Düşük CO2 Salınımı için Geliştirilen Yeni Katalizör
Fotoğraf: Katalizör, karbondioksiti diğer malzemelere dönüştürmede yardımcı olarak kullanılıyor.
Hangi katalizörler karbondioksiti dönüştürmede kullanılabilir? Bu soruya cevap bulabilmek için TU Wien bilim insanları perovskit sınıfına ait yeni bir malzeme geliştirdiler.
Atmosferdeki CO2 miktarının daha fazla artmaması için, CO2’in başka ürünlere dönüştürülmesi gerekmektedir. Karbondioksit çok kararlı bir molekül olduğu için bu işlem özel katalizörlerin yardımıyla gerçekleştirilebilir. Bu tür katalizörlerin temel sorunu kararlı bir yapıya sahip olmamalarıdır. Belirli bir süre sonunda pek çok katalizör, katalitik özelliklerini kaybederler.
TU Wien’deki araştırma, perovskit olarak adlandırılan özel bir mineral sınıfı üzerinde gerçekleştirilmiştir. Perovskitler, bu zamana kadar güneş panellerinde katalitik özelliklerinden ziyade elektronik bileşen olarak kullanılmıştır. Fakat TU Wien’deki bilim insanları karbondioksiti yakıta dönüştürmede etkili olan özel bir perovskit üretmeyi başardılar. Yeni perovskit katalizörü oldukça kararlı ve nispeten ucuz, bu yüzden endüstriyel kullanım için elverişlidirler.
Karbon Döngüsü Nasıl Kapanır?
TU Wien Malzeme Kimyası Enstitüsü Profesörü Christoph Rameshan, “Bizler su-gaz değişimi reaksiyonu üzerinde çalışıyoruz. Bu reaksiyonda karbondioksit ve hidrojen, su ve karbon monoksite dönüştürülüyor. Daha sonra karbon monoksit metanole, diğer kimyasallara ve hatta yakıtlara dönüştürülüyor.” dedi.
Bu yeni bir reaksiyon değil, ancak CO2’ten faydalanmak üzere endüstriyel ölçeğe daha önce uygulanmadı. Bahsi geçen reaksiyon katalizörlerin bozunmasına neden olan yüksek sıcaklıklarda gerçekleşmektedir. Bu durum nadir metaller içeren pahalı katalizörler için bir problem niteliği taşımaktadır.
Christoph Rameshan ve ekibi, özellikle bu reaksiyon için perovskit sınıfından bir malzemenin nasıl uyarlanacağını araştırdılar ve başarılı oldular. “Birkaç denemede bulunduk ve sonunda harika özelliklere sahip kobalt, demir, kalsiyum ve neodimyumdan oluşan bir perovskit ürettik.” dedi Rameshan.
Atomlar Kristallerin İçinde Geçebilir
Kristal yapısından dolayı perovskit belirli atomların içinden geçmesine izin verir. Örneğin kataliz sırasında katalizörün içinden kobalt atomları yüzeye doğru hareket eder ve orada küçük nano parçacıklar oluşturur. Aynı zamanda kristalin içinde oksijen boşlukları oluşur. Daha sonra CO2 molekülleri, oksijen ve karbon monoksite ayrışmak için bu boş konumlara iyi bir şekilde kenetlenir.
Christoph Rameshan, “Bizim ürettiğimiz perovskitin diğer katalizörlerden önemli ölçüde daha kararlı olduğunu kanıtladık. Ayrıca yeniden kullanılabilme özelliğine de sahip olan bu katalizörler, eğer katalitik aktivitesi belirli bir süre sonra azalırsa oksijen yardımıyla orijinal haline geri döndürülebilir ve kullanılmaya devam edilebilir.” dedi.
İlk değerlendirmeler katalizörün ekonomik olarak da umut verici olduğunu gösteriyor. “Perovskit diğer katalizörlerden daha pahalı ancak çok daha dayanıklı.” dedi ve ekledi Rameshan, “Maliyeti daha da düşürmek için neodimyumu başka bir elementle değiştirmek için çalışmalarımız devam ediyor.”
Yakıt Üreten Endüstriyel Tesisler
Teorik olarak karbondioksiti atmosferden arındırmak için belirli teknolojileri kullanmak mümkündür. Ancak bunu yapabilmek için öncelikle karbondioksit konsantrasyonunu arttırmak gerekir ve bu da yüksek bir enerji gerektirir. Bu nedenle, öncelikle endüstriyel tesisler gibi büyük miktarlarda üretildiği yerlerde CO2’i dönüştürmek daha verimli olacaktır. “Şu anda çok fazla CO2 yayan mevcut tesislere CO2‘in önce CO’e dönüştürüldüğü ve daha sonra işlendiği ek bir reaktör eklenebilir.” dedi Christoph Rameshan. Böyle bir tesis iklime zarar vermek yerine ek faydalar sağlayacaktır.
Kaynak: chemeurope.com
