طريقة اقتصادية غير ملوثة تُحول الكربون إلى «إيثيلين»

باستخدام نهج التحليل الكهربائي

رسم توضيحي للذرات المارّة عبر الماء وغشاء مكهرب تحت أشعة الشمس (الفريق البحثي)
رسم توضيحي للذرات المارّة عبر الماء وغشاء مكهرب تحت أشعة الشمس (الفريق البحثي)
TT

طريقة اقتصادية غير ملوثة تُحول الكربون إلى «إيثيلين»

رسم توضيحي للذرات المارّة عبر الماء وغشاء مكهرب تحت أشعة الشمس (الفريق البحثي)
رسم توضيحي للذرات المارّة عبر الماء وغشاء مكهرب تحت أشعة الشمس (الفريق البحثي)

اكتشف فريق من الباحثين بجامعة إلينوي الأميركية في شيكاغو، بقيادة الباحث مينش سينغ، طريقة لتحويل مائة في المائة من ثاني أكسيد الكربون الملتقط من العادم الصناعي إلى «إيثيلين»، وهو لبنة أساسية للمنتجات البلاستيكية.
وبينما كان الباحثون يستكشفون إمكانية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى «الإيثيلين» لأكثر من عقد، فإن نهج فريق جامعة إلينوي، الذي أُعلن عنه في 9 سبتمبر (أيلول) الحالي بدورية «سيل ريبورتيز فيزيكال ساينس»، هو أول ما حقق استخداماً بنسبة نحو مائة في المائة لثاني أكسيد الكربون لإنتاج الهيدروكربونات.
وتستخدم الطريقة نظام التحليل الكهربائي لتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون الملتقط إلى «إيثيلين» عالي النقاء، مع أنواع أخرى من الوقود القائم على الكربون والأكسجين بصفتها منتجات ثانوية، ويمكن لهذه العملية تحويل نحو 6 أطنان مترية من ثاني أكسيد الكربون إلى طن متري واحد من «الإيثيلين»، وإعادة تدوير كل ثاني أكسيد الكربون الملتقط تقريباً. ونظراً إلى أن النظام يعمل بالكهرباء، فإن استخدام الطاقة المتجددة يمكن أن يجعل العملية سلبية الكربون.
ووفقاً لسينغ، فإن نهج فريقه يتجاوز هدف صافي الصفر الكربوني لتقنيات احتجاز الكربون، إلى توفير قيمة مضافة كبيرة، فمقابل كل طن من «الإيثيلين» يتم إنتاجه، فإنك تأخذ 6 أطنان من ثاني أكسيد الكربون من مصادر ثابتة والتي لولا ذلك لانطلقت في الغلاف الجوي.
واعتمدت المحاولات السابقة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى «إيثيلين» على مفاعلات تنتج «الإيثيلين» ضمن تيار انبعاث ثاني أكسيد الكربون المصدر.
وفي هذه الحالات، يتحول ما لا يزيد على 10 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى «إيثيلين»، ويجب فيما بعد فصل «الإيثيلين» عن ثاني أكسيد الكربون في عملية كثيفة الطاقة، غالباً ما تشتمل على الوقود الأحفوري.
وفي نهج جامعة إلينوي، يُمرر تيار كهربائي عبر خلية، نصفها مملوء بثاني أكسيد الكربون الملتقط، والنصف الآخر بمحلول قائم على الماء، ويقوم المحفز المكهرب بسحب ذرات الهيدروجين المشحونة من جزيئات الماء إلى النصف الآخر من الوحدة مفصولة بغشاء، حيث تتحد مع ذرات الكربون المشحونة من جزيئات ثاني أكسيد الكربون لتكوين «الإيثيلين».
ومن بين المواد الكيميائية المصنعة في جميع أنحاء العالم، يحتل «الإيثيلين» المرتبة الثالثة بعد الأمونيا والإسمنت، ولا يستخدم في صناعة المنتجات البلاستيكية للتعبئة والتغليف والصناعات الزراعية والسيارات؛ فحسب، بل أيضاً لإنتاج المواد الكيميائية المستخدمة في مانعات التجمد والمعقمات الطبية.
ويُصنع «الإيثيلين» عادةً في عملية تسمى التكسير بالبخار، تتطلب كميات هائلة من الحرارة، ويولد التكسير نحو 1.5 طن متري من انبعاثات الكربون لكل طن من الإيثيلين الناتج. وفي المتوسط، ينتج المصنعون نحو 160 مليون طن من الإيثيلين كل عام، مما ينتج عنه أكثر من 260 مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في جميع أنحاء العالم.
وبالإضافة إلى «الإيثيلين»، تمكًّن علماء جامعة إلينوي من إنتاج منتجات أخرى غنية بالكربون مفيدة للصناعة من خلال نهج التحليل الكهربائي، كما حققوا أيضاً كفاءة عالية جداً في تحويل الطاقة الشمسية، حيث قاموا بتحويل 10 في المائة من الطاقة من الألواح الشمسية مباشرة إلى منتج كربوني، وكانت كفاءة تحويل الطاقة الشمسية نحو 4 في المائة، وهو تقريباً معدل التمثيل الضوئي نفسه.


