Petrol Sahalarında Karbon Emisyonu Azaltılabilir
Metanın sadece su kullanılarak metanole dönüşümü için kullanılan yeni bir yol, petrol sahalarında gaz tutuşmasının sonlanmasıyla karbon emisyonlarını önemli ölçüde azaltmaya yardımcı olur ve aynı zamanda yararlı kimyasal hammaddeler de oluşturabilir. Bu detaylar belirsiz olarak kalmış ancak, araştırmacılar sürecin endüstriyel olarak uygulanabilirliğini yayınlayabilmek için daha çok çalışılması gerektiğini kabul ediyorlar.
Methanol endüstriyel kimyasalların değerli bir kaynağıdır ve her yıl 30 milyon tondan fazla tüketilmektedir. Methanın methanole doğrudan oksidasyonu da bu nedenle son derece dikkat çekici olmuştur. Fakat, ticari methanol üretimi şu anda methanın sonradan methanole dönüştürülen sentez gazına (karbonmonoksit ve hidrojen karışımı) endotermik dönüşümünü gerektirir. Bu sadece büyük tesisler için uygulanabilir, bu yüzden yağ ekstraksiyon tesisleri genellikle herhangi üretilen bir metanı basit şekilde yakarlar. 2011 Dünya Bankası raporu tutuşmanın küresel karbondioksit emisyonunun %1.2’sinden sorumlu olduğunu belirtmektedir. Metanın doğrudan oksidasyonu için kullanılan mekanizmalar pahalı ve güçlü oksidanlara ihtiyaç duyar, diğer yandan da mesela karbonmonoksit ve formatlar üreten methanolün aşırı oksidasyonu ile uğraştırır.
Yapılan yeni bir araştırmada, İsviçre Paul Scherrer Enstitüsündeki Jeroen van Bokhoven ve çalışma arkadaşları ticari olarak kullanılan zeolit sodyum mordenit üzerinden bakır nitrat çözeltisi geçirilerek üretilen zeoliti kullanarak bir kimyasal döngü reaksiyonu ortaya çıkardılar ve bu da sodyum iyonlarının bakır iyonları ile değiştirilmesine neden oldu. Zeolitin kurutulma ve kalsitlenmesinden sonra, araştırmacılar metanı pompaladılar. Methanın büyük bir kısmının methanole oksitlendiğini gördüler, spektroskopik araştırmalar da zeolitte bulunan iki değerlikli bakırın okso alanlarının bu reaksiyondan sorumlu olduğunu ileri sürmüştür. Süreç süresince bu alanlar tek değerlikli bakır alanlara indirgenmiştir. Ancak, araştırmacılar bu alanlardan bazılarının zeoliti 400 °C’ye ısıtma durumunda geri oksitlenme yapabileceğini ve su buharı geçirebileceğini bulmuşlardır. Oksijen-18 ile tanımlanmış su ile yapılan deneyler, su baharının zeolit içinde hidrojen ve oksijene ayrıldığını ve oksijenin zeolitin aktif alanlarında yeniden üretildiğini göstermektedir.
Metan ve suyun, methanol ve hidrojen üretmek için kendiliğinden gerçekleşen reaksiyonları termodinamik olarak uygun değildir çünkü ürünlerin Gibbs enerjisi girenlerden daha büyüktür. Ancak araştırmacılar genel reaksiyonun kendiliğinden gerçekleşmediği için bu konunun bir etkisi olmayacağını düşünmektedirler. Bunu tartışmak yerine aktif olan çift değerlikli bakır alanlarının geri kazanımının, su moleküllerinin sisteme enerji eklenmesini de içeren endotermik desorpsiyonuna gerek duyduğunu söylüyorlar. Tekrar etkin hale gelen zeolit aslında methanol için çok daha fazla seçicilik göstermektedir. Baş yazar Vitaly Sushkevitch ‘Muhtemelen aynı koşullara tekrar aktive edilen tüm bakır türleri için değildir’ diyerek açıklamıştır.
Araştırmaya dahil olmayan Belçika’da Leuven Üniversitesinden Robert Schoonheydt Zeolitte bulunan aktif bakır alanlarının tam yapısı anlaşılamadığından yayınlanan teorisinin de büyük ölçüde varsayımsal olduğunu söylemesine rağmen metanın metanole dönüşümünde suyun oksidan gibi davranış göstermesinden etkilenmiştir ve reaksiyonun şu anda endüstriyel açıdan uygun olmadığını da eklemiştir. Araştırmacılar da bunu kabul etmiş ve şimdi de reaksiyon mekanizmasını daha ayrıntılı incelemek, reaksiyon hızlarını optimize etmek ve süreci ölçeklendirme fizibilitesine bakmak için çalışmalara başlama amacındalardır.
Kaynak : chemistryworld.com
