تكنولوجيا الهواء النقي من سلطنة عمان

طوّر فريق من المهندسين المتخرجين من الكلية العليا للتكنولوجيا في مسقط (سلطنة عُمان) - تقنية جديدة لاستخلاص ثاني أكسيد الكربون (CO2) مباشرة من الهواء وتحويله إلى معادن مفيدة وكربون نانوي باستخدام عمليات كيميائية وتفاعلات كيميائية.

ويضم فريق البحث بقيادة الدكتور مثنى عبدالمجيد جميل: بثينة محمد الصعيدي وزينب سالم الحمدي وبسمة عبد الله الموالي وسناء أمين الغافري. ويَعِد اختراعهم بتمهيد الطريق إلى وسائل اقتصادية وغير ملوثة لصنع مواد قيمة ومكافحة التغير البيئي.

ويقلل جهاز تنقية الهواء، الذي طوَّره الفريق، من المستوى العالي لثاني أكسيد الكربون في مكان مغلق، مثل الغرفة، بالإضافة إلى عدد من الجسيمات الضارة المحمولة في الهواء، مثل الفيروسات والميكروبات والغبار. ويوّلد الجهاز أيضًا رطوبة طفيفة كما يملأ الغرفة بهواء نظيف ونقي.

عن الجهاز

كيف يعمل

تشمل طريقة استخلاص ثاني أكسيد الكربون الإجراءات التالية:

• يوضع وعاء زجاجي مملوء بمياه البحر أو خليط من الماء المقطر والملح.
• تُقاس، بعد ذلك، درجة حرارة الغرفة ومستوى عامل الحموضة في المياه داخل الجهاز.
• يُقاس مستوى ثاني أكسيد الكربون في الغرفة باستخدام جهاز استشعار ثاني أكسيد الكربون الذي يعد جزءًا من الجهاز. وفي حالة كانت مستويات ثاني أكسيد الكربون أعلى من 600 جزء في المليون، تُشغل مضخة الهواء ذاتيا وتبدأ في سحب هواء الغرفة إلى القنينتين داخل الوعاء.
• يتفاعل غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في هواء الغرفة مع ماء البحر وملحه لإنتاج حمض الكربونيك.
• يُقاس مستوى عامل الحموضة بعد التفاعل للتأكد من إنتاج حمض الكربونيك.
• توضع صخور طبيعية، ليس بهدف امتصاص ثاني أكسيد الكربون ولكنها تعمل كمواد تعبئة، في القنينتين لتقليل حجم الفقاعات التي تخرج من القنينتين. ويحدث التفاعل السالف الذكر على سطح الفقاعات، لهذا يتعين تقليل حجم الفقاعات لتسريع التفاعل.
• يحتوي الهواء الخارج من الجهاز على مستوى أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون لكل متر.

ما يُميز هذا الجهاز/ الطريقة عن الابتكارات السابقة

يُظهر بحث أجرىَ حول الحلول السابقة الحاصلة على براءة اختراع (فن سابق) أن التكنولوجيات السابقة:

• لم تحل مشكلة إنتاج الأحماض الناتجة عن التفاعل الكيميائي الذي يحدث عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء مع الماء. وتبين أن التحمض الناتج عن الرُّقع المائية ضار بالحياة البحرية.
• تتطلب مدخلات طاقة (والتي بدورها تولد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون) لتهيئة ظروف بيئية محددة (مثل ضغط الهواء ودرجة الحرارة)، للعمل بفعالية.
• إذابة غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يمكن أن ينبعث من جديد عندما تتغير الظروف البيئية السائدة.

ويتكون جهاز استشعارCO2 المثبت في الجهاز من جزأين؛ عنصر محمول، يرسل إشارة إلى العنصر الثاني وهو عبارة عن وحدة إرسال واستقبال لاسلكية HC-12. ويتم ربط HC-12 بمضخة الهواء للعمل ذاتيا عندما ترتفع مستويات ثاني أكسيد الكربون فوق 600 جزء في المليون؛ ويغلق عندما تنخفض مستويات ثاني أكسيد الكربون عن 600 جزء في المليون.

ثاني أكسيد الكربون والبيئة الخضراء

ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي هو مصدر الكربون الأساسي للحياة على الأرض. وقد نُظمت تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض في الحقبة ما قبل الصناعية (منذ أواخر العصر ما قبل الكمبري) بواسطة كائنات التمثيل الضوئي والظواهر الجيولوجية.

وتستخدم النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء طاقة خفيفة تمكنها من التمثيل الضوئي للكربوهيدرات انطلاقا من ثاني أكسيد الكربون والماء، إلى جانب إنتاج الأكسجين باعتباره فضلات. والتمثيل الضوئي غير ممكن بدون ضوء الشمس، مما يعني أنه في الليل، عندما تنتج النباتات ثاني أكسيد الكربون من خلال التنفس الخلوي، ترتفع مستويات ثاني أكسيد الكربون لأنه لا توجد وسيلة لامتصاص الغاز أو تحويله من خلال التمثيل الضوئي.

وهذا يعني أن المناطق الريفية والزراعية، وخاصة تلك التي تحيط بها النباتات، تعاني في الليل من تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون. وفي المساء، تنخفض قدرة النباتات على امتصاص ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي، بينما يزداد مستوى ثاني أكسيد الكربون الناتج عن النشاط البشري مما يسبب تأثيراً سلبياً على الأسر التي قد تعاني من الصداع والأرق والغثيان وما إلى ذلك.

ويساعد جهازنا على تقليل تركيز ثاني أكسيد الكربون داخل هذه المساكن وبالتالي خلق رفاهية أكبر بين الأسر. ويراقب جهاز الاستشعار مستويات CO2 مما يضمن تشغيل الجهاز (وعملية التخلص من الغاز) ذاتيا عندما ترتفع التركيزات فوق 600 جزء في المليون ويغلق عندما تنخفض مستويات CO2 عن هذا المستوى، وبالتالي توفير الطاقة وخفض الانبعاثات.

حقوق الملكية الفكرية

إدراكًا لأهمية حماية نتائج بحث الفريق، سجلت الكلية العليا للتكنولوجيا في مسقط، سلطنة عُمان، طلب براءة اختراع (OM/P/2018/002)، نيابة عن الفريق، في يوليو 2018 وأودعت أيضًا طلباً دولياً (PCT/OM2019/050007) بموجب معاهدة التعاون بشأن البراءات (PCT) في يوليو 2019 بشأن

"جهاز وطريقة تنقية الهواء بامتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء."

ومن المهم بالنسبة لنا أن نحصل على براءة اختراع لجهازنا حماية لاختراعنا لأن هذا سيمكننا من إنشاء أعمالنا.

ونظراً لزيادة غازات الدفيئة، التي تساهم في الاحتباس الحراري العالمي كل عام، من المهم جداً دعم الأفكار والتطورات التكنولوجية التي تساعد على التخفيف من آثار الاحتباس الحراري العالمي.