Bilim İnsanları Daha Çevreci Etilen Üretimi için Yapay Fotosentez Cihazı Geliştirdiler

Singapur Ulusal Üniversitesi’nden (National University of Singapore) bir grup bilim insanı,  doğal fotosentezi taklit ederek sadece güneş ışığı, su ve karbondioksit kullanarak etilen gazı üreten bir protatip cihaz geliştirdiler. Oda sıcaklığında ve basıncında  tehlikesiz kimyasallar kullarak etilen üreten, yeni geliştirilen bu method halihazirdaki etilen üretimine daha çevreci ve sürdürülebilir bir alternatif sağlamak için büyük ölçeklere taşınabilir.

Singapur Ulusal Üniversitesi Bilim Fakültesi Kimya Bölümü’nden Yardımcı Profesör Jason Yeo Boon Siang ve Singapur Güneş Enerjisi Araştırma Enstitüsü (SERIS) liderliğindeki bu gelişme ilk olarak ACS Sürdürülebilir Kimya ve Mühendislik bilim dergisinde yayınlandı.

Halihazırdaki Etilen Üretimi Zorlukları

Polietilenin yapıtaşı olan etilen; plastik, kauçuk ve elyaf imalatı için yüksek oranlarda üretilen önemli bir kimyasal ham maddedir. Sadece 2015 yılında dünya çapında 170 milyon ton etilen üretildi ve 2020 yılına kadar küresel talebin 220 milyon tonu aşması bekleniyor.

Halihazırdaki endüstriyel etilen üretimi fosil yakıtların 750°C – 950°C arasında buhar çatlatması ile sağlanır ki bu fazla miktarda enerji tüketimi gerektirir ve doğal yakıt kaynakları üzerinde tehlike oluşturur.  Halihazırdaki method, üretilen her bir ton etilen için iki ton karbondioksit salarak belirgin bir karbon ayakizi bırakır. İşte bu yüzden daha temiz ve daha sürdürülebilir etilen üretim yöntemlerine büyüyen bir talep vardır.

Yapay Fotosentez Kullanımı

Daha çevre dostu yönteme ihtiyaç duyulduğunu fark eden Yardımcı Profesör Yeo ve takımı yenilenebilir enerjiden faydalandılar. Ekip 2015 yılında ilk başta, elektirik gücüyle su ve karbondioksitten etilen üreten bakır katalizör tasarladı. Daha sonra bu bakır katalizör, güneş enerjisini kullanarak karbondioksit ve suyu etilene çevirecek olan yapay fotosentez sistemine sokuldu. Reaksiyonu gerçekleştirmek için tasarlanan protatip, güneş enerjisinden üretilen elektron miktarına bağlı olan, etilenin Faraday verimi yüzde 30’a ulaştı. Güneş enerjisinden etilene dönüşüm toplam enerji verimliliği, bitkilerin yaptığı doğal fotosentez enerji verimliliği ile kıyaslanabilir.

Yardımcı Profesör Yeo, “Karbon yakalama, insan kaynaklı iklim değişikliğiyle mücadelede önemli bir adımdır. Karbondioksitin atmosferik konsantrasyonunda sabit bir artış var çünkü karbondioksit emisyon oranı karbon yakalama oranını aşıyor. Bu, istenmeyen çevresel değişikliklere sebep olan küresel ısınmanın ana sebebi olarak gösterildi. Bizim cihazımız sadece, tümüyle yenilenebilir enerji kaynağı olarak çalışmaz aynı zamanda karbondioksiti, sera gazını kullanışlı başka şeylere çevirir. Bu da karbon döngüsünü potansiyel olarak kapatabilir.’’ dedi.

Ekip ayrıca yapay fotosentez sistemlerinde temel zorluk olan stabil ve sürekli etilen üretimi elde etmek için, protatip cihaza batarya yerleştirdi. Batarya gün içinde toplanan fazla enerjiyi, gece düşük ışık altında güce çevirmek için depolar böylece işlemin gün boyunca değişken güneş ışığına göre kesintiye uğramaması sağlanır.

Buluş, etilen gibi önemli organik moleküllerin temiz ve sürdürülebilir üretimi için ölçeklenebilir yapay fotosentez sisteminin gerçekleştirilmesinde önemli bir kilometre taşı olduğunu göstermektedir.

Ekip ileriye dönük olarak, etilen üretiminin ölçeğini büyütmek için cihazlarının üzerinde çalışmaya devam edecek ve bununla birlikte etanol ve propanol gibi sıvı yakıt üretiminde benzer sistemleri kullanacak.

Kaynak : sciencedaily.com

İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.
×
İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.