KAWANISH, Japani, Novemba 15, 2022 /PRNewswire/ — Masuala ya mazingira kama vile mabadiliko ya hali ya hewa, kupungua kwa rasilimali, kutoweka kwa spishi, uchafuzi wa plastiki na ukataji miti unaosababishwa na ongezeko la idadi ya watu duniani yanazidi kuwa makubwa.
Dioksidi kaboni (CO2) ni gesi chafu na mojawapo ya sababu kuu za mabadiliko ya hali ya hewa. Katika suala hili, mchakato unaoitwa "usanisinuru bandia (upunguzaji wa kaboni dioksidi)" unaweza kutoa malighafi za kikaboni kwa ajili ya mafuta na kemikali kutoka kwa dioksidi kaboni, maji na nishati ya jua, kama mimea inavyofanya. Wakati huo huo, hupunguza uzalishaji wa CO2, ambao hutumika kama chakula cha nishati na uzalishaji wa kemikali. Kwa hivyo, usanisinuru bandia unajulikana kama mojawapo ya teknolojia za hali ya juu zaidi za kijani.
MOF (mifumo ya metali-kikaboni) ni nyenzo zenye vinyweleo vingi zinazoundwa na makundi ya metali zisizo za kikaboni na viunganishi vya kikaboni. Zinaweza kudhibitiwa katika kiwango cha molekuli katika safu ya nano yenye eneo kubwa la uso. Kutokana na sifa hizi, MOF zinaweza kutumika katika uhifadhi wa gesi, utenganishaji, ufyonzaji wa metali, kichocheo, utoaji wa dawa, matibabu ya maji, vitambuzi, elektrodi, vichujio, n.k. MOF zimepatikana hivi karibuni kuwa na uwezo wa kunasa CO2, ambayo inaweza kutumika kutoa vitu vya kikaboni kupitia upunguzaji wa CO2, pia inajulikana kama usanisinuru bandia.
Kwa upande mwingine, nukta za kwanta ni nyenzo ndogo sana (nanomita 0.5–9) zenye sifa za macho zinazotii sheria za kemia ya kwanta na mechanics ya kwanta. Zinaitwa "atomi bandia au molekuli bandia" kwa sababu kila nukta ya kwanta ina atomi au molekuli chache hadi maelfu tu. Katika kiwango hiki cha ukubwa, viwango vya nishati vya elektroni haviendelei tena na hutenganishwa kutokana na jambo la kimwili linalojulikana kama athari ya kufungwa kwa kwanta. Katika hali hii, urefu wa wimbi la mwanga unaotolewa utategemea ukubwa wa nukta ya kwanta. Nukta hizi za kwanta zinaweza pia kutumika katika usanisinuru bandia kutokana na uwezo wao mkubwa wa kunyonya mwanga, uwezo wa kutoa msisimko mwingi na eneo kubwa la uso.
MOF na nukta za kwantumu zote zimetengenezwa na Muungano wa Sayansi ya Kijani. Hapo awali, wamefanikiwa kutumia mchanganyiko wa nukta za kwantumu za MOF ili kutoa asidi ya fomi kama kichocheo maalum cha usanisinuru bandia. Hata hivyo, vichocheo hivi viko katika umbo la unga na poda hizi za vichocheo lazima zikusanywe kwa kuchujwa katika kila mchakato. Kwa hivyo, ni vigumu kuzitumia katika matumizi halisi ya viwanda kwa sababu michakato hii si endelevu.
Kwa kujibu, Bw. Kajino Tetsuro, Bw. Iwabayashi Hirohisa, na Dkt. Mori Ryohei wa Green Science Alliance Co., Ltd. walitumia teknolojia yao kuzuia vichocheo hivi maalum vya usanisinuru bandia kwenye kitambaa cha nguo kisicho ghali na kufungua kiwanda kipya cha asidi ya fomi. Mchakato huo unaweza kuendeshwa mfululizo kwa matumizi ya vitendo ya viwandani. Baada ya kukamilika kwa mmenyuko wa usanisinuru bandia, maji yenye asidi ya fomi yanaweza kutolewa na kutolewa, na kisha maji safi mapya yanaweza kuongezwa kwenye chombo ili kuendelea na usanisinuru bandia.
Asidi ya fomi inaweza kuchukua nafasi ya mafuta ya hidrojeni. Mojawapo ya sababu kuu zinazozuia kupitishwa kwa jamii inayotegemea hidrojeni duniani kote ni kwamba hidrojeni, atomi ndogo zaidi katika ulimwengu, ni vigumu kuihifadhi, na itakuwa ghali sana kujenga hifadhi ya hidrojeni iliyofungwa vizuri. Zaidi ya hayo, gesi ya hidrojeni inaweza kulipuka na kusababisha hatari ya usalama. Ni rahisi zaidi kuhifadhi asidi ya fomi kama mafuta kwa sababu ni kimiminika. Ikiwa ni lazima, asidi ya fomi inaweza kuchochea mmenyuko wa kutoa hidrojeni katika hali yake. Zaidi ya hayo, asidi ya fomi inaweza kutumika kama malighafi kwa kemikali mbalimbali.
Hata kama ufanisi wa usanisinuru bandia kwa sasa bado uko chini sana, Muungano wa Sayansi ya Kijani utaendelea kupambana ili kuongeza ufanisi na kuanzisha usanisinuru bandia unaotumika kweli.