Bilim insanları atmosferdeki karbon dioksidi yakıta dönüştürecek bir yöntem bulmuşlarsa ve bunu endüstri ölçeğinde yapıyorlarsa dünya değişecek demektir. Geçen ay, geçtiğimiz 4 milyon yılın en yüksek CO2 seviyesini bulduk ve bunun anlamı da bir daha “güvenli” seviyelere dönemeyeceğiz.
Ancak CO2‘yi bir yakıt kaynağı olarak kullanabilirsek, süreci en azından biraz yavaşlatmış olacağız ve şimdi, araştırmacılar tek bir katalizör ile bunu yapabilecek bir süreç geliştirdiler. ABD Enerji Bakanlığı’nın Oak Ridge Ulusal Laboratuarı’nda çalışan ve ekibin bir üyesi olan Adam Rondinone, “kaza eseri bir buluş yaptık ve bunun işe yaradığını tespit ettik” diyor. “Biz önerilen bir tepkimenin ilk adımını çalışacaktık ve gördük ki katalizör bütün tepkimeyi kendi başına yürütebiliyor”.
Rondinone ve arkadaşları, karbon, bakır ve azot kullanarak bir katalizör yaptı ve bakır nanoparçacıkların içine yerleştirdi. Nanoparçacıklar 50-80 nanometre boyutunda idi (1 nanometre, bir milimetrenin bir milyonda birine eşittir). Sadece 1,2 voltluk bir gerilim uygulayınca, katalizör suda çözünmüş CO2‘yi %63 verimle etanole dönüştürdü.
Bu sonuç birkaç sebepten dolayı şaşırtıcıydı: öncelikle, çok makul miktarda elektrik enerjisi kullanılarak yanma süreci tersine çevriliyordu, ve ikinci olarak, nispeten yüksek bir etanol verimi sağlayacak şekilde yürüyordu – ekip çok daha az istenen bir kimyasal bileşik olan metanolü elde etmeyi umuyordu.
Colin Jeffrey, New Atlas’a verdiği demeçte bu tür elektrokimyasal tepkimelerin genellikle pek çok bileşiği küçük miktarlarda verdiğini anlatıyor, bu bileşiklere örnek olarak metan, etilen ve karbon monoksit verilebilir ve hiç birisi yüksek bir albeniye sahip değildir.
Bunun yerine, araştırma ekibi kullanılabilir miktarda etanol elde etti; ABD’de, benzine ilave edilerek kullanılmak üzere her yıl milyarlarca galon etanole ihtiyaç var.
Rondinone, bir basın açıklamasında şöyle diyor: “Yanma ürünü olan karbon dioksidi alıyoruz, bu yanma tepkimesini tersine çeviriyoruz ve çok yüksek seçimlilikle faydalı bir yakıt yapıyoruz. Etanol sürpriz idi; tek bir katalizör ile karbon dioksitten etanole dönüşüm sağlamak son derece zor”.
Daha önceki girişimlerde karbon dioksidin metanol, format ve hidrokarbon yakıtına çevrildiği biliniyordu. Ancak bütün bu yöntemler her ne kadar ümit verici ise de, dünyanın şu anda gerçekten ihtiyaç duymadığı ürünler meydana getiriyor. Etanol ise, ABD’nin %10-15 oranında yakıta eklediği son derece önemli bir ürün. Araştırmacılar, bu kadar yüksek verimler sağlamanın sebebi olarak katalizörün nano-yapısının kolay düzenlenebilir ve değiştirilebilir olmasını gösteriyor.
Rondinone, şöyle diyor: “Yaygın malzemeler kullanıyoruz, ancak bunları nanoteknoloji ile birleştiriyoruz, böylece yan tepkimeleri sınırlamayı öğrendik ve istediğimiz şeyi aldık”. “Yapıda 50 nanometrelik paratonerler var ve elektrokimyasal reaktifliği bir sivri uçta toplayabiliyor”. Araştırma ekibi, katalizörün ucuz malzemeden yapılıyor olması ve minimum elektriksel gereksinimlerle oda sıcaklığında çalışması nedeniyle endüstriyel ölçeğe çıkılabileceğini söylüyor. “Bunun gibi bir süreç etanol şeklinde yapmak ve saklamak mümkün olduğu zaman ekstra elektrik tüketmenize izin verebilir” diyen Rondinone, şöyle bitiriyor: “Kesintili yenilenebilir kaynakları dengeleyebilecek bir sistem oluşturulabilir”.
Sonuçlar ChemistrySelect isimli dergide basıldı.
Kaynak:
sciencealert.com
bilim.org
Yorumlar