تمكن الفريق من إيجاد طريقة كهروكيميائية لتحويل مادة الفورفورال إلى وقود
باحثون من جامعة خليفة يطورون محفزًا جديدًا من نوى التمر لتحويل الزيت الحيوي إلى وقود حيوي

طور فريق بحثي من جامعة خليفة محفزات كهربائية جديدة تساهم في التحويل الفعال لمادة الفورفورال لإنتاج حمض الفورويك وكحول الفورفورال، حيث ضم الفريق مجموعة من الباحثين من قسمي الكيمياء والهندسة الكيميائية وهم، الأستاذ الدكتور  فوزي بنات وطالب الدكتوراه محمد أشرف صبري والدكتور  باراث غوفندان، عالم بحثي والباحث المشارك عبد الحي، إضافة للأستاذ المشارك الدكتور محمد أبو هيجا والأستاذ الدكتور ريكاردو  نوغويرا.

وقد تم نشر نتائج مشروعهم البحثي في المجلة الدولية المرموقة "فيويل بروسيسنغ تكنولوجي"، المجلة العلمية التي تغطي البحوث المتخصصة في الجوانب العلمية والتكنولوجية المتعلقة بتحويل الوقود ومصادر الطاقة المتجددة إلى وقود نظيف.

تعتبر مادة الفورفورال مركبًا عضويًا ناتجًا عن عملية تجفيف مادة السكر التي تحدث خلال العديد من العمليات الزراعية، فهي عبارة عن زيت حيوي ناتج عن عمليات المعالجة لبعض المحاصيل الزراعية والنباتات كالذرة والشوفان والنخالة ونشارة الخشب، كما تعد الفورفورال واحدة من المواد الكيميائية الخام المتجددة غير النفطية التي يمكن تحويلها مادة مذيبة وبوليمرات وغيرها من المواد الكيميائية المهمة. وفي هذه الدراسة، بحث فريق جامعة خليفة البحثي في تحويل مادة الفورفورال إلى وقود.

وتتطلب عملية التحويل هذه ضرورة توفر مجموعة من المواد الكهربائية غير المكلفة اقتصاديًا والتي تتميز بالاستقرار الكبير في التطبيقات الصناعية. وفي هذا السياق، قال الدكتور فوزي بنات: "شهدت عملية الهدرجة الكهروكيميائية للمركبات الزيتية الحيوية اهتمامًا كبيرًا في العقد الماضي نظرًا لإمكانية إنتاج الوقود وغيرها من المواد الكيميائية الاقتصادية والآمنة على البيئة".

ويحظى هذا الأسلوب بالعديد من المزايا التي تشمل إنتاج الهيدروجين والتحكم الدقيق بظروف التفاعل، إلا أن التطبيقات الصناعية لم تتمكن بعد من الاستفادة من ذلك نتيجة حركة التفاعل البطيئة وانخفاض نشاط المحفزات.

وأضاف الدكتور فوزي: "تتضمن عملية الهدرجة الكهروكيميائية مجموعة من السلبيات كالأكسدة البطيئة للمياه ومحدودية الحركة، كما لم يساهم وجود الأكسجين في أحد الأقطاب بأثر إيجابي من الناحية الاقتصادية. لذلك، فإن الدمج ما بين الهدرجة الكهروكيميائية والأكسدة الكهروكيميائية يحد من السلبيات، وهذه تقنية حديثة تعمل بشكل فوري على تحويل الزيت الحيوي في الأقطاب الموجبة والسالبة إلى وقود ذات أهمية وإضافة العديد من المزايا إلى المواد الناتجة".

ويساهم الجمع ما بين العمليتين في إيجاد منهجية متكاملة، حيث يعمل دمج الأقطاب الكهربائية في إنتاج مواد مفيدة كمادة الفورفورال التي نتج عنها حمض الفورويك وكحول الفورفورال.

ولإضافة الفاعلية على هذه العملية، لا بد من وجود المحفزات التي تتضمن مجموعة متنوعة من المواد الكربونية التي تؤدي دور المحفزات الداعمة والمذيبة نظرًا لمساميتها العالية والتوزيع المتناسق للمسام ومرونته وحجمه المناسب ومساحة سطحها الكبيرة. إضافة لذلك، توفر الأقطاب الكهربائية النشطة في الكربون مقاومة منخفضة ومساحات سطحية كبيرة والذي يؤدي بدوره إلى الحد من كميات الطاقة المستخدمة وزيادة عدد مواقع التفاعل. وفي هذا الصدد، استعان الفريق البحثي في جامعة خليفة بعنصري الموليبدينوم والكوبلت الخاملين لدمجهما مع الكربون النشط المستخرج من نوى التمر، حيث ساهم المحفزان الموليبدينوم والكوبلت في تسهيل عملية التفاعل وساهم الكربون النشط والمضاف إلى النيتروجين في تحسين النشاط الكهروكيميائي.

يذكر أن الفريق البحثي قد تمكن من تطوير محفز  قادر على إنتاج مركبات هامة كحمض الفورويك وكحول الفورفورال اللذان يمكن الاستفادة منهما في صناعة الزجاج المقاوم للتآكل والطوب المقاوم للحمضية والمواد البلاستيكية، كما تساهم هذه الطريقة الحديثة في فتح المجال أمام المزيد من الفرص والإمكانيات لتطوير  مجموعة واسعة من المواد الكيميائية الفعالة على نطاق صناعي.