Yeni Katalizör Sera Gazını Yenilenebilir Hidrokarbona Dönüştürüyor
Fotoğraf : Dr. Cao-Thang Dinh, solda, ve Dr. Md Golam Kibria yeni katalizörlerini tanıtırken. Science dergisinde yayınlanan makalede, karbondioksitten plastik yapıtaşı oluşturulan, tamamen yenilebilir enerji kullanılan en verimli ve kararlı prosesi tanıttılar.
Toronto Üniversitesi Mühendislik Fakültesi tarafından bulunan yeni teknoloji üreticilere güneş ışığı ve kirlilik ana bileşenlerinden plastik üretme imkanı veren büyük bir adım atıyor.
Bugün, yenilenemeyen fosil yakıtlar sadece plastiklerin hammaddesini sağlamakla kalmayıp aynı zamanda üretim prosesinde enerji sağlamak için de kullanılıyor ve küresel ısınmaya sebep olan karbondioksiti (CO2) üretiyorlar. Uluslararası Enerji Ajansının tahminlerine göre plastiğin başlıca ön maddelerinin üretimi küresel karbondioksit salınımının yüzde 1.4’ünden sorumlu.
Toronto Üniversitesi profesörü Ted Sargent tarafından yönetilen ekip, bu prosesi tamamen değiştiriyor. Ekip başka bir proses sonucu üretilen karbondioksiti yakalayıp, yenilenebilir elektrik –örneğin güneş enerjisi- kullanarak karbondioksiti etilene dönüştürmeyi tasarlıyor. Etilen endüstride yaygın olarak kullanılan bir kimyasal ve alışveriş poşetlerinde kullanılanlar gibi birçok plastiğin ön maddesi.
Sistem karbonun yakalanmasıyla ilişkilendirilmiş önemli bir sorunu ele alıyor. Baca gazından karbondioksiti süzüp, ayrıştıracak teknoloji bulunmasına rağmen madde yakalanma maliyetini çıkaracak bir ekonomik değere sahip değil yani bu para kaybettiren bir öneri. Ekip karbonu, etilen gibi ticari değere sahip bir ürüne dönüştürerek, şirketlerin karbon yakalama teknolojisine yatırım yapmalarını teşvik etmeyi amaçlıyor.
Ekibin çözümünün özünde iki yenilik var: zannedilenin aksine ince bakır esaslı katalizör kullanmak ve yeniden tasarlanmış deneysel strateji.
Karbondioksitin etilene dönüşümünü çok temel ortamda yaptığımızda, katalizörün hem enerji verimini artırdığını hem de seçiciliğin şu zamana kadar kaydedilen en yüksek seviyelere ulaştırdığını bulduk.” dedi Science dergisinde yayınlanan makalenin ilk yazarı, post doktorant öğretim üyesi Dr. Cao-Thang Dinh. Bu kapsamda verim, dönüşümün tamamlanması için daha az elektrik kullanılmasını ifade etmektedir. Yazarlar daha sonra bu bilgiyi katalizörü daha da geliştirmede ve diğer maddelere göre etilen oluşumunu destelemede kullandılar.
Ekip, daha sonra uzun zamandır bu tarz bakır esaslı katalizörlerde sorun olan kararlılığı ele aldı. Teorik modelleme karbondioksiti etilene katalizlemede temel koşulların, burada yüksek pH seviyelerinin, ideal olduğunu söylüyor. Ancak bu koşullarda çoğu katalizör ve destekleri on saatten daha kısa sürede bozuluyor.
Ekip deney düzeneğini değiştirerek bu sorunun üstesinden geldi. Temelde, katalizörlerini politetrafloroetilenden (Teflon veya PTFE) üretilen gözenekli bir destek katmanına yerleştirip diğer tarafta karbonla sıkıştırıldılar. Bu yeni düzenek, katalizör ve desteğin temel çözeltiden dolayı bozulmasını engelleyip eski katalizörden on beş kat daha fazla dayanmasını sağladı. Ek bir bonus olarak, bu yeni düzenek verimi ve seçiciliği daha da artırdı.
“Son birkaç on yıldır reaksiyonun temel koşullar altında yürütülmesinin yararlı olacağını biliyorduk ancak kimse bu bilgiden nasıl yararlanılacağını ve uygulanabilir bir sisteme dönüştürüleceğini bilmiyordu,” diyor Dinh. “Biz bu sorunun üstesinden nasıl gelineceğini gösterdik.”
Şu anda sistemleri laboratuvar ortamında tek seferde birkaç gram etilen üretebilme kapasitesinde. Ekibin uzun dönem hedefi üretimi ticari uygulamalar için gerekli olan birkaç tona ulaştırmak.
“Bu çalışmada üç eş zamanlı avantaj sağladık, bunlar; seçicilik, enerji-verimi ve kararlılık,” diyor Sargent. “Grup olarak sıfır karbon bir gelecek için yeni teknolojiler üretmeye fazlasıyla motive olmuş durumdayız.”
Kaynak : sciencedaily.com