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

«جي بي تي» أم «غوغل»: أيهما أكثر فائدة للإبداع؟

«جي بي تي» أم «غوغل»: أيهما أكثر فائدة للإبداع؟
TT

«جي بي تي» أم «غوغل»: أيهما أكثر فائدة للإبداع؟

«جي بي تي» أم «غوغل»: أيهما أكثر فائدة للإبداع؟

ربما تتذكر وقتاً كنت فيه بحاجة إلى إجابة سريعة، لوصفة طبق للطعام، أو مشروع لتحسين بيتك.

من محرك «غوغل» إلى «جي بي تي»

قبل بضع سنوات، كانت غريزة معظم الناس الأولى هي البحث عن المعلومات على محرك «غوغل» للبحث، ومع ذلك، اليوم، مما كتب غاي يون تشونغ (*)، أصبح كثير من الناس أكثر ميلاً إلى استخدام «تشات جي بي تي (ChatGPT)»، أداة الذكاء الاصطناعي والمحادثة من شركة «أوبن إيه آي»، التي تغير الطريقة التي يبحث بها الناس عن المعلومات.

بدلاً من مجرد توفير قوائم بمواقع الويب، يُقدِّم «تشات جي بي تي» إجابات محادثة أكثر مباشرة.

مسألة الإبداع

ولكن هل يمكن لـ«تشات جي بي تي» أن يفعل أكثر من مجرد الإجابة عن الأسئلة المباشرة؟ هل يمكنه بالفعل مساعدة الناس على أن يكونوا أكثر إبداعاً؟

إني أدرس التقنيات الجديدة وتفاعل المستهلكين مع وسائل التواصل الاجتماعي، وقد شرعت أنا وزميلي بيونغ لي في استكشاف هذا السؤال: هل يمكن لـ«تشات جي بي تي» مساعدة الناس حقاً على حل المشكلات بشكل إبداعي، وهل يؤدي هذا بشكل أفضل من محركات البحث التقليدية مثل «غوغل»؟

عبر سلسلة من التجارب في دراسة نُشرت في مجلة «نتشر-السلوك البشري (Nature Human Behaviour)»، وجدنا أن «تشات جي بي تي» يعزز الإبداع، خصوصاً في المهام العملية اليومية.

وإليك ما تعلمناه عن كيفية تغيير هذه التقنية للطريقة التي يحلُّ بها الناس المشكلات، ويتبادلون بها الأفكار ويفكرون بشكل إبداعي.

«جي بي تي» مبدع

«تشات جي بي تي» والمهام الإبداعية. تخيل أنك تبحث عن فكرة هدية إبداعية لابنة أخت في سِنِّ المراهقة. في السابق، ربما كنت تبحث على «غوغل» عن «هدايا إبداعية للمراهقين»، ثم تتصفح المقالات حتى تجد شيئاً يناسبك.

الآن، إذا سألت «تشات جي بي تي»، فإنه يولِّد استجابةً مباشرةً بناءً على تحليله للأنماط عبر الويب. قد يقترح مشروعاً مخصصاً أو تجربةً فريدةً من نوعها، وصياغة الفكرة في الوقت الفعلي.

لاستكشاف ما إذا كان «تشات جي بي تي» يتفوق على «غوغل» في مهام التفكير الإبداعي، أجرينا 5 تجارب، تعامل فيها المشاركون مع مهام إبداعية مختلفة.

توليد الأفكار

على سبيل المثال، قمنا بتعيين المشاركين بشكل عشوائي، إما لاستخدام «تشات جي بي تي» للمساعدة، أو استخدام بحث «غوغل»، أو توليد الأفكار بأنفسهم.

بمجرد جمع الأفكار، قام الحكام الخارجيون، الذين لا يدركون الشروط المخصصة للمشاركين، بتقييم كل فكرة من حيث الإبداع. قمنا بوضع متوسط ل​​درجات الحكام؛ بهدف توفير تصنيف إبداعي عام.

كانت إحدى المهام تتضمَّن تبادل الأفكار حول طرق إعادة استخدام العناصر اليومية، مثل تحويل مضرب تنس قديم وخراطيم الحديقة إلى شيء جديد. وطُلبت مهمة أخرى من المشاركين تصميم طاولة طعام مبتكرة. وكان الهدف هو اختبار ما إذا كان «تشات جي بي تي» يمكن أن يساعد الناس على التوصل إلى حلول أكثر إبداعاً، مقارنة باستخدام محرك بحث على الويب أو مجرد خيالهم.

