إبتكر مهندسو النانو محركاتٍ على هيئة أنابيب متناهية الصغر والتي تزداد بالحجم عند وضعها بالماء وقادرة على إزالة ثنائي أكسيد الكربون بكفاءة.
إن أسطح هذه المحركات مجهزة بإنزيم (carbonic anhydrase) الذي يُمكن هذه المحركات من تحويل ثنائي أكسيد الكربون إلى كربونات الكالسيوم بسرعة وهذا بفضل مختبر المواد النانوية الحيوية الإلكترونية (Nanobioelectronics) في جامعة كاليفورنيا.
هذه الآلات هي أصغر بكثير من عُرض شعرة الإنسان و يمكن أن تُساعدفي تنظيف المحيطات من تلوث ثنائي أكسيد الكربون. المُمَيز في هذه الآلات هي الأنزيمات السطحية التي تزداد حجمًا في المياه بِمُختلفِ أنواعِها ومن ثَمّ تحويله إلى شكل صلب قابلٍ لأستخدام.
يقول الباحثون: “الأدلة التي تُشير إلى صحة الدراسة تُمهد طريقًا واعدًا للتخفيف مِنْ تراكُم ثنائي أكسيد الكربون والذي يُعد أحد الغازات الدفيئة “.
وقد نُشِرَت أعمال ونتائج الفريق بقيادة الدكتور يوسف وانغ (Joseph Wang) في مجلة ” Angewandte Chemie ” هذا الشهر.
وأضاف فريندرا سينغ (Virendra V. Singh) وهو عالم في فريق البروفيسور وانغ و أحد المشاركين في هذه الدراسة: “نحن متحمسون جِدًا لإمكانية إستخدام هذه المحركات النانوية لمكافحة إرتفاع نسبة حموضة المحيطات و ظاهرة الإحتباس الحراري”.
في التجارب المخبرية أظهرت هذه المحركات النانوية قدرةً كبيرةً على تنقيةِ مياهٍ مُشبعةٍ بمركبات الكربون، حيث في غضون 5 دقائق قامت تلك المحركات النانوية بتنقية 90 بالمئة من ثنائي أكسيد الكربون المحلول في الماء منزوع الشوارد. وقد كانت النتائج مقاربة لما هو الحال عليه في حال استخدام مياه البحر حيث تمت إزالة 88 في المئة خلال نفس المدة الزمنية.
يقول كيفن كوفمان أحد الباحثين في فريق وانغ: “يمكِنُنا إستخدام هذه التقنية كجُزءٍ مِن محطات معالجة المياه مستقبلًا “.
المحركات النانوية هذه عِبارة عَن أنابيب بطول 6 ميكرومتر تساعد على تحويل اوكسيد الكربون بسرعة إلى كربونات الكالسيوم – المركب الموجود في قشر البيض و القشور التي تغطي بعض الحيوانات البحرية. أما على السطح الخارجي لهذه الأنابيب يحمل أنزيم أنهيدراز الكربونيك الذي يُسرِّع تفاعل الماء مع ثنائي أكسيد الكربون لتكوين بيكربونات الكالسيوم.
إن الحركة المستمرة و السريعة للمحركات الثانوية في المحلول يزيد من فعالية نزع أكسيد الكربون قد أوضح الفريق أن هذه الحركة المستمرة تزيد من خلط مكونات المحلول مما يسرع عملية التحويل و لزيادة الكفاءة أضاف الباحثون بيروكسيد الهيدروجين الذي يتفاعل مع السطح البلاتيني المُكوِن لهذه المحركات مُولِدًا فقاعاتٍ مِنَ الأوكسجين التي تُزيد من خلط المحلول. وقد لوحِظَ ان إضافة ما بين 2 إلى 4 بالمئة من بيوكسيد الهيدروجين زادت سرعة المحركات النانوية بأكثر مِن 100 ميكرومتر في الثانية.
وعلى الرغم من تحسُن الأداء إلا إن إضافة بيروكسيد الهيدروجين للمحلول كمحفز يُعد عيبًا لأنه مكون إضافي من جهة و لأن استخدامه يتطلب بناء المحركات النانوية من ملادة البلاتين المكلفة ماديًا من جهة ثانية.
علق كوفمان قائلًا: “إذا كان بالإمكان استخدام البيئة المحيطة كوقود فإن هذا سيُزيد كفاءة المحركات النانوية و يجعلها صديقةً للبيئة و أقل تكلفة “.
