Demir Katalizörü ile Güneş Işığı Karbondioksidi Metana Dönüştürüyor
Sürdürülebilir yakıt üretimi demir-porfirin ( porfirin = demir içermez ) katalizörü olarak hafif koşullar altında yolda.
Karbondioksit , ucuz demir bazlı katalizör ve bir parça güneş yardımı ile şimdi metana indirgenebiliyor. Proses karbondioksidin geri dönüşümüne ve yenilenebilir kaynaklardan yakıt üretmek için ileri bir adım niteliğinde.
Metan ocaklarda, su ısıtıcılarda ve türbinlerde yanıyor fakat hemen hemen istisnasız bir şekilde yenilenemez jeolojik kaynaklardan çıkarılıyor. Atmosferik karbon dioksitin yenilenebilir bir enerji kaynağı kullanarak seçimli olarak metana ve diğer yakıtlara dönüşebilmesi düşük karbon ekonomisi yolunda büyük bir avantaj olabilir. Bu pahalı olmayan ve etkili bir katalizör gerektiriyor fakat sadece birkaç bilinen bileşik seçimli olarak karbondioksit indirgenmesinde kullanılabiliyor. Aynı zamanda, bilinen katalizörler ilkin yüksek indirgenmiş hidrokarbon yerine karbon monoksit veya formik asit gibi ürünler meydana getiriyorlar.
Fransa’da Paris Diderot Üniversitesi’nde ve Arjantin Cordoba Üniversitesi’ndeki bilim insanları, ortam basıncı ve sıcaklığında karbon dioksidi metana indirgeyen pahalı olmayan bir katalizör sistemi geliştirdiler. Güneş ışığını taklit etmek için, güneş ışığı simülatörünü filtrelerle donattılar. ‘’Görece reaktif olmayan karbon dioksitin böyle iyi huylu koşullar altında indirgenmesi dikkate değer.’’ diyor çalışmayı yürüten Marc Robert. ‘’ Enerji kaynağı olarak sadece görülebilir güneş ışığını kullanarak demir molekülü yardımıyla bu gazı metan gazına dönüştürdük. ‘’O ve meslekdaşları karbondioksite doyurulmuş, elektron verici, ışığa duyarlı küçük bir katalizör ( trimetil amonyum grubu ile fonksiyonalize edilmiş demir tetrafenilporfirin ) içeren asetonitril solüsyonunu ışıklandırdılar.
Demir-porfirin katalizörü için önerilen reaksiyon akışı
Sayılı aydınlatma saatlerinden sonra, bilim insanları ürünleri analiz etti ve metan, karbonmonoksit, ve hidrojenden oluşan bir karışım buldular. Karbon monoksit doğrudan reaksiyonun ana ürünü olmasına ve metan , hidrojen tarafından takip edilmesine rağmen , iki kaplı prosedür % 82 seçimlilikle metanı meydana getirdi. ‘’ Yazarlar ilginç bir yaklaşım tarif ediyor, ilk olarak karbon dioksidi karbon monoksite çevirmek ve sonra yüksek seçimlilikle karbon monoksiti metana dönüştürmek’’ diyor Paul Kenis, ABD, Champaign, Urbana’da Illinois Üniversitesi’nde kimya profesörü, ve bu iki basamaklı proses yeni değil diye ekliyor. ‘’ Fakat, bol bulunan demir bazlı katalizörün kullanımı ve ikinci basamakta yüksek seçimlilikle metanla sonuçlanma önemli bir başarı ‘’
‘’ Bu prosesi gerçekten sevdim ‘’ diyor William Mustain ABD, Connecticut Üniversitesi ‘nde. ‘’ Katalizörlerin gerçekten yapımı basit ve pahalı değil. Aynı zamanda, kimyasal reaksiyonları yapmak için ışık kullanmak araştırma için ilginç bir alan. Bu ölçeklendirilebilirse sadece yenilenebilir enerji kaynakları için değil sera gazları miktarını azaltmak için de müthiş olacak. ‘’
ABD California Teknoloji Enstitüsü’nde güneş yakıtları üzerine çalışan Nate Lewis, bu prosesin güneş ışığından üretilen karbo-nötral yakıtların üretimi için ileri bir adım olduğuna katılıyor fakat direkt reaksiyonun ürünlerinin, enerji verimliliğinin ve seçimliliğinin geliştirilmesinin önemli olduğunu söylüyor. ‘’ Zorlu çalışmalar sistemin verimliliğini ve stabilitesini , atmosferik oksijenin indirgenmesinden doğan rekabet ortamını, ürün ayrılması ile beraber eş zamanlı olarak verimli su oksidasyonunun etkilenmesini ve atmosferik karbondioksidin dünya yüzeyi üzerine sınırlı ışınımının üstesinden gelmeyi işin içine sokacak. ‘’ diyor. Kenis karbon dioksidin düşük çözünürlüğünü ve sistemin performansını iyileştirmede elektrolitlerdeki karbon monoksidin aynı zamanda büyük bir darboğaz olabileceğine de dikkat çekiyor. Sıvı ve gaz faz içindeki reaktiflerin ve katalizörün arasındaki iletişimi sağlayan gaz difüzyon elektrodunun kullanılması ile prosesi test etmenin faydalı olacağını düşünüyor. ‘’Basit bir deney ve sonuç , ölçekleme için potansiyeli ölçmeden derhal kullanılabilir.’’ diyor Kenis.
Havanın Alıkonulması
Çalışma için, takım ticari bir silindirden elde edilen saf karbon dioksidi kullandı fakat uzun dönemde, gazı direkt havadan tutmayı tasarlıyorlar. Mustain, safsızlıkların etkisi problem olabilir., diyor. ‘’ Katalizör zehirlenmesi ve yeniden oluşum düşünülmelidir ve eğer proses ekonomik olarak yaşayacaksa karbon dioksidin nereden geldiği er geç etkileyecektir. ‘’
Robert’ın grubu şu anda reaksiyonun mekanizmasının detaylarını aydınlatmaya çalışıyor. Takım biliyor ki ilk adımda, Demirkarbondioksit yapmak için ki bu sonradan karbon-oksijen bağının ayrılması ile karbon monokside indirgeniyor , demir merkez bağları karbon dioksite bağlanır. ‘’ Fakat molekülün hidrojenasyonu ile olan ileriki adımlar gizemini koruyor. ‘’ diyor Robert. ‘’ Bu nedenle prosesi optimize etmek ve ölçeklendirerek büyük miktarlarda metan üretmek istiyorsak bu adımları anlamak bizim için bir öncelik. Uzun ve inişli çıkışlı bir yol var hala önümüzde.’’
Kaynak : chemistryworld.com
