Yeni Katalizör Sera Gazını Yenilenebilir Hidrokarbonlara Yükseltiyor
Fotoğraf : Cao-Thang Dinh, solda, ve Dr. Md Golam Kibria (her ikisi de ECE) yeni katalizörlerini gösteriyor. Bugün Science dergisinde yayınlanan bir makalede, ekibi, küresel ısınmaya yol açan karbondioksitin plastikler için gereken yapı taşlarına dönüştürülmesinin en verimli ve istikrarlı sürecini gösterdi. Süreçte sadece yenilenebilir elektrik kullanılıyor.
Mühendislik ekibi, küresel ısınmaya yol açan karbondioksiti temel kimyasal yapı taşına dönüştürmek için en verimli ve istikrarlı süreci tasarlıyor.
Toronto Üniversitesi Uygulamalı Bilimler ve Mühendislik Fakültesi. Özet: Mühendisler, küresel ısınmaya yol açan karbondioksiti plastikler için temel kimyasal yapı taşlarına dönüştürmek için en verimli ve istikrarlı süreci tasarladılar. Sadece yenilenebilir elektrik kullanılıyor.
U of T Engineering’den yeni bir teknoloji, üreticilerin plastikleri iki temel bileşenden (güneş ışığı ve kirlilik) oluşturmasını sağlamaya yönelik önemli bir adım atıyor.
Günümüzde, yenilenemeyen fosil yakıtlar sadece plastiklerin yapıldığı hammaddeyi sağlamazlar, aynı zamanda üretim sürecine güç vermek için yakılan yakıtların ta kendisidirler ve iklim ısınmasına neden olan karbondioksiti (CO2) üretmektedirler. Uluslararası Enerji Ajansı, plastikler için ana öncülerin üretiminin, küresel CO2 emisyonlarının yüzde 1,4’ünden sorumlu olduğunu tahmin ediyor.
Toronto Üniversitesi’nden Profesör Ted Sargent tarafından yönetilen bir ekip, bu süreci tamamen değiştiriyor. Ekip, diğer endüstriyel süreçler tarafından üretilen CO2‘yi, güneş enerjisi gibi yenilenebilir elektrik kullanarak etilene dönüştürmeyi öngörüyor. Etilen, marketlerde kullanılanlar gibi birçok plastiğe öncülük eden yaygın bir endüstriyel kimyasaldır.
Sistem, karbon yakalama ile ilgili önemli bir sorunu ele almaktadır. Baca gazlarının CO2‘sini filtrelemek ve özütleme teknolojisi mevcut olsa da, bu madde şu anda onu ele geçirme maliyeti dikkate alındığında çok az ekonomik değere sahiptir. Bu, para kaybettirici bir öneridir.
Ekip, bu karbonu etilen gibi ticari olarak değerli bir ürüne dönüştürülerek, şirketleri karbon yakalama teknolojisine yatırım yapmaya teşvik etmeyi hedefliyor.
Ekibin çözümünün temelinde iki yenilik var: beklenenin aksine ince bir bakır bazlı katalizör ve yeniden tasarlanmış bir deneysel strateji kullanmak.
Bu takım, karbonu etilen gibi ticari olarak değerli bir ürüne dönüştürerek şirketlerin karbon yakalama teknolojisine yatırım yapma konusundaki teşvikleri artırmayı hedefliyor.
Ekibin çözümünün temelinde iki yenilik var, birincisi: karşılıklı olarak ince bakır bazlı bir katalizör kullanmak diğeri ise yeniden yapılandırılmış bir deneysel stratejiye sahip olmak.
“CO2’nin etilene dönüşümünü son derece basit bir ortamda yaptığımızda, katalizörümüzün hem enerji verimini hem de dönüşümün seçiciliğini kaydedilen en yüksek seviyelere kadar artırdığını gördük” diyor Science dergisinde yayınlanan makalenin ilk yazarı, doktora sonrası akademi üyesi Dr. Cao-Thang Dinh.
Bu bağlamda, verimlilik, dönüşümü gerçekleştirmek için daha az elektrik gerektiğini belirtir. Yazarlar daha sonra bu bilgiyi katalizörü daha da geliştirmek ve tepkimeyi, diğer maddelerin oluşumuna azaltıp, etilen oluşumunu artıracak şekilde itmek için kullandılar.
Daha sonra ekip, bu tip bakır bazlı bir katalizör söz konusu olduğunda uzun zamandır sorun olan stabilite konusunu ele aldı. Teorik modelleme, temel koşulların – yani yüksek pH seviyelerinin – CO2‘nin etilene katalizlenmesi için ideal olduğunu göstermektedir. Ancak bu koşullar altında, çoğu katalizör ve destekleri, 10 saatten kısa bir süre sonra bozulur.
Ekip bu zorluğu, deneysel kurulumlarını değiştirerek aştı. Esas olarak, katalizörlerini politetrafloroetilenden (PTFE, daha çok Teflon olarak bilinir) üretilmiş gözenekli bir destek tabakası üzerinde biriktirdiler ve katalizörlerini diğer taraftan karbonla sıkıştırdılar. Bu yeni kurulum, desteği ve katalizörü bazik çözelti tarafından bozunmasından korur ve önceki katalizörlerden 15 kat daha uzun süre dayanmasını sağlar. Ek bir fayda olarak, bu kurulum aynı zamanda verimliliği ve seçiciliği daha da geliştirdi.
“Son birkaç on yıl boyunca, bu tepkimenin temel koşullar altında yürütülmesinin işe yarayacağını biliyorduk, fakat hiç kimse bu bilgiden nasıl yararlanacağını ve onu pratik bir sisteme nasıl aktaracağını bilmiyordu. Biz bu zorluğun nasıl aşılabileceğini gösterdik.” diyor Dinh.
Şu anda ekibin kullandığı sistem, bir defada birkaç gram etilen üreterek laboratuvar ölçeğinde dönüşüm gerçekleştirebilmektedir. Ekibin uzun vadeli hedefi, bu teknolojiyi ticari uygulama için ihtiyaç duyulan çok sayıdaki kimyasal maddeyi dönüştürebildikleri seviyeye kadar getirmektir.
Sargent, “Bu çalışmada üç farklı ilerleme kaydettik: seçicilik, enerji verimliliği ve istikrar. Grup olarak, karbon nötr bir geleceğin küresel mücadelesini gerçekleştirmemize yardımcı olan teknolojiler geliştirmeye motive olmuş durumdayız.” diyor.
Kaynak : sciencedaily.com
