Kawanishi, Japani, Novemba 15, 2022 /PRNewswire/ — Masuala ya mazingira kama vile mabadiliko ya hali ya hewa, kupungua kwa maliasili, kutoweka kwa spishi, uchafuzi wa plastiki na ukataji miti yanazidi kuwa mbaya duniani kote kutokana na ongezeko la idadi ya watu.
Dioksidi kaboni (CO2) ni gesi chafu na mojawapo ya sababu kuu za mabadiliko ya hali ya hewa. Katika suala hili, mchakato unaojulikana kama "usanisinuru bandia (upunguzaji wa CO2)" unaweza kutoa malisho ya kikaboni kwa ajili ya nishati na kemikali kutoka kwa CO2, maji na nishati ya jua, kama vile mimea inavyofanya. Wakati huo huo, pia hupunguza uzalishaji wa CO2, kwani CO2 hutumika kama malisho kwa ajili ya uzalishaji wa nishati na rasilimali za kemikali. Kwa hivyo, usanisinuru bandia unachukuliwa kuwa mojawapo ya teknolojia za kisasa za kijani.
MOF (Mifumo ya Kikaboni ya Chuma) 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 nanomita na kuwa na eneo kubwa la uso. Kutokana na sifa hizi, MOF zinaweza kutumika katika uhifadhi wa gesi, utenganishaji, ufyonzaji wa chuma, kichocheo, utoaji wa dawa, matibabu ya maji, vitambuzi, elektrodi, vichujio, n.k. Hivi majuzi, MOF zimegundulika kuwa na uwezo wa kunasa CO2 ambao unaweza kupunguzwa kwa CO2, yaani, usanisinuru bandia.
Kwa upande mwingine, nukta za kwanta ni nyenzo nyembamba sana (0.5–9 nm) ambazo sifa zake za macho zinafuata 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 au elfu chache 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 za 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 chini ya Muungano wa Sayansi ya Kijani. Hapo awali, wamefanikiwa kutumia nyenzo za mchanganyiko wa nukta za kwantumu za MOF ili kutengeneza 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, kwa kuwa michakato hii si endelevu, ni vigumu kuitumia kwa matumizi ya vitendo ya viwandani.
Kwa kujibu, Bw. Tetsuro Kajino, Bw. Hirohisa Iwabayashi, na Dkt. Ryohei Mori wa Green Science Alliance Co., Ltd. walitumia teknolojia yao kuzuia vichocheo hivi maalum vya usanisinuru bandia kwenye karatasi za nguo zisizo na gharama kubwa na kutengeneza mchakato mpya wa uzalishaji wa asidi ya fomi ambayo inaweza kufanya kazi mfululizo katika matumizi ya vitendo ya viwandani. Baada ya kukamilika kwa mmenyuko wa usanisinuru bandia, maji yenye asidi ya fomi yanaweza kuchukuliwa kwa ajili ya uchimbaji, na maji mapya safi yanaweza kuongezwa kwenye chombo ili kuendelea na usanisinuru bandia.
Asidi ya fomi inaweza kuchukua nafasi ya mafuta ya hidrojeni. Mojawapo ya sababu kuu zinazozuia kuenea kwa jamii ya hidrojeni duniani kote ni kwamba hidrojeni ndiyo atomi ndogo zaidi katika ulimwengu, kwa hivyo ni vigumu kuihifadhi, na uzalishaji wa tanki la hidrojeni lenye athari kubwa ya kuziba utakuwa ghali sana. Zaidi ya hayo, gesi ya hidrojeni inaweza kulipuka na kusababisha hatari ya usalama. Kwa kuwa asidi ya fomi ni kimiminika, ni rahisi kuhifadhi kama mafuta. Ikiwa ni lazima, asidi ya fomi inaweza kutumika kuchochea uzalishaji wa hidrojeni katika hali yake. Zaidi ya hayo, asidi ya fomi inaweza kutumika kama malighafi kwa kemikali mbalimbali.
Ingawa ufanisi wa usanisinuru bandia bado uko chini, Muungano wa Sayansi ya Kijani utaendelea kupigania maboresho ya ufanisi ili kuanzisha matumizi ya vitendo ya usanisinuru bandia.