จีนพัฒนาอุปกรณ์แยก CO₂ เป็นออกซิเจนได้ถึง 98% สร้างเส้นทางการสำรวจดาวอังคาร

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยหนานจิง ประเทศจีน คิดค้นอุปกรณ์อิเล็กโทรเคมีที่สามารถแยกคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ออกเป็นคาร์บอนและออกซิเจนบริสุทธิ์ได้โดยตรง แบบไม่ต้องใช้แรงดันและอุณหภูมิสูงเหมือนวิธีการเดิม ซึ่งอาจเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตออกซิเจนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ใต้น้ำ หรือแม้แต่บนดาวอังคารได้

ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์พยายามเลียนแบบกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช ที่สามารถเปลี่ยน CO₂ เป็นออกซิเจนได้ โดยอาศัยอะตอมของไฮโดรเจนเป็นตัวกลาง แต่ก็ยังไม่ประสบความสำเร็จมากนัก

ทางทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยหนานจิงและมหาวิทยาลัยฟู่ตั้นจึงได้พัฒนาแนวทางใหม่ที่ใช้ลิเธียมเป็นตัวกลางแทนไฮโดรเจนในการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กโทรเคมี โดยเมื่อ CO₂ ถูกส่งเข้าไปในอุปกรณ์ จะก่อให้เกิดปฏิกิริยาคร่าว ๆ ดังนี้

1. CO₂ ทำปฏิกิริยากับลิเธียมจนเกิดเป็นลิเธียมคาร์บอเนต (Li₂CO₃)

2. ลิเธียมคาร์บอเนตจะถูกเปลี่ยนเป็นลิเธียมออกไซด์ (Li₂O) และคาร์บอนบริสุทธิ์

3. จากนั้น ลิเธียมออกไซด์จะถูกออกซิไดซ์กลับเป็นไอออนลิเธียม พร้อมกับปล่อยก๊าซออกซิเจนออกมา

และเมื่อเสริมการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาพิเศษที่ทำจากรูทีเนียมและโคบอลต์ ก็จะช่วยให้กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพสูงมาก สามารถผลิตออกซิเจนได้ถึง 98.6% ซึ่งดีกว่ากระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชในธรรมชาติ โดยการค้นพบนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Angewandte Chemie ซึ่งเป็นวารสารวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติ

โดยเทคโนโลยีนี้สามารถทำงานได้ทั้งกับ CO₂ บริสุทธิ์และก๊าซผสม เช่น ก๊าซจากโรงงานอุตสาหกรรม หรือแม้แต่ชั้นบรรยากาศจำลองของดาวอังคาร ซึ่งมี CO₂ เป็นองค์ประกอบหลักและมีความดันต่ำกว่าชั้นบรรยากาศของโลกถึง 100 เท่า

แม้ว่านักวิจัยจะยังไม่เปิดเผยปริมาณออกซิเจนที่สามารถผลิตได้ภายใต้สภาวะของดาวอังคาร แต่ผลการทดลองเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้อาจช่วยให้มนุษย์มีแหล่งผลิตออกซิเจนที่เชื่อถือได้สำหรับการสำรวจอวกาศในอนาคต นอกจากนี้ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับการดำรงชีวิตใต้น้ำ ระบบฟอกอากาศขั้นสูง และกระบวนการจัดการของเสียในภาคอุตสาหกรรมได้อีกด้วย

ที่มา Interesting Engineering

จิตา สุประดิษฐ