Karbon Emisyonlarının Yararlı Kimyasallara Dönüştürülmesi
Araştırmacılar karbon emisyonlarının mikroplar kullanılarak asetat gibi yararlı kimyasallara dönüşümü olan yeni bir süreci optimize etmeye çalışıyorlar.
Hızlı küresel kentleşme gezegenimizin yüzeyini dramatik bir şekilde değiştirdi; atmosferimizi sera gazları ile kirletti ve küresel ısınmaya sebep oldu.Faaliyetlerimizi kontrol etmek ve gelecek nesillere daha iyi bir gezegen bırakabilmek için daha fazla sürdürülebilir alternatifler bulmamız zorunlu hale geldi.
Karbondioksit (CO2) ve karbonmonoksit (CO) endüstriyel baca gazlarının büyük bir kısmını oluşturur.Yapılan son araştırmalar bazı mikroorganizmaların bu gazları yararlı yan ürünlere metabolize edebildiğini göstermiştir.Bu nedenle,girişimler artık mikroplar kullanılarak bu gazların geri dönüştürülmesine ve bu gazların yararlı kimyasallara dönüştürülme prosesi olan ‘Karbon Yakalama ve Kullanma’ ’ya yönlendiriliyor. Bu, mevcut yaygın ‘Karbon Yakalama ve Depolama’ uygulamasının ötesinde bir adımdır.Ancak ‘Karbon Yakalama ve Kullanma’ bu sürecin ölçeklendirilmesini zor ve pahalı hale getiren yüksek enerji girdisi gerektiriyor.Bu süreç maksimum çıktı için nasıl optimize edilebilir ?
Pusan Ulusal Üniversitesi’nden Prof. Jung Rae Kim liderliğindeki Kore’den bir araştırma ekibi,bu soruyu biyoelektrokimyasal sistem olarak adlandırılan yeni ‘Karbon Yakalama ve Kullanma’ sistemi için yanıtladı.Prof. Kim: Elektroaktif bakterilerin CO /CO2‘yi indirgeme gücü olarak elektrik kullanarak asetat ve uçucu yağ asitleri gibi yararlı metabolitlere dönüştürdüğü bir ‘biyoelektrosentetik süreç’ geliştirdiklerini söyledi. Bilim insanları biyoelektrokimyasal sistemlerin verimliliklerini mevcut CO gazı sistemlerinden 2 ila 6 kat arttıracak şekilde optimize edebildiler. Bulguları Ocak 2021’deBioresource Technology’de yayınlandı.
Kullandıkları 2 odalı biyoelektrokimyasal sistem bunu başaran birkaç özelliğe sahip.Katot; elektroaktif bir biyofilm içeriyor ve anot; su elektrolizi ile hidrojen iyonları üretiyor. Bu odalar, odalar arasındaki proton ve elektron akışını kontrol eden bir iyon değişim zarı ile bölünmüştür. Ayrıca, ilk oda mikrobiyal kültür ortamı içerirken, ikinci oda sistemin başlangıç pH’ını kontrol eden mekanizmalar içeriyor. Dahası, bir kinon elektron aracısı kullanıldı.
Doğru iyon değişim zarı- protonların geçmesine izin veren ancak oksijenin geçmesine izin vermeyen- anot bölmesindeki asidik bir pH’ın zar boyunca daha yüksek bir proton konsantrasyonuna sahip olmasına neden oldu.Bu durum, asetat üretimini ve katot bölmesinde daha uzun zincirli yağ asitlerinin sentezini arttırdı. Kinon elektron aracıları elektron transferini iyileştirdi ve ürün oluşumunu arttırdı.
Prof. Kim States : “CO, CO2’ den daha indirgenmiş bir gaz olduğundan,CO’nun coulombic verimliliği(pildeki elektronların transfer edildiği şarj verimliliği) CO2 ‘nin iki katıydı.CO, çoğu çelik fabrikasında endüstriyel gaz çıkışında ve biyokütle gazlaştırmada önemli bir bileşendir.Biyoelektrokimyasal sistem dönüşümü ile, CO, çeşitli biyoprosesler için değerli bir hammadde olabilir. Bu, CO’nun biyoelektrokimyasal sistemler aracılığıyla ticari olarak uygun hale getirilmesini sağlayan ilk çalışmadır.“Uygulamaları daha da vurgulayarak, devam eden Prof.Kim States: Mikroplar kendi kendine çoğalır ve bu biyoelektrokimyasal sistemi ekonomik bir hale getirir. Bu, elde ettiğimiz verimlilik ve oluşturduğumuz optimum sistemle birleştiğinde, endüstriler için yeterince ilgi çekici hale gelecektir ki bu 5 yıl içinde ticari endüstriyel makine haline gelecektir.” dedi.
Kaynak : sciencedaily.com
