การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ไม่ว่าจะเป็นภาวะโลกร้อน การละลายของธารน้ำแข็ง และพายุที่รุนแรง ซึ่งเป็นปัญหาระดับโลกที่ต้องพยายามหาทางแก้ไข ตั้งแต่ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ตลอดจนการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไม่ให้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ล่าสุดนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ได้พัฒนาวัสดุดูดซับชนิดใหม่ที่มีรูพรุน โดยมีโครงสร้างอินทรีย์โควาเลนต์ (COF) สามารถดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศโดยรอบได้รวดเร็ว โดยไม่ย่อยสลายเมื่อโดนน้ำ หรือสารปนเปื้อนอื่น ๆ ที่เป็นข้อจำกัดอย่างหนึ่งของเทคโนโลยีการดักจับอากาศโดยตรง (DAC) ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน
การดักจับอากาศโดยตรงที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน เป็นการใช้พัดลมดูดอากาศขนาดใหญ่ที่ผ่านตัวดูดซับ และเมื่อดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างเข้มข้น ก็จะใช้ความร้อนแยกเอาคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์นำไปอัดเก็บไว้ในดิน ส่วนตัวดูดซับก็จะนำมารีไซเคิลใช้ใหม่หลาย ๆ รอบ
การดักจับอากาศโดยตรงถูกคาดหวังว่าจะทำให้ระดับคาร์บอนกลับไปที่ 426 ppm ซึ่งสูงกว่าระดับก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรมถึง 50% ไม่เช่นนั้นก็จะไม่สามารถจำกัดภาวะโลกร้อนให้สูงกว่าค่าเฉลี่ย 1.5 °C ได้ ทั้งนี้พบว่าการดักจับอากาศโดยตรงได้ผลดีกับการดักจับจากแหล่งที่มีคาร์บอนเข้มข้นสูงเท่านั้น เช่น ไอเสียจากโรงไฟฟ้า แต่ไม่สามารถดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศโดยรอบได้ดีนัก เป็นเพราะก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีความเข้มข้นต่ำกว่าก๊าซไอเสียมากหลายร้อยเท่า
โอมาร์ ยากี (Omar Yaghi) ศาสตราจารย์ด้านเคมีทุนวิจัย James and Neeltje Tretter ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ซึ่งเป็นผู้พัฒนาวัสดุที่มีรูพรุนที่เรียกว่า MOF (โครงสร้างโลหะอินทรีย์) ใช้เป็นวัสดุในการดักจับคาร์บอนมาตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 ก่อนที่ระบบการดักจับอากาศโดยตรงจะได้รับความสนใจ ซึ่งพบว่าบางชนิดสามารถดูดซับน้ำจากอากาศได้ทั้ง ๆ ที่สภาพแวดล้อมแห้งแล้ง และเมื่อได้รับความร้อนก็จะปล่อยน้ำออกมาใช้ดื่มได้ แต่ 2 ปีก่อนหน้านี้ วัสดุ MOF-808 เมื่อใช้ดูดซับและแยกคาร์บอนนำกลับมาใช้ใหม่หลายร้อยรอบ ก็จะสลายตัวได้ และพบว่าไม่เสถียรในสภาวะที่เป็นเบส
ต่อมายากีได้ร่วมมือกับเพื่อนในเยอรมนีและชิคาโกออกแบบวัสดุแบบใหม่ที่เรียกว่า COF-999 ที่มีความแข็งแกร่งมากกว่า MOF แม้ว่าจะมีรูพรุนเหมือนกัน แต่ COF ดูดซับโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากขึ้น ซึ่งช่วงเวลา 20 ปีที่ผ่านมา ยากีได้พัฒนาวัสดุ COF ที่มีโครงสร้างแข็งแกร่งทนสารปนเปื้อนได้มากมาย ไม่ว่าจะเป็นกรด เบส น้ำ กำมะถัน และไนโตรเจน
เมื่อดูดอากาศที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ 400 ppm ผ่านตัวดูดซับที่ใช้วัสดุ COF ที่อุณหภูมิห้อง (25 °C) และความชื้น 50% สามารถดูดเข้าไปถึงความจุครึ่งหนึ่งในเวลาประมาณ 18 นาที และจะเต็มในเวลาประมาณ 2 ชั่วโมง หากใช้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ค่อนข้างต่ำ – 60 °C ก็จะสามารถเอาคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา และนำ COF ไปใช้ดูดซับใหม่อีกครั้ง โดยสามารถกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถึง 2 มิลลิโมลต่อกรัม ซึ่งถือว่าทำได้ดีกว่าสารดูดซับแบบของแข็งอื่น ๆ
สรุปภาพรวม COF มีโครงสร้างทางเคมีที่มั่นคงและทนความร้อน ใช้พลังงานน้อยกว่า ใช้ได้ 100 รอบโดยไม่เสียความจุ ซึ่งจัดว่าเป็นวัสดุที่ดีที่สุดเท่าที่เคยมีมาในระบบการดักจับอากาศโดยตรง