Bilim insanları kazara CO2’yi direkt etanole dönüştüren bir işlem keşfettiler: Kirliliği yakıta dönüştürmek.

Eğer bilim insanları atmosferik karbondioksitin nasıl yakıta dönüştürüleceğini çözebilirlerse – ve bunu bir de endüstriyel ölçekte yaparlarsa – işte o zaman tam anlamıyla dünyayı değiştirebilirler. Geçen ay, 4 milyon yılın en yüksek atmosferik CO2 seviyesine eriştik ve bu durum kalıcı. Yani bu demek oluyor ki, ‘güvenli’ seviyelere bir daha asla düşemeyeceğiz.

Ancak CO2’yi yakıta dünüştürebilirsek, o zaman bu kötü gidişatı biraz olsun yavaşlatabiliriz. Şu sıralar araştırmacılar, bu dönüşümü tek bir katalizörle gerçekleştirebilen bir işlem geliştirdiler.

ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’dan Adam Rondinone konuyla ilgili çalışmalarına dair şu açıklamayı yapıyor: “Kazara bu malzemenin çalıştığını keşfettik. Katalizörün öngörülen tepkimeyi tek başına tamamlayabildiğini farkettiğimiz sırada, biz aslında bu tepkimenin ilk aşaması üzerinde çalışıyorduk.”

Rondinone ve meslektaşları karbon, bakır ve azottan oluşan bir katalizör hazırladılar, bunu da bakır nanoparçacıkları 50-80 nanometre uzunluğundaki azot katkılı karbon sivri uçlu nanoyapıların üzerine yerleştirerek gerçekleştirdiler. (1 nanometre = milimetrenin milyonda biri)

Bu katalizör suda çözünmüş CO2’yi –1.2 Volt’ta (tersinir hidrojen elektrotuna karşı) yüzde 63’lük verimle etanole dönüştürmüştür.

Bu sonuç birkaç sebepten dolayı şaşırtıcıydı: İlk sebep; oldukça düşük miktarda elektrikle yanma işlemi etkin bir şekilde tersine çevriliyor. İkinci sebep; bu işlem sonucunda daha az istenilen metanolü beklerken oldukça yüksek bir verimle etanol elde edilebilmiştir.

Colin Jeffrey’in New Atlas’a yaptığı açıklamaya göre, bu tip elektrokimyasal tepkimeler genellikle az miktarlarda birkaç farklı ürünün karışımıyla sonuçlanır; örneğin metan, etilen ve karbon monoksit – hiçbirine özel olarak yoğun bir ihtiyaç duyulmaz. 

Bunun yerine, grup ABD’nin her yıl benzine ek olarak ihtiyaç duyduğu milyarlarca galon (1 galon = 3.78 litre) etanolü kullanılabilir miktarlarda elde etti.

Rondinone yaptığı basın açıklamasında çalışmalarının şaşırtıcı sonuçlarını şu sözlerle anlatıyor: “Yanma işleminin atık ürünü olan karbondioksiti alıyoruz ve bu yanma tepkimesini kullanışlı bir yakıtı hedefleyen yüksek seçicilikle tersine çevirmeye çalışıyoruz. Etanol tamamen sürprizdi – tek bir katalizörle direk karbondioksitten etanole ulaşmak oldukça zordur.”

Bu çalışma kesinlikle CO2’nin kullanabileceğimiz başka bir şeye dönüştürülmesi üzerine yapılan ilk çalışma değildir – dünyanın dört bir yanından araştırmacılar uzun süredir CO2’yi metanol, format ve hidrokarbon yakıtlar gibi ürünlere dönüştürme yollarını bulmaya çalışıyor.

İzlanda’dan bir grup, CO2’yi kayaların içine hapsedip, kayayı gömdükten sonra CO2’yi tamamen unutmayı hedefliyor.

Ancak tüm bu metotlar umut verici olmalarına rağmen, sundukları ürünler dünyanın şu anki ihtiyaçlarına çok da uymuyor. Tabii ki, hidrokarbon yakıtlar ucuz ve CO2’den etkili bir şekilde üretilebiliyor olsaydı, biz de arabalarımızı ve enerji santrallerimizi bu yakıtlarla çalışmaya uygun hale getirebilirdik. Ancak henüz o aşamalarda değiliz.

ABD aslında halihazırda benzininin büyük bir kısmını yüzde 10–15’lik bir oranla etanolle harmanlamakta. Araştırmacılar bu denli yüksek bir verim almalarını katalizörün nanoyapısının istenilen sonuca ulaşmaya yönelik ayarlamaları kolaylaştırmasıyla açıklıyor.

Rondinone açıklamalarına şu sözlerle devam ediyor: “Yaygın olan malzemeleri kullanıp, ancak bunları nanoteknoloji ile düzenleyerek, yan tepkimeleri sınırlandırıp istediğimiz şeye nasıl ulaşabileceğimizi bulduk. Ürettiğimiz bu nanoyapılar 50 nanometre uzunluğunda paratonerler gibi ve elektrokimyasal tepkiselliklerini sivri uçlu yapılarının en ucuna yoğunlaştırıyorlar.”

Araştırma grubu, katalizörleri düşük maliyetli malzemelerden yapıldığından ve oda sıcaklığında az miktarda elektrik gereksinimiyle çalışabildiğinden dolayı endüstriyel seviyede kullanıma ulaştırılabileceğini belirtiyor.

Şu sıralar, aynı şeyi hedefleyen birçok CO2 dönüştürme projesi var. Bizim yapmamız gereken, araştırmacılar gerçek sonuçları bizlere gösterebilene kadar tedbirli bir şekilde iyimser kalıp beklemek.

Birinin bu sorunu en sonunda çözeceğini umut edelim. Çünkü, gitgide şiddetli bir şekilde artan nüfusla, biz daha fazla enerjiye ihtiyaç duyacağız ve atmosfere daha çok kirlilik pompalayacağız. ‘Bir taşla iki kuş’ çözümü her şeyi değiştirebilir – özellikle bunu güneş ve rüzgâr çiftlikleriyle birleştirebilirsek.

Rondinone, son olarak çalışmalarıyla ilgili şu sözleri ekliyor: “Böyle bir işlem, eğer etanolü üretmeyi ve saklamayı mümkün kılabilirse, fazladan elektrik olarak tüketmenize olanak sağlar. Bu durum, sürekli olmayan yenilenebilir enerji kaynaklarıyla beslenen elektrik şebekesini dengelemeye yardımcı olabilir.”

Bu sonuçlar ChemistrySelect adlı dergide yayımlanmıştır.

Yazar: Bec Crew
Çevirmen: İrem Tanyeli
Yazının Alındığı Kaynak: sciencealert 

 

Please complete the required fields.