani da shi shine hydrogen, wanda tururin ruwa ne kawai ke haifar da shi.
Ilimin ƙasa: Siffa ce da ke bayyana duk abin da ya shafi tsarin duniya, kayanta, tarihinta, da kuma hanyoyin da ke faruwa a kanta. Ana kiran mutanen da ke aiki a wannan fanni da masana kimiyyar ƙasa.
Dumamar yanayi: Ƙara yawan zafin duniya a hankali saboda tasirin greenhouse. Wannan tasirin yana faruwa ne sakamakon ƙaruwar yawan iskar carbon dioxide, chlorofluorocarbons, da sauran iskar gas a cikin iska, waɗanda yawancinsu ayyukan ɗan adam ne ke fitarwa.
Hydrogen: Sinadarin da ya fi sauƙi a duniya. A matsayinsa na iskar gas, ba shi da launi, ba shi da ƙamshi, kuma yana iya kama da wuta sosai. Yana cikin sinadarai da yawa na mai, mai, da sinadarai da ke samar da kyallen halitta. Ya ƙunshi proton (nucleus) da electron da ke kewaye da shi.
Ƙirƙira: (v. don ƙirƙira; ƙari ga ƙirƙira) Daidaitawa ko haɓakawa ga wani ra'ayi, tsari, ko samfur da ke akwai don sanya shi sabo, wayo, inganci, ko amfani.
Lye: Sunan gabaɗaya na maganin sodium hydroxide (NaOH). Sau da yawa ana haɗa Lye da man kayan lambu ko kitsen dabbobi da sauran sinadarai don yin sabulun bar.
Masanin Kimiyyar Kayan Aiki: Mai bincike wanda ke nazarin alaƙar da ke tsakanin tsarin atomic da kwayoyin halitta na wani abu da kuma dukkan halayensa. Masana kimiyyar kayan aiki na iya ƙirƙirar sabbin kayayyaki ko kuma yin nazarin waɗanda ke akwai. Yin nazarin halayen kayan aiki gabaɗaya, kamar yawansu, ƙarfi, da wurin narkewa, na iya taimaka wa injiniyoyi da sauran masu bincike su zaɓi mafi kyawun kayan aiki don sabbin aikace-aikace.
Molecule: Rukunin atom masu tsaka-tsaki a wutar lantarki waɗanda ke wakiltar ƙaramin adadin sinadarin sinadarai. Ana iya samar da ƙwayoyin halitta daga nau'in atom ɗaya ko nau'ikan atom daban-daban. Misali, iskar oxygen da ke cikin iska ta ƙunshi atom biyu na oxygen (O2), kuma ruwa ya ƙunshi atom biyu na hydrogen da atom ɗaya na oxygen (H2O).
Gurɓataccen abu: Wani abu ne da ke gurɓata wani abu, kamar iska, ruwa, mutane, ko abinci. Wasu gurɓatattun abubuwa sinadarai ne, kamar magungunan kashe ƙwari. Sauran gurɓatattun abubuwa na iya zama radiation, gami da zafi mai yawa ko haske. Har ma da ciyawa da sauran nau'ikan halittu masu mamaye za a iya ɗaukar su a matsayin wani nau'in gurɓataccen abu.
Mai Ƙarfi: Siffa ce da ke nufin wani abu mai ƙarfi ko ƙarfi (kamar ƙwayar cuta, guba, magani, ko acid).
Mai Sabuntawa: Siffa ce da ke nuni ga albarkatun da za a iya maye gurbinsu ba tare da wani lokaci ba (kamar ruwa, shuke-shuke kore, hasken rana, da iska). Wannan ya bambanta da albarkatun da ba za a iya sabunta su ba, waɗanda ke da ƙarancin wadata kuma ana iya rage su yadda ya kamata. Albarkatun da ba za a iya sabunta su ba sun haɗa da mai (da sauran man fetur) ko abubuwa da ma'adanai masu wuya.