أعلنت جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية "كاوست" عن تطوير تقنية جديدة للأغشية تسهم في خفض استهلاك الطاقة في عمليات فصل الغازات الصناعية، وهي عمليات تمثل نحو 15٪ من إجمالي استهلاك الطاقة عالميًا. جاء ذلك بالتعاون مع شركاء أكاديميين من الصين وفرنسا، بحسب ما أوضحته الجامعة.
وأشارت "كاوست" إلى أن الدراسة، المنشورة في مجلة "نيتشر"، ركزت على الأطر المعدنية العضوية (MOFs)، وهي مواد فائقة المسامية تتيح فصل الجزيئات بكفاءة عالية. ونجح الفريق البحثي في تطوير بنية أغشية تحتوي على أكثر من 90٪ من هذه المادة، مع الحفاظ على مرونتها ومتانتها وملاءمتها لتقنيات التصنيع الصناعي.
وفي السياق ذاته، تمكن الباحثون من حل أحد أكبر التحديات التقنية باستخدام مرساة جزيئية صغيرة تربط صفائح الأطر المعدنية العضوية بسلاسل البوليمرات، ما يضمن أداءً عاليًا ويسمح بتصنيع الأغشية على نطاق واسع. وقد أظهر الفريق قدرته على إنتاج لفائف أغشية بطول 20 مترًا باستخدام تقنية التصنيع المستمر (Roll-to-Roll)، مما يؤكد إمكانية دمجها في خطوط الإنتاج الصناعية القائمة.
كفاءة عالية وتطبيقات متنوعة
وأوضح البروفيسور محمد الداوودي، أستاذ علوم الكيمياء في "كاوست" وأحد المؤلفين المراسلين للدراسة، أن هذا الابتكار يوفر مسارًا عمليًا لتصنيع أغشية متقدمة بالحجم الصناعي المطلوب، ويقرب التقنية من التطبيق الفعلي. وأضاف أن عمليات الفصل الصناعية تستهلك كميات كبيرة من الطاقة يوميًا.
وأظهرت التجارب كفاءة عالية للتقنية في تطبيقات مثل احتجاز الكربون، وتنقية الهيدروجين، وتنقية البروبيلين المستخدم في الصناعات البتروكيماوية. ونجح الغشاء في إنتاج بروبيلين بدرجة نقاء مناسبة لتصنيع البوليمرات خلال مرحلة فصل واحدة، مع الحفاظ على أدائه لمدة 150 يومًا من التشغيل المستمر.
وأوضحت نتائج النمذجة أن التقنية قد تخفض تكاليف التنقية بنسبة تصل إلى 80٪ مقارنة بعمليات التقطير التقليدية، مع إمكانية استخدامها في تطبيقات أخرى كتنقية الغاز الطبيعي، واستعادة الهيدروجين، واحتجاز ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء.
يُذكر أن الدراسة شارك فيها باحثون من "كاوست"، وجامعة هونغ كونغ للعلوم والتقنية (قوانغتشو)، وجامعة قوانغتشو، وجامعة تسينغهوا، وجامعة مونبلييه، والمركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS)، وقادها البروفيسور شينغ تشو أحد خريجي الدكتوراه السابقين في "كاوست".
