Kirletmeyen Fosil Yakıt Teknolojisi
Fotoğraf : Ohio State Üniversitesi Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği ordinaryus profesörü L.S. Fan; elinde, laboratuvarında geliştirilen temiz enerji teknolojileri sağlayan materyal örneklerini tutuyor.
Ohio State Üniversitesi’nden mühendisler, fosil yakıtları ve biyokütleyi, atmosfere karbon dioksit yaymadan, ekonomik yoldan, elektrik de dahil olmak üzere kullanılabilir ürünler haline dönüştüren teknolojiler geliştiriyorlar.
Energy & Environmental Science dergisinde yayımlanan iki makalenin ilkinde mühendisler, kaya gazını karbon dioksit kullanarak metanol ve benzin gibi ürünlere dönüştüren bir proses geliştirdiklerini anlatıyorlar. Bu yöntem, kullanılabilir ürünlerin üretilmesinde kömür ve biyokütle üzerine de uygulanabilir.
Belirli koşullar altında; bu teknoloji, ürettiği tüm karbon dioksiti ve buna ek olarak dış kaynaktaki karbon dioksiti de tüketiyor.
İkinci makalede, kömür veya diğer yakıtları kimyasal reaksiyonla elektrik ve kullanılabilir ürünlere dönüştüren parçacıkların ömrünü ticari uygulamalarda kullanılabilecek kadar uzatmanın bir yolunu bulduklarını bildiriyorlar.
Son olarak, aynı ekip sentez gazı veya “syngas” adı verilen bir yakıt gazı üretmek için sermaye maliyetlerini şu anki teknolojiye göre yaklaşık yüzde 50 oranında düşüren bir yol keşfetti ve patentini aldı.
Kimyasal döngü olarak bilinen teknoloji, havadaki oksijeni kullanmadan fosil yakıtları ve biyokütleyi “yakmak” için yüksek basınç reaktörlerinde metal oksit parçacıkları kullanıyor. Metal oksit reaksiyon için oksijen sağlıyor.
Mühendisler, kimyasal döngü teknolojisinin, güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir enerjilerin hem yaygın hem de uygun fiyatlı hale gelene kadar temiz elektrik sağlayabilen bir geçici önlem teknolojisi gibi kullanılabileceğini söyledi.
Çalışmayı yöneten Kimyasal ve Biyomoleküler Mühendisliği ordinaryus profesörü Liang-Shih Fan, “Yenilenebilir malzemeler gelecek demektir” dedi. “Rüzgar ve güneş enerjisi egemen teknolojiler haline gelene kadar temiz enerji yaratmamızı sağlayan, gelecek 30 yıl ya da daha fazla süre için uygun fiyatlı bir şeye bir köprüye ihtiyacımız var.”
Beş yıl önce, Fan ve araştırma ekibi, kömürden enerji elde ederken çıkan karbon dioksitin yüzde 99’undan fazlasını yakalayan ve bu sayede çemüsyonunu önleyen, doğrudan kömürlü kimyasal döngülü (CDCL) yanma adlı bir teknolojiyi tanıttılar. CDCL’deki asıl gelişme, hareketli yataklı bir reaktörde kimyasal yanma için oksijen sağlayan demir oksit parçacıklarıydı. Yanmadan sonra, partiküller oksijeni havadan geri alır ve döngü tekrar başlar.
Ohio State Kimyasal ve Biyomoleküler Mühendisliği’nde araştırma görevlisi olan Andrew Tong, “Şu andaki zorluk, parçacıkların yıpranmasının nasıl engelleneceği “dedi.
Geçen beş yıl boyunca, CDCL için parçacıklar, sürekli çalışma halinde sekiz günden uzun sürede 100 döngü boyunca dayanabiliyorken; mühendisler, o zamandan beri laboratuvar testlerinde sürekli çalışma halinde 3000’den fazla döngü veya 8 aydan daha uzun süre dayanabilen yeni bir formülasyon geliştirdiler. Benzer bir formülasyon, ön deneme tesislerinde test edilmiştir.
Tong, “Parçacığın kendisi bir kanal ve oksijeni bu süreçte ileriye ve geriye götürüyor ve sonuçta dağılıyor. Bir karayolu üzerindeki nakliye kamyonu gibi, sonunda yıpranacak ve aşınacak. Biz laboratuvarda 3000 kez yolculuk yapabilen ve hala bütünlüğünü koruyabilen bir parçacık tasarladık “dedi.
Bunun, oksijen taşıyıcı için şimdiye kadar bildirilen en uzun ömür olduğunu ekledi. Bir sonraki adım, taşıyıcıyı kömürle çalışan bir kimyasal döngüleme sürecinde test etmektir.
Mühendislerin geliştirdikleri bu kimyasal döngü prosesinin başka bir önemli yanı da, amonyak, plastikler ve hatta karbon lifleri gibi diğer yararlı ürünlerden sentetik gaz üretiminde de kullanılabilecek olmasıdır.
Teknolojinin gerçekten ilgi çeken kısmı: kullanılabilir, günlük ürünleri üretmek için sanayide hammadde olarak karbon dioksit kullanımı sağlamasıdır.
Günümüzde; karbondioksit, elektrik santrallerinde meydana gelen kirli gazlardan temizlenirken, sera gazı olarak atmosfere girmesini önlemek için gömülüyor. Bu yeni tasarıda, temizlenmiş karbon dioksitin bir kısmı gömülmek zorunda kalmayacak ve kullanılabilir ürünler haline dönüştürülebilecek.
Fan, tüm gelişmelerin birlikte ele alındığında, bu ilerlemelerin Ohio State’in kimyasal döngü teknolojisini ticarileştirmeye uygun hale getirdiğini belirtti.
En son gelişmeleri “önemli ve heyecan verici” olarak nitelendiriyor ve çok uzun zamandır beklendiklerini söylüyor. Bilimde gerçek yenilikler nadirdir ve gerçekleşmekeri ani değildir. Genellikle onlarca yıldır süren çabanın sonucu ya da Fan’ın durumu gibi, Ohio State’deki 40 yıllık araştırmanın sonucudurlar. Bu süre boyunca; çalışmaları, ABD Enerji Bakanlığı ve Ohio Kalkınma Hizmetleri Kurumu tarafından desteklendi.
Fan, “Bu benim hayatımın çalışması,” dedi.
İlk makaledeki ortak yazarlar, doktora sonrası araştırmacı Mandar Kathe; lisans araştırmacıları Abbey Empfield, Peter Sandvik, Charles Fryer ve Elena Blair; ve doktora öğrencisi Yitao Zhang’tır. İkinci makalenin ortak yazarları doktora öğrencisi Cheng Chung, doktora sonrası araştırmacı Lang Qin ve master öğrencisi Vedant Shah’dır. Basınç ayarı montaj çalışmasının ortak çalışanları arasında Tong, Kathe ve üst düzey araştırma görevlisi Dawei Wang yer alıyor.
Kaynak: sciencedaily.com
