Karbondioksit Yapay Fotosentezle Sıvılaştırılabilir Yakıtlara Dönüştürülüyor
Fotoğraf: Karbondioksit molekülleri örneği
Illinois Üniversitesi’nden kimyagerler yapay fotosentez sonucunda elde ettikleri karbondioksiti, suyu ve görünür ışığı kullanarak yakıt üretmeyi başardılar. Karbondioksiti propan gibi daha karmaşık yapılara dönüştürdüler ve yeşil enerji teknolojisinin fazla karbondioksiti kullanmasını sağlayarak güneş enerjisinin depolanması konusunda bir adım daha attılar.
Bitkiler güneş ışınlarını yoğun enerjili glikoz formunda güneş enerjisi oluşturmak ve bu enerjiyi depolamak amacıyla kullanırlar. Ayrıca, karbondioksit ve su arasındaki kimyasal reaksiyonların yürütülmesini de sağlarlar. Yeni çalışmada araştırmacılar elektron bakımından zengin olan ve katalizör görevi gören nanoparçacıklar ile birlikte karbondioksiti ve suyu yakıta dönüştürebilmek için doğal fotosentezde bitkilerin kullandığı görünür ışık spektrumunun yeşil bölgesiyle aynı özelliğe sahip bir yöntem geliştirdiler. Yeni bulgular Nature Communications dergisinde yayımlandı.
Bir kimya profesörü ve araştırmanın ortak yazarı olan Prashant Jain “Buradaki amaç fazla karbondioksitten ve ve güneş ışığı gibi diğer sürdürülebilir kaynaklardan karmaşık ve sıvılaştırılabilir hidrokarbonlar üretebilmektir” dedi. “Sıvı yakıtlar ideal yakıtlardır çünkü gazlardan daha kolay üretilirler, ekonomiktirler ve güvenilirdirler. Ayrıca uzun zincire sahip olmaları sayesinde daha yoğun enerji depolarlar.”
Jain’in laboratuvarından doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ilk yazarlarından Sungju Yu, yeşil ışığın emilmesi için metal katalizörleri kullanır ve karbondioksit ile su arasındaki kimyasal reaksiyonlar için gereken elektronların ve protonların transferini sağlar. Böylece doğal fotosentezde klorofil pigmentinin rolü üstlenilmiş olur.
Jain, altın nanoparçacıkların özellikle de katalizör olarak iyi iş çıkardığını çünkü kolayca kararabilen diğer metaller gibi kırılıp bozulmadığını, yüzeylerinin karbondioksit ile olumlu bir şekilde etkileşime girdiğini ve ışığı soğurmada oldukça etkili olduğunu söylüyor.
Hidrokarbonların bağlarında depolanan enerjinin serbest bırakılmasının birkaç yolu vardır. Fakat en kolayı geleneksel yöntemdir ve bu yöntem sayesinde daha fazla karbondioksit üretilmesine rağmen güneş enerjisinin toplanmasına ve depolanmasına ilk etapta engel olunur.
“Bu süreçten elde edilen hidrokarbonlardan daha az geleneksel olan potansiyel kullanımlar da var” dedi Jain. “Bunlar yakıt hücrelerinin elektrik akımı ve voltaj üretebilmeleri için gereken gücün sağlanmasında kullanılabilir. Dünyanın genelinde hidrokarbonlardan verimli bir şekilde elektrik üretiminin nasıl gerçekleştirilebileceği ile ilgili çok sayıda laboratuvar var” dedi.
Bu karbondioksit-sıvı yakıtın gelişimi yeşil enerji teknolojisi için her ne kadar da heyecan verici olsa da, araştırmacılar Jain’in yapay fotosentez yönteminin bitkilerdeki doğal fotosentez kadar verimli olmadığını kabul ediyor.
“Kimyasal reaksiyonların etkinliğini artırmak için katalizörlerin tepkimelere göre nasıl ayarlanabileceğini öğrenmemiz gerekiyor” dedi. “Öyleyse, sürecin nasıl daha verimli bir hale getirilebileceği konusunda sıkı çalışmaya başlayabiliriz. Böylece, herhangi bir geleneksel olmayan, alışılmamış enerji teknolojisi gibi cevaplanması gereken birçok ekonomik fizibilite sorusu da beraberinde gelecek”.
EBI-Shell programı aracılığıyla The Energy and Biosciences Instıtute bu araştırmayı destekledi.
Kaynak: sciencedaily.com
