Havadan Gübre Üretimine Yeni Bir Reaktör Yaklaşımı

Bhaskar S. Patil, Afrika çiftçilerinin sadece havayı kullanarak kendi gübrelerini üretebildiği bir yöntemle ilgili umut verici bir perspektif sunmuştur. Patil’in önerdiği reaktör, atmosferdeki azotu gübrenin hammaddesi olan NOx’a dönüştürmektedir. Her ne kadar geleneksel yöntemlere göre teoride beş kat daha verimli olsa da tasarım aşamasında büyük bir yatırım gerektirmeden küçük ölçekli bir kurulum imkanı sağlanılmaktadır. Patil, doktora derecesini 10 Mayıs tarihinde Eindhoven Teknoloji Üniversitesi’nde (TU/e) almıştır.

Azot oksit (NOx) ya da amonyak (NH3) gibi gübrelerin ana hammaddelerinin üretiminde gerekli enerji miktarı, Dünya genelindeki tüm CO2 emisyonlarının enerjilerinin yaklaşık %2’sine denk gelen çok büyük bir değerdir. Bununla birlikte, geleneksel üretim yöntemleriyle enerji tüketimini daha da azaltmak artık mümkün değildir çünkü teorik olarak minimum enerji tüketimi zaten neredeyse tamamen kullanılmaktadır.

İki Tip Reaktör

Bu nedenle Hintli doktora adayı Patil, doktora araştırması için alternatif yöntemler araştırmıştır ve Gliding Arc (GA) reaktörü ve Dielektrik Bariyer Boşalması (DBD) reaktörü olmak üzere iki farklı tip reaktör geliştirmiştir. Yaptığı deneylerle, özellikle GA reaktörüyle azot oksitleri üretmenin en uygun olduğunu bulmuştur. Bu reaktörde, atmosfer basıncı altında, iki ayrılan metal yüzey arasında bir plazma arkı (mini bir şimşek gibi) hareketi vardır. Plazma, 2 mm’lik küçük bir açıklıktan başlayarak 5 santimetreye kadar genişlerken oda sıcaklığına kadar soğur. ‘Şimşek’ hareketi boyunca azot (N2) ve oksijen (O2) molekülleri, azot oksitleri (NO ve NO2) haline dönüşmektedir.

Afrika

Patil, bu reaktörü optimize ederek dakikada 6 litre hacimle 2.8 MJ/mol enerji tasarruf seviyesine ulaşmayı başarmıştır. Ticari olarak geliştirilmiş yöntemlerde yaklaşık 0.5 MJ/mol kullandığından bu oldukça iyileştirilmiş bir durumdur. Patil’in reaktörünün teorik minimumu daha da düşüktür (0.1 MJ/mol). Bu plazma teknikleri uzun vadede, mevcuttaki yüksek enerji tüketimiyle amonyak ve nitrat üretim yöntemlerinde enerji açısından verimli bir alternatif olabilir. Patil’in yöntemi ekstra hammadde gerektirmemektedir ve yenilenebilir enerji kullanarak küçük ölçekte üretim yapılabilmektedir, bu da onu Afrika gibi elektrik şebekesine erişimi olmayan uzak bölgelerde uygulanması için ideal hale getirmektedir.

Bitki Büyümesini Teşvik Etme

Alman Evonik Endüstrileri, bu araştırma projesine dahil olarak reaktörün daha da geliştirilmesi üzerinde çalışmaktadır. Ayrıca, TU/e’deki başka bir doktora öğrencisi de bu teknolojiyi iş senaryolarına dönüştürmeye başlamıştır. Uzak çiftliklerde kullanımının yanı sıra bu teknik, sera ortamlarında bitki büyümesini teşvik etmek ve sürdürülebilir enerjiyi sıvı yakıtlarda depolamak için de kullanılabilmektedir.

Bhaskar S. Patil’in doktora araştırması, AB MAPSYN konsorsiyumu tarafından finanse edilmektedir.

KAYNAK: sciencedaily.com