Bilim İnsanları Yıldırımı Kullanarak Havadan Amonyak Üretti
Yıldırımdan ilham alan bir süreç havadan amonyak üretiyor. Bu yaklaşım, gelecekteki yeşil enerji çözümlerini destekleyebilir.
Sidney Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, modern yaşam için olmazsa olmaz bir kimyasal olan amonyağı üretmek için daha verimli bir teknik geliştirmek amacıyla yapay yıldırım kullandılar. Amonyak, küresel gıda üretiminin neredeyse yarısına katkıda bulunan gübrelerde önemli bir rol oynuyor.
Ekip, amonyağı (NH₃) doğrudan gaz halinde üretmek için basitleştirilmiş bir süreç geliştirdi. Buna karşılık, diğer laboratuvarlar tarafından geliştirilen önceki yöntemler, çözelti halinde amonyum (NH₄⁺) elde ediyordu ve bu da kullanılabilir amonyak gazı elde etmek için ek enerji ve dönüşüm adımları gerektiriyordu.
Geleneksel olarak amonyak, yüksek karbon emisyonları nedeniyle önemli bir çevresel etkiye sahip olan Haber-Bosch yöntemi kullanılarak üretilir. Bu yaklaşım, ekonomik olarak sürdürülebilir kalmak için büyük ölçekli bir altyapı ve ucuz doğal gaz kaynaklarına yakınlık gerektirir.
Dünyayı besleyen kimyasal süreç ve bu süreci kökten değiştirmeyi hedefleyen Sydney ekibi
Amonyak bir zamanlar o kadar değerliydi ki (özellikle kuş pisliği formunda) bir çatışma kaynağı haline geldi.
19. yüzyılda Haber-Bosch prosesinin geliştirilmesi, sentetik amonyakın büyük ölçekli üretimini mümkün kılarak hem tarımı hem de endüstriyi dönüştürdü. Bugün, dünyadaki amonyağın yaklaşık %90’ı hâlâ bu yöntemle üretiliyor.
“Endüstrinin amonyağa olan iştahı giderek artıyor. Laboratuvarımız da dahil olmak üzere küresel bilim topluluğu, son on yıldır fosil yakıtlara dayanmayan, daha sürdürülebilir bir amonyak üretim yöntemi bulmak istiyor.
‘Yeşil amonyak’ üretmek için yeni yöntemin bir parçası olarak kullanılan elektrolizör. Kaynak: PJ Cullen.
“Şu anda amonyak üretimi, merkezi üretim ve ürünün uzun mesafeli nakliyesini gerektiriyor. Düşük maliyetli, merkezi olmayan ve ölçeklenebilir bir ‘yeşil amonyağa’ ihtiyacımız var,” dedi Sidney Üniversitesi Kimya ve Biyomoleküler Mühendislik Okulu ve Net Zero Enstitüsü’nden baş araştırmacı Profesör PJ Cullen. Ekibi altı yıldır ‘yeşil amonyak’ üretimi üzerinde çalışıyor.
“Bu araştırmada, havanın elektrik kullanılarak gaz halindeki amonyağa dönüştürülmesini sağlayan bir yöntemi başarıyla geliştirdik. Hedeflerimize doğru atılmış büyük bir adım.”
Amonyak üç hidrojen atomundan oluşur ve bu da onu enerji uygulamaları için umut verici bir hidrojen taşıyıcısı ve kaynağı yapar. Ayrıca, hidrojenin molekülleri ayıran “kraking” adı verilen bir işlemle çıkarılabilmesi sayesinde hidrojenin depolanması ve taşınması için de potansiyel sunar.
Kimyasal özellikleri nedeniyle amonyak, karbonsuz bir yakıt alternatifi olarak araştırılıyor. Bu durum, küresel sera gazı emisyonlarının yaklaşık %3’üne katkıda bulunan denizcilik sektörünün dikkatini çekti.
Kimyasal bir bilmecenin çözümü
Profesör Cullen’ın ekibinin amonyak üretmeye yönelik yeni yöntemi, plazmanın gücünden yararlanarak, havayı elektriklendirerek veya uyararak çalışıyor.
Ancak yıldız, gaz halindeki amonyağa dönüşümün gerçekleştiği, görünüşte sıradan bir gümüş kutu olan, membran tabanlı bir elektrolizör.
‘Yeşil amonyak’ sürecini sürdürmek için kullanılan plazma kolonu. Kaynak: PJ Cullen/ Plasmaleap.
Haber-Bosch prosesi sırasında, amonyak (NH3), bir katalizör (kimyasal reaksiyonu hızlandıran bir madde) varlığında, yüksek sıcaklık ve basınç altında azot (N2) ve hidrojen (H2) gazlarının birleştirilmesiyle üretilir.
Profesör Cullen’ın ekibinin geliştirdiği plazma tabanlı yöntem, havadaki azot ve oksijen moleküllerini uyarmak için elektrik kullanır. Ekip daha sonra bu uyarılmış molekülleri membran tabanlı elektrolizöre geçirerek uyarılmış molekülleri amonyağa dönüştürür.
Araştırmacılar, bunun amonyak üretimi için daha basit bir yol olduğunu belirtti.
Profesör Cullen, bulguların yeşil amonyağın mümkün kılınmasında yeni bir aşamaya işaret ettiğini söyledi. Ekip şu anda yöntemi Haber-Bosch prosesine kıyasla daha enerji verimli ve rekabetçi hale getirmek için çalışıyor.
“Bu yeni yaklaşım, plazma ve elektrolizin birleştirilmesinden oluşan iki aşamalı bir süreçtir. Plazma bileşenini enerji verimliliği ve ölçeklenebilirlik açısından uygulanabilir hale getirdik.
Profesör Cullen, “Sürdürülebilir bir amonyak üretimi için daha kapsamlı bir çözüm oluşturmak için, elektrolizör bileşeninin enerji verimliliğini artırmamız gerekiyor,” dedi.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Yaşamın Kökeni İçin Gereken Molekül Sis ve Deniz Spreyinden…