Yapay Fotosentez, Karbondioksiti Sıvılaştırılabilir Yakıtlara Dönüştürüyor

Fotoğraf : Karbondioksit molekülleri illüstrasyonu

Illinois Üniversitesi’ndeki kimyagerler, yapay fotosentez yoluyla su, karbondioksit ve görünür ışık kullanarak yakıtları başarıyla ürettiler. Karbondioksiti propan gibi daha karmaşık moleküllere dönüştürerek, yeşil enerji teknolojisi artık güneş enerjisini depolamak üzere fazla CO2’i kullanmaya – kimyasal bağlar biçiminde – güneşin parlamadığı ve talebin en yüksek olduğu zamanlarda kullanımı için bir adım daha yakın.

Bitkiler güneş enerjisini yoğun glikoz formunda oluşturmak ve saklamak üzere su ve CO2  arasındaki kimyasal reaksiyonları sürdürmek için güneş ışığını kullanır. Yeni bir çalışmada, araştırmacılar, katalist olarak hizmet eden elektron açısından zengin altın nanopartiküller ile birlikte CO2  ve suyu yakıta dönüştüren doğal fotosentez esnasında bitki tarafından kullanılan görülebilir ışık spektrumunun aynı yeşil ışık kısmını kullanan yapay bir yöntem geliştirdi. Yeni bulgular Nature Communications dergisinde yayınlandı.

Bir kimya profesörü ve araştırmanın ortak yazarı olan Prashant Jain, “Buradaki amaç, fazla CO2 ve güneş ışığı gibi diğer sürdürülebilir kaynaklardan karmaşık, sıvılaştırılabilir hidrokarbonlar üretmektir” dedi. “Sıvı yakıtlar idealdir çünkü taşımada gazdan daha kolay, daha güvenli ve daha ekonomiktirler ve uzun zincirli moleküllerden yapıldıkları için daha fazla bağ içerirler – yani daha yoğun enerji barındırırlar.”

Jain’in laboratuarında, doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın birinci yazarı Sungju Yu, su ve CO2 arasındaki kimyasal reaksiyonlar için gerekli olan elektronların ve protonların transfer ve yeşil ışığı absorb etmek için metal katalizörler kullanıyor – doğal fotosentezdeki klorofil pigmentinin yerini doldurma.

Altın nano parçacıkları katalizör olarak özellikle iyi çalışır, Jain’in dediğine göre, çünkü yüzeyleri CO2 ile olumlu bir şekilde etkileşirler. Bu parçacıklar ışığı absorbe etmek için etkilidirler ve kolayca kararabilen diğer metaller gibi bozulmaz ya da indirgenmezler.”

Hidrokarbon yakıt bağlarında depolanan enerjinin serbest bırakılmasının birkaç yolu vardır. Bununla birlikte, yanmanın kolay geleneksel bir yöntemi, daha fazla CO2 üretmekle sonuçlanır – ki ilk etapta güneş enerjisini depolamak ve elde etmek amacına zararlıdır, dedi Jain.

“Bu süreçten üretilen hidrokarbonların geleneksel olmayan, potansiyel daha çok kullanımları da var” dedi Jain, “Bunlar, elektrik akımı ve voltajı üretmek için yakıt hücrelerine güç sağlamakta kullanılabilir. Dünya genelinde hidrokarbondan elektriğe dönüşümün nasıl verimli bir şekilde yapılabileceğini çözmeye çalışan laboratuarlar var.”

Bu yeşil enerji teknolojisi için CO2’ten sıvı yakıta gelişimi kadar heyecan verici olabilir, araştırmacılar Jain’in yapay fotosentez işleminin bitkilerde olduğu kadar verimli olmadığını kabul ediyor.

“Kimyasal reaksiyonların etkinliğini artırmak için katalizörün nasıl ayarlanacağını öğrenmemiz gerekiyor” dedi. “Öyleyse, sürecin nasıl büyütüleceğine karar vermek için sıkı çalışmaya başlayabiliriz. Ve herhangi bir geleneksel olmayan enerji teknolojisi gibi, cevaplanması gereken birçok ekonomik fizibilite sorusu da olacak.”

EBI-Shell programı aracılığıyla, Enerji ve Biyolojik Bilimler Enstitüsü bu araştırmayı destekledi.

Kaynak: sciencedaily.com