Sera Gazlarından Plastiğe, Karbondioksit Geri Dönüşümünde Yeni Katalizör Keşfedildi
Fotoğraf: CO2’yi etilen haline dönüştüren nano yapıya sahip bakır katalizörünün yüzeyi.
Sera gazlarından en kötüsü olarak bilinen karbondioksit gazını alıp alamayacağımızı ve bunun yararlı bir şey haline geldiğini düşünün. Örneğin, plastik gibi bir şey olduğunu. Olumlu etkiler etkileyici olabilir, hem atmosfere karbondioksit salınır hem de fosil yakıtlara olan ihtiyaç azalmış olur.
Toronto Üniversitesi Ted Sargent grubunun liderliğinde bir grup araştırmacı, bu olasılığa daha da yakınlaştıran sonuçlar yayınlamıştı.
Canadian Light Source’da tesise özel yeni bir teknik kullanılarak, CO2‘yi etilen içerisine en verimli şekilde dönüştüren koşulları belirleyebildiler. Etilen, günümüzde kullanılan en yaygın plastik olan polietilen üretmek için kullanılır ve yıllık küresel üretimi 80 milyon ton civarındadır.
“Bu deney dünyanın herhangi bir yerinde gerçekleştirilemedi ve sonuçlarla çok heyecanlandık” diyor bu projenin baş araştırmacısı olan, Ph.D. öğrencisi Phil De Luna.
Bilim
Bu çalışmanın kalbinde, CO2‘nin katalizör yardımı ile bir elektrik akımı ve kimyasal reaksiyon kullanılarak diğer kimyasallara dönüştürüldüğü karbon dioksit indirgeme reaksiyonu bulunmaktadır.
Birçok metal bu reaksiyon türünde katalizör görevi görebilir: altın, gümüş ve çinko karbon monoksit yaparken, kalay ve paladyum ise formik asidin bir tuzu ve ya esterini oluşturabilir. Sadece bakır, polietilen plastik esas bileşeni olan etilen üretebilir.
“Bakır biraz sihirli bir metal: sihirli, çünkü metan, etilen ve etanol gibi pek çok farklı kimyasal madde üretiyor ancak yaptıklarının kontrolü zor oluyor” diyor De Luna.
Bununla birlikte, kesin olarak takımın sonuçlarının özeti bu şekildedir. Bir katalizör tasarlayıp, etilen üretimini en üst düzeye çıkarmak için ideal koşulları saptayabildiler, buna karşın metan çıktısını neredeyse hiçbir durum için asgariye indirmediler.
Karbon yakalama teknolojisi ile eşleştirilen bu durum, zararlı sera gazlarını bırakarak günlük plastik maddeler için inanılmaz derecede yeşil bir üretim mekanizmasına yol açabilir.
Fotoğraf: Doktora öğrencisi Phil De Luna katalizörü tasarladı, sentezledi ve test etti, X-ışınları spektroskopi çalışmalarını gerçekleştirdi ve gelişmiş bilgisayar simülasyonları gerçekleştirdi. Doktora öğrencisi Rafael Quintero-Bermudez, X-ışını spektroskopisi, materyal karakterizasyonu ve veri analizi yaptı.
De Luna, “Bence gelecek, atıkların değer kazandığı teknolojilerle dolu olacak ve bu heyecan verici, çünkü geleceğin enerji taleplerini karşılamak için yeni ve sürdürülebilir yollar geliştirmeye çalışıyoruz” diyor.
Şans Eseri Ortaya Çıkan Yenilikçi Teknolojiler
Canadian Light Source’de kıdemli bilim adamı Tom Regier tarafından geliştirilen eşsiz bir ekipman, araştırmacılar için, gerçek zamanlı olarak CO2 indirgeme reaksiyonu boyunca bakır katalizörünün morfolojisini ve ya şeklini ve kimyasal doğasını incelemelerini mümkün kıldı.
“Bu daha önce hiç yapılmadı,” diyor Ph.D. öğrenci Rafael Quintero-Bermudez, makalenin ortak yazarı. “Bu benzersiz ölçüm, sürecin nasıl yürüdüğü ve nasıl iyileştirileceği konusunda çok sayıda araştırma sorusu keşfetmemizi sağladı.”
Reaksiyon sırasında etilen üretimini maksimize eden kesin koşulları belirleyerek, bu koşulları karşılamak için bir katalizör üretmek mümkündür.
Kilit sonuçlara ulaşıldığında, Quintero-Bermudez ve De Luna, Canadian Light Source’deki araştırma süresinin sonuna yaklaşıyorlardı. Sayısız çalışma saatinin ardından ve başarısız denemelerden sonra deney hayata geçirildi.
Quintero-Bermudez, “Vazgeçmek üzereydik, ancak sonuçlar geldiğinde işe koyulmamız çok güzel, gerçekten güzeldi sonuçlar” diyor.
Regier, işten eşit derecede memnun kaldı.
“Araştırma topluluğunun kullanması için daha fazla ve daha iyi araçlar geliştirmek için sürekli olarak çalışıyoruz. Önemli sorunları önemli uygulamalarla çözmek için kullanılan araçları gördüğünüzde ödüllendiriliyor” diyor Regier.
Sonuçların kalitesi kendiliğinden konuşuyor. Yepyeni Nature Family Journal’da doğal kataliz ile ilgili yayınlanacak ilk araştırmalar arasında yer alıyorlardı.
Kaynak : phys.org
