Sıcak Elektronlar CO2’i Tarihe Gömüyor
Fotoğraf: Katalizör nanopartikülleri, karbondioksiti metana dönüştürmek için benzeri görülmemiş bir dalga boyu aralığını kullanıyor.
KAUST (King Abdullah University of Science and Technology) bilim insanları tarafından geliştirilen katalizör nanopartikülleri, ışık enerjisini kullanarak karbondioksit ve hidrojeni metana çeviriyorlar.
Atmosferik CO2 küresel ısınmanın en büyük etkenlerinden biridir. Ancak, bu gaz aynı zamanda değerli bir kaynak olarak da kullanılabilir. Araştırmacılar ışık enerjisini kullanarak CO2 ve H2’i metana çevirmekte etkili olan bir katalizör geliştirdiler. Ayrıca metan yakılırken, CO2 salınımını engellemede etkili olduğu görülmüştür.
Dünya çapında çok sayıda araştırmacı CO2’i işe yarar karbon bazlı kimyasallara dönüştürmek için yollar arıyor. Ne yazık ki, düşük verimlilik problemi; büyük ölçekli uygulamaların önünde engel teşkil ediyor.
Diego Mateo: “Yaklaşımımız, fototermal etki olarak bilinen ışık ve ısının sinerjik kombinasyonuna dayanıyor.” Isının, ışığın katalizörle etkileşimi sonucu oluştuğunu, dolayısıyla enerjinin iki türünün soğurulmuş ışıktan geldiğini açıklıyor.
Diğer endüstriyel yaklaşımlar 500 oC kadar yüksek sıcaklıklara ulaşmak için dışarıdan ısıtmaya ihtiyaç duyuyor. KAUST araştırmacıları bu reaksiyonun gerçekleşmesi için sadece güneş ışığının fototermal etkisinin yeterli olduğunu göstermektedir.
Katalizör, nikel partikülleriyle bir baryum titanat tabakası üzerinde üretilmiştir. Elektronları “sıcak elektronlar” olarak bilinen enerji seviyesine çıkararak ışığı yakalar, bu elektronlar daha sonra CO2’i metana çeviren reaksiyonu başlatırlar. Uygun şartlar altında katalizör metanın oluşumunda % 100 bir seçicilik sağlar.
Birçok katalizörün sınırlı olduğu mor ötesi ışınlara ek olarak, tüm görünür dalga boyları da dahil olmak üzere, geniş bir ışık spektrumu yelpazesinde etkin olan bu katalizörler önemli bir avantaja sahiptir. Mor ötesi ışınlar güneş ışığındaki mevcut enerjinin % 4-5’ini kapsadığı için oldukça önem arz eder.
Mateo: “Bizim yöntemimiz ile diğer CO2 yakalama yöntemleri birleştirildiğinde zararlı sera gazlarını değerli yakıtlara çevirmede sürdürülebilir bir yol olacaktır.”
CO2’ten meydana gelmiş herhangi bir yakıt yakıldığında yine de bu gazları yayacaktır, ancak CO2 fosil yakıtların yakılmasıyla sürekli olarak salınmak yerine atmosferden devamlı alınarak yakıta dönüştürülecektir.
Araştırmacılar yaklaşımlarının uygulamalarını genişletmek için yollar aramaktalar. Araştırma ekibini yöneten Jorge Gascon, “Gelecekteki araştırmalarımız metanol gibi diğer değerli kimyasalları üretmek üzerine olacaktır.” diye belirtti. Araştırmacılar ayrıca, güç sağlamak için ışık enerjisi kullanarak amonyak (NH3) gibi karbon içermeyen kimyasalların üretiminde potansiyel görüyorlar.
Kaynak: chemeurope.com
