Bu Yöntem Karbondioksitin Monomere Çevrimini İkiye Katlıyor

Fotoğraf: Bakır köpüğünün poliakrilamit denilen bir polimerle sarma işleminin uygulanmadığı zamanki mikroskopik görüntüsü soldaki gibidir. Bu yeni araştırma CO₂’in etilene dönüşümünün iki katına çıkarabildiğini gösteriyor.

Fosil yakıtları plastik üretimi için uzun bir süredir öncü kaynaktı. Fakat Nebraska-Lincoln Üniversitesi ve Avrupa işbirliği sonucunda elde edilen yeni araştırma, fosil yakıt kullanımı sonucu kesin olarak oluşan içinde CO₂ bulunan dumanın kullanılmasına olanak sağladı.

Yakılan fosil yakıtları sonucu meydana gelen atmosferdeki CO₂ konsantrasyonu sanayileşme öncesinde 280 ppm iken bugün 410 ppm yükseldi. Fosil yakıtların sınırlı miktarda olması araştırmacıları petrol veya doğalgaz yerine CO₂’ten üretilen plastik için başka yöntemler bulmaya itti.

Nebraska’lı Vitaly Alexandrov ve meslektaşları özellikle dünyanın en çok kullandığı plastik olan polietilenin etilen monomerine dönüşmüş CO₂’in miktarını ikiye katlayabilen katalizör esaslı bir tekniği ayrıntılı olarak anlattı.

Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği’nde yardımcı doçent doktor olan Alexandrov “CO₂ çevrimi çevrede küresel ısınmaya ve zararlı proseslere sebep olan salınımları engellemesi açısından çok önemlidir.” dedi.

Plastiğe dönüşen polimer moleküllerine(monomerler) CO₂’i çeviren katalizörlü kimyasal reaksiyon için bakır ilk adayımızdı. Tabi bu reaksiyonun gerçekleşmesi bir güç altında mümkündü. Fakat bazı bakır esaslı kurulumlar CO₂’in %15’i kadarını etilene çevirerek başarısız oldu. Bu oran sanayi ihtiyacının çok azını karşılamaktadır.

Bu yüzden Wales’de Swansea Üniversitesi’ndeki araştırmacılar verimin artması ümidiyle farklı polimerleri kullanarak sarılan bakırı denemeye karar verdi. Poliakrilamit denilen polimerlerle bakırın incecik kaplanması sonrasında araştırmacılar kaplanan bu bakır köpüğünün dönüşme oranını %13’ten %26’ya yükselttiğini gözlemledi.

Alexandrov ve araştırmacı Konstantin Klyukin, poliakrilamitin polimerik olarak benzediği diğer polimerlerden neden daha başarılı olduğunun açıklanmasına yardımcı olması için Nebraska’nın Holland Bilgisayar Merkezi aracılığıyla kuantum mekaniği temelli simülasyonlara yöneldi. Araştırmacılar önce poliakrilamitin CO₂’i parçaladığını ve bağlı bir çift C-O bileşenini yeniden oluşturduğunu ve sonra yeni molekülün, sonucunda etilen elde edilen kimyasal reaksiyonu kararlı bir şekilde yürüttüğünü keşfetti.

Alexandrov CO₂ molekülü ile ilgili şöyle dedi: “CO₂ çok inatçı bir moleküldür. Çünkü CO₂ molekülünde çift bağ bulunur ve bunları kırmak oldukça zordur. Bundan dolayı da herhangi bir şeye CO₂’i çevirmeyi denemek en zorlu kısımdır. En büyük sorunlardan biri CO₂’i çevirmek için ne kadar enerji harcayacağını bilmiyor olmandır. Bunun dışında bu durum verimsiz bir değiş tokuştur.”

Alexandrov’un dediklerine göre araştırmacılar bu verimi arttırmaya çalışsalar bile makyaj plastik ambalajları, konteynırlar ve filmlerde bulunan polietilen biçimine CO₂’in doğrudan çevrilmesi onların en büyük amacıdır.

Alexandrov “ Bu deneyselcilerin istediği şeylerden biri de tek kesikli reaksiyonda etilen gibi sentezlemesi basit moleküllerden çok karmaşık molekülleri oluşturmaktır. CO₂ katalizörleri eklersin ve marketten satın alabildiğin polimer yapılarla sonuçlandırırsın. Ama bu moleküller çok karmaşık yapılara sahiptir. İşte bu, “nasıl bunları üretebiliriz?” sorusunu anlamamızın ilk basamağıdır.” dedi.

Kaynak: phys.org