أنابيب النانو السيبيرية تُسرّع حلول " العصر الكربوني"

تخفض التكنولوجيا الروسية تكلفة إنتاج الأنابيب النانوية الكربونية (Carbon Nanotube) ما بين 50 إلى 100 مرة. ويؤكد المصممون أن ذلك سوف يخفف من التأثير على البيئة جرّاء إنتاج واستخدام مختلف أنواع المواد، بما فيها المعادن والإلكترونيات.
Carbon nanotubes
المصدر:Getty Images

في كلمته التي ألقاها في مؤتمر المناخ الدولي في باريس في 30 نوفمبر/ تشرين الثاني الماضي، أعلن الرئيس الروسي فلاديمير بوتين أن التكنولوجيا الحديثة لإنتاج الأنابيب النانوية الكربونية سوف تساعد في تقليص انبعاث غاز ثاني أوكسيد الكربون في روسيا بنحو 160 ـ 180 مليون طن بحلول عام 2030، ولكن هل يوجد بالفعل أساس علمي لمثل هذه التوقعات؟

تُحسّن الأنابيب النانوية الكربونية مواصفات المواد المعروفة للبشرية بنسبة 70% ، أي أنها تزيد من متانتها بمرتين أو ثلاث مرات. وبهذه الصورة فإنها تسمح بتقليص استخدام المعادن والمطاط ومواد البناء وغيرها، ما يقلل من التأثير الخطير على البيئة جراء إنتاج واستخدام هذه المواد.

ويشير ألبيرت نسيبولين، البروفيسور في معهد سكولكوفو للعلوم والتكنولوجيا والخبير في المواد النانوية إلى أن " الأنابيب النانوية الكربونية تُحدث تأثيراً إيجابياً غير مباشر في مجال الإلكترونيات والصناعة، ما يؤدي إلى تقليل انبعاثات غاز ثاني أوكسيد الكربون. كما يمكن تحويل ثاني أوكسيد الكربون مباشرة إلى أنابيب نانوية كربونية".

مواد جديدة من CO2

الأنابيب النانوية الكربونية هي في حقيقة الأمر الغرافين المتحول، بمعنى أنه واحد من تلك المواد التي يرى العلماء أنها سوف تغير حياتنا.

الأنابيب النانوية الكربونية هي في حقيقة الأمر مادة الغرافين الذي يتكون من حشوة قلم الرصاص العادي أو الشكل البلوري للكربون، ولكنها ملتفة على شكل أسطوانة، ويستطيع هذا العنصر الطبيعي تغيير خصائص المعدن الميكانيكية والكيميائية وغيرها. ويبلغ قطر الأنبوب النانوي الكربوني أحادي الجدار 1 ـ 1.5 نانو متر تقريباً ( واحد من مليار المتر). وعلى سبيل المثال، فإنه إذا أضيفت كميات ضئيلة من الأنابيب النانوية الكربونية بحدها الأدنى ( أقل من 1 %) إلى الألمنيوم، فيمكن الحصول على معدن بمتانة التيتانيوم، كما يمكن الحصول على الأنابيب النانوية الكربونية عند التبخر أو الانفجار، أو في الظروف المخبرية.

أما الآن فإن الأنابيب النانوية الكربونية تستخدم في تنجيد الطائرات والألواح الدقيقة، ويقول الخبير نسيبولين إنه " يجري بنشاط بحث إمكانية استخدامها في الألواح الشمسية من الجيل الجديد، وكذلك في أجهزة حفظ الطاقة، فالإضافات القليلة من هذه المادة تؤدي إلى زيادة مقاومة التآكل بشكل كبير، ومتانة المركبات المعدنية والبوليميرية.

وكان علماء جامعة جورج واشنطن في الولايات المتحدة الأمريكية قد عرضوا في هذا العام طريقة جديدة للحصول على الأنابيب النانوية من ثاني أوكسيد الكربون. ويكمن جوهر هذه التكنولوجيا في أن التفاعل الكهرو كيميائي بدرجة حرارة عالية يتيح فصل ثاني أوكسيد الكربون إلى أنابيب نانوية كربونية وأكسجين.

وتجري بحوث مكثفة لتراكيب الأنابيب النانوية الكربونية وخصائصها في جميع أنحاء العالم، وفي روسيا فإنه يأتي في مقدمة الرواد في هذا المجال كل من معهد تحفيز بأكاديمية  CO2العلوم الروسية، ومعهد كورتشاتوف، وجامعة كيميروفو الوطنية، ومعهد " برومتيي" للمواد الإنشائية، وشركة " نانو تيختسنتر" من إقليم تومبوف، وجامعة بطرسبورغ البوليتكنيكية، ومعهد سكولكوفو للعلوم والتكنولوجيا وكثير غيرها.

الأرباح من الأنابيب

تقوم شركات عالمية كثيرة بصنع الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الطبقات التي تُستخدم في الإنتاج، منها على سبيل المثال شركة C Nano الأمريكية وشركة Arkema الفرنسية وشركة Showa Denko اليابانية وشركة Nanocyl البلجيكية.

وتُعدُّ الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الطبقة اللازمة لقطاع الإلكترونيات ذات نوعية أفضل وتقيّم عالياً في الأسواق، ولكنها حتى الآونة الأخيرة جرت على نطاقات مخبرية، وتصل أسعارها إلى 150 ألف دولار للكيلو غرام الواحد.

وكان الأكاديمي ميخائيل بريدتيتشينسكي من سيبيريا وأحد مؤسسي شركة OCSiAl الأول في العالم الذي قدّم تكنولوجيا جعل الإنتاج الصناعي الواسع للأنابيب النانوية الكربونية أرخص بنحو 50 ـ 100 مرة، حتى 3 آلاف دولار للكيلوغرام الواحد.

وفي نوفمبر/ تشرين الثاني من عام 2013 أُطلق أضخم جهاز صناعي في العالم لتركيب أنابيب نانوية كربونية أحادية الطبقة (Graphetron 1.0).

ويدخل في خطط الشركة على المدى القريب إنشاء مركز لنماذج التكنولوجيات في منطقة نوفوسيبيرسك على أساس الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الطبقات لإنتاج المطاط والمواد المركبة وبطاريات الليثيوم ـ الأيونية وكثير من المواد الأخرى.

وفي حديث مع موقع " روسيا ما وراء العناوين" قالت كسينيا كولغايفا مديرة قسم التسويق في شركة OCSiAl  إن " الاستخدام الواسع للأنابيب النانوية الكربونية يمتلك إمكانية تغيير وجه الحضارة، وتظهر إمكانية إنشاء مواد المستقبل، بحيث تكون أكثر فعالية وصديقة للبيئة".

أما الأنابيب النانوية الكربونية التي تُصنع في نوفوسيبيرسك فيشتريها المنتجون في أكثر من 30 بلداً، من بينها كوريا الجنوبية واليابان والولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا وإسرائيل. وتشير كسينيا كولغايفا إلى أن " خصائص الأنابيب النانوية الكربونية معروفة جيداً في العالم، ولكن ما زال الكثيرون ينظرون إليها على أنها إضافة ضمن اختصاص ضيق، ومن جهتنا فإننا نعمل على تغيير هذه الصورة النمطية".

جميع الحقوق محفوظة. يُحظر إعادة نشر مقالات "روسيا ما وراء العناوين" دون إذن مكتوب من قسم التحرير.
+
وسائل تواصل اجتماعي