نجح فريق من الباحثين في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، بالتعاون مع زملائهم من شركة أرامكو السعودية، في تحقيق أعلى معدل تحويل مسجَّل لثاني أكسيد الكربون إلى هيدروكربونات صالحة كوقود للطائرات، ما يمثل خطوة هامة في مسار تطوير الوقود المستدام للطيران.
تحول كيميائي فائق الأداء
تُظهر الدراسة المنشورة في مجلة ChemCatalysis وجود محفز كيميائي قادر على تحويل CO₂ إلى سلاسل هيدروكربونية طويلة تتماشى مع متطلبات وقود الطائرات. وقد وصل النظام إلى كفاءة غير مسبوقة في إنتاج هيدروكربونات ثقيلة تُشكل نحو 75٪ من السائل الناتج، وهو ما يلبي معايير الوقود الجوي. استمر المحفز في أداء ثابت لأكثر من ألف ساعة تشغيل متواصلة تحت ظروف التفاعل، وهو عامل أساسي لإمكانية تطبيق التقنية على نطاق صناعي.
تحديات قطاع الطيران وإمكانية الحلول المستدامة
يُعَدُّ قطاع الطيران من أصعب القطاعات في تقليل الانبعاثات، نظراً لاعتماده على وقود سائل عالي الكثافة الطاقية. تسهم الوقودات المستدامة في خفض الانبعاثات خلال الرحلات الطويلة، غير أن إنتاجها من ثاني أكسيد الكربون المحتجز يواجه صعوبات تقنية؛ فمعظم المسارات الحالية تُنتج هيدروكربونات خفيفة الوزن ذات كثافة طاقة غير كافية أو تتطلب عمليات معالجة متعددة.
دور الذكاء الاصطناعي في اكتشاف المحفز
اعتمد الباحثون على تقنيات التعلم الآلي لتحليل وتجريب ظروف التفاعل المعقّدة، ما مكنهم من اكتشاف تركيبة غير تقليدية غنية بالنحاس للمحفز. تفوقت هذه التركيبة على الأنواع الشائعة في الدراسات السابقة، حيث أظهرت قدرة أعلى على توجيه التفاعل نحو إنتاج جزيئات تناسب معايير وقود الطائرات، ما عزّز تحويل الكربون إلى منتجات ذات قيمة أعلى بدلاً من النواتج الثانوية الأقل فائدة.
تحقق من ملاءمة الوقود المستدام
خضع السائل الناتج لسلسلة من عمليات التطوير شملت الهدرجة والتقطير. أظهرت الاختبارات توافق الوقود المُطوَّر مع المواصفات الأولية لمعيار ASTM D4054، بما في ذلك نقطة الوميض، خصائص التطاير، ومحتوى الطاقة. وصرّح البروفيسور خورخي غاسكون، أستاذ الهندسة الكيميائية في كاوست، قائلاً: «يبين هذا الإنجاز كيف يمكن للبيانات أن تسرّع اكتشاف المحفزات الكيميائية، ومن خلال دمج التعلم الآلي مع التجارب عالية الإنتاجية وصلنا إلى مستويات أداء غير مسبوقة في تحويل ثاني أكسيد الكربون مباشرةً».
وأشار الباحثون إلى أن الانتقال إلى مرحلة تجارية سيتطلب توسيع نطاق التشغيل، وإجراء دراسات تقنية واقتصادية، وإكمال إجراءات الاعتماد. ومع ذلك، فإن النتائج تُحدِّد معياراً جديداً في تحويل ثاني أكسيد الكربون مباشرةً وتدعم الجهود الرامية إلى توفير وقود منخفض الكربون للقطاعات التي يصعب خفض انبعاثاتها.
تأتي هذه الإنجازات في إطار مذكرة تفاهم استثمرت أرامكو من خلالها في تأسيس “مركز فائق للأبحاث” (Super Center) داخل كاوست، ما يعكس التزام المؤسستين الوطنية بتعزيز البحث والتطوير وتسريع تقنيات الطاقة النظيفة في المملكة.