نتائج لصالح الذكاء التوليدي

وكانت النتائج واضحة: صنف الحكام الأفكار التي تم إنشاؤها بمساعدة «تشات جي بي تي» على أنها أكثر إبداعاً من تلك التي تم إنشاؤها باستخدام عمليات البحث على «غوغل» أو دون أي مساعدة. ومن المثير للاهتمام أن الأفكار التي تم إنشاؤها باستخدام «تشات جي بي تي» - حتى دون أي تعديل بشري - سجَّلت درجات أعلى في الإبداع من تلك التي تم إنشاؤها باستخدام «غوغل».

وكانت إحدى النتائج البارزة هي قدرة «تشات جي بي تي» على توليد أفكار إبداعية تدريجياً: تلك التي تعمل على تحسين أو البناء على ما هو موجود بالفعل. وفي حين أن الأفكار الجذرية حقاً قد لا تزال تشكل تحدياً للذكاء الاصطناعي، فقد تفوَّق «تشات جي بي تي» في اقتراح نهج عملي ومبتكر. على سبيل المثال، في تجربة تصميم الألعاب، توصَّل المشاركون الذين يستخدمون «تشات جي بي تي» إلى تصميمات خيالية، مثل تحويل مروحة متبقية وكيس ورقي إلى مروحة تعمل بطاقة الرياح.

حدود الإبداع في الذكاء الاصطناعي

تكمن قوة «تشات جي بي تي» في قدرته على الجمع بين المفاهيم غير ذات الصلة في استجابة متماسكة.

وعلى عكس «غوغل»، الذي يتطلب من المستخدمين غربلة الروابط وتجميع المعلومات معاً. يقدم «تشات جي بي تي» إجابةً متكاملةً تساعد المستخدمين على التعبير عن الأفكار وصقلها بتنسيق مصقول. وهذا يجعل «تشات جي بي تي» واعداً بوصفه أداةً إبداعيةً، خصوصاً للمهام التي تربط بين الأفكار المتباينة أو تولد مفاهيم جديدة.

من المهم ملاحظة، مع ذلك، أن «تشات جي بي تي» لا يولِّد أفكاراً جديدة حقاً. إنه يتعرَّف على الأنماط اللغوية ويجمعها من بيانات التدريب الخاصة به، وبالتالي يولِّد مخرجات بتسلسلات أكثر احتمالية بناءً على تدريبه. إذا كنت تبحث عن طريقة لتحسين فكرة موجودة أو تكييفها بطريقة جديدة، فيمكن أن يكون «تشات جي بي تي» مورداً مفيداً. ومع ذلك، بالنسبة لشيء مبتكر، لا يزال الإبداع والخيال البشري ضروريَّين.

بالإضافة إلى ذلك، في حين يمكن لـ«تشات جي بي تي» توليد اقتراحات إبداعية، فإنها ليست عملية دائماً أو قابلة للتطوير دون مدخلات الخبراء. تتطلب خطوات مثل الفحص، وفحص الجدوى، والتحقق من الحقائق، والتحقق من السوق خبرة بشرية. ونظراً لأن استجابات «تشات جي بي تي» قد تعكس تحيزات في بيانات التدريب الخاصة بها، فيجب على الأشخاص توخي الحذر في السياقات الحساسة مثل تلك التي تنطوي على العرق أو الجنس.

كما اختبرنا ما إذا كان «تشات جي بي تي» يمكن أن يساعد في المهام التي غالباً ما يُنظر إليها على أنها تتطلب التعاطف، مثل إعادة استخدام العناصر العزيزة على أحد الأحباء. ومن المدهش أن «تشات جي بي تي» عزَّز الإبداع حتى في هذه السيناريوهات، حيث أدى إلى توليد أفكار وجدها المستخدمون ذات صلة، ومدروسة.

وتتحدى هذه النتيجة الاعتقاد بأن الذكاء الاصطناعي لا يمكنه المساعدة على المهام التي تحركها العواطف.

مستقبل الذكاء الاصطناعي والإبداع

مع ازدياد إمكانية الوصول إلى «تشات جي بي تي» وأدوات الذكاء الاصطناعي المماثلة، فإنها تفتح إمكانات جديدة للمهام الإبداعية. سواء في مكان العمل أو في المنزل، يمكن للذكاء الاصطناعي المساعدة في الشحذ الذهني وحل المشكلات وتعزيز المشروعات الإبداعية.

ومع ذلك، يشير بحثنا أيضاً إلى الحاجة إلى الحذر: في حين يمكن لـ«تشات جي بي تي» تعزيز الإبداع البشري، فإنه لا يحلُّ محلَّ القدرة البشرية الفريدة على التفكير الجذري حقاً خارج الإطار المألوف.

يمثل هذا التحول من البحث على «غوغل» إلى سؤال «تشات جي بي تي»، أكثرَ من مجرد طريقة جديدة للوصول إلى المعلومات. إنه يمثل تحولاً في كيفية تعاون الناس مع التكنولوجيا للتفكير والإبداع والابتكار.

* أستاذ مساعد في إدارة الأعمال بجامعة رايس الأميركية - مجلة «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا».

اقرأ أيضاً