Yapay Fotosentez Buluşu Karbonsioksiti Düşük Maliyetle Plastiğe Çevirebilir
Fotoğraf : Rutgers University’deki bir laboratuvarda karbondioksiti değerli maddelere çevirebilecek bir katalizör sistemi bulundu.
Yakıtlardan, köpük süngerlere, yüksek performanslı karbon elyaflara kadar, bilim insanları her geçen gün zararlı karbondioksiti yakalamak ve faydalı malzemelere dönüştürmek konusunda daha başarılı hale geliyorlar. Rutgers University’deki araştırmacılar bu alanda inanılmaz bir buluş yaptılar ve karbondioksiti plastik ve benzeri malzemelerin yapımında kullanılabilecek yapı taşlarına çevirebilecek yapay bir fotosentez yöntemi ortaya koydular. Bu yöntem daha önceki benzerlerine göre çok daha yüksek verimlilik ve düşük maliyetle işleyebiliyor.
Doğal bitkilerin güneşten aldıkları küçük bir enerji ile karbondioksiti yakıta çevirebilmeleri temiz enerji odaklı sayısız çalışmaya ilham kaynağı oluyor. Bu fotosentez işlemini insan yapımı cihazla ile taklit edebilmek ise bu alandaki çalışmaların en üst noktası olarak görülüyor ve bugüne kadar metanol, metan ve hidrojen gibi yakıtların bu yöntemle elde edilmesi için çeşitli gelecek vaat eden prototipler üretilebildi.
Ancak bu teknolojilerin ticari yapılabilirliğe ulaşması için hala uzun bir yol gidilmesi gerekiyor zira bu sistemlerin verimliliği oldukça düşük ve işletme maliyetleri de ciddi anlamda yüksek. İşte bu noktada, Rutgers University’deki araştırmacıların çalışması; doğada oldukça bulunan böylece de ucuz olan bir dizi katalizör malzeme ile doğal fotosentezin ağır kimyasal reaksiyonlara dayanabilen doğal ve temiz enerjisini birleştirerek bir adım öteye gidiyor.
Araştırmanın yazarlarından Anders Laursen, “Bu katalizörün bulunması doğanın prensiplerini kimyasal reaksiyonlara endüstriyel anlamda uygulamak konusunda çok önemli” diyor. “Bu biyo-esinlenilmiş yaklaşım, bilyonlarca yıllık evrim sayesinde optimize edilmiş doğal sistemlerin düşük enerji tüketimlerini heterojen katalizör sistemleri ile elde etme yolunda potansiyel bir kaldıraç. Buradan yola çıkarak nikel fosfitlerin karbondioksitlerin indirgenmesi için mükemmel bir aday olduğunu düşündük ve hipotezimizi desteklemek için yeni reaktör ve analiz araçları geliştirdik”.
Ekibin ortaya koyduğu beş yeni katalizör, yaygın bulunan ve düşük maliyetli nikel ve fosforlardan oluşuyor. Oluşturulan reçeteler ile karbondioksitten yakalanan atomlardan üretilen farklı zincir uzunluklarına sahip karbon zincirleri %99 verimle oluşturulabiliyor. Yakalanan atomlar moleküller veya farklı uzunlukta zincirler yapılması için kullanılabiliyor. Bu sayede elde edilen ürünler, petrol türevlerinin yoğun kullanıldığı plastik üretiminde kullanılabiliyor.
Araştırmanın başyazarı Charles Dismukes, buluşlarının karbondioksitin kimyasal ve ilaç üretim sektörlerinde hammadde olarak kullanılabilecek değerli malzemelere dönüştürülmesi için kullanılabileceğini söylüyor.
Bilim insanları günümüzde doğrudan petrol türevleri ile üretilen plastiklerin üretim maliyetleri ile bu yöntemin maliyetini karşılaştırmanın çok zor olduğunu çünkü bu değerlerin sıkı korunan sırlar olduğunu belirtiyor. Verimlilik ile ilgili çeşitli veriler çıkartılabilir ancak aşırı gerilim de önemli.
Laursen, “Bu çalışmadaki aşırı gerilim oldukça düşük. Bu da bu prosesin oldukça enerji verimli olduğunu ve sistemin az miktarda enerjiye ihtiyaç duyduğunu gösteriyor” diyor. “Geleneksel elektrokatalizörler neredeyse 0.7 V seviyesinde aşırı gerilime sahip olabiliyor. Bu da %70 seviyesinde bir kayıp demek. Enerji kayıpları reaksiyon için kullanılması gereken enerjinin bir kısmının kaybolması anlamına geliyor. Bu durumda birim ürün başına düşen enerji maliyeti artmış oluyor”.
Araştırma ekibi, patentli teknolojilerini ticarileştirme çalışmaları yürütüyor. Bu çalışmalar; teknolojinin nasıl ölçek büyütüleceği ve bu teknolojinin dioller veya hidrokarbonlar gibi günlük hayatta çok ihtiyaç duyulan malzemelerin üretilmesi için nasıl evirilebileceği konularını da içeriyor.
Bu araştırma, Journal Energy & Environmental Science’da yayınlanmıştır.
Kaynak : newatlas.com
