Karbondioksiti Faydalı Kimyasallara Dönüştüren Süper Katalizör
EPFL bilim insanları, CO₂’yi endüstriyel kimyasallara dönüştüren yüksek verimli, uzun ömürlü bir katalizör yaratarak büyük ölçekli karbon geri dönüşümüne doğru umut verici bir adım attı.
Hepimiz karbondioksit (CO2) emisyonlarını azaltmanın acil bir ihtiyaç olduğunu duymuşuzdur. Peki ya bu sera gazından kurtulmak için mücadele etmek yerine onu gerçekten kullanabilseydik? Bilim insanları elektrokimyasal CO2 dönüşümü adı verilen heyecan verici bir yaklaşımı araştırıyor. Bu süreç CO2’yi değerli kimyasallara ve yakıtlara dönüştürerek enerji ve endüstri için daha temiz ve daha sürdürülebilir bir yol sunuyor.
Bu fikir çok umut vaat ediyor, ancak büyük bir engel var: mevcut yöntemlerin çoğu ya çok çabuk aşınıyor ya da çok fazla enerji kullanıyor, bu da onları gerçek dünya uygulamaları için pratik hale getirmiyor.
Örneğin düşük sıcaklıkta CO2 dönüşümünü ele alalım. Genellikle 100 saatten az dayanır ve yüzde 35’in altında enerji verimliliği sağlar. Daha yüksek sıcaklıklar, 600 ila 1.000 santigrat derece, süreci daha verimli hale getirir, ancak mevcut katalizörlerin çoğu bu koşullar altında bozulur veya değerli metaller gibi pahalı malzemelere bağlıdır. Bu teknolojiyi laboratuvardan günlük kullanıma taşımak için dayanıklı, verimli ve uygun fiyatlı, oyunun kurallarını değiştirecek bir çözüme ihtiyacımız var. İdeal olarak, CO2’yi endüstriyel üretimde yaygın olarak kullanılan karbon monoksit gibi faydalı bir şeye dönüştürebilmelidir.
EPFL’den atılım
Şimdi, EPFL’de Profesör Xile Hu liderliğindeki bir ekip, bu yüksek sıcaklık dönüşümünü daha pratik ve uygun maliyetli hale getirmeyi vaat eden yeni bir katalizör türü hazırladı. Katalizör, CO2’yi kullanılabilir kimyasallara ve yakıtlara dönüştürerek daha temiz endüstrilere geçişi hızlandırabilir.
Araştırmacılar, Sm2O3 katkılı CeO2 (SDC) adı verilen seramik bir malzeme içinde kapsüllenmiş kobalt-nikel (Co-Ni) alaşımından yapılmış yenilikçi bir katalizör geliştirdi. Kapsülleme, katalizör etkinliğini azaltan yaygın bir sorun olan metalin aglomerasyonunu (bir araya toplanmasını) önler. Etkileyici bir şekilde, katalizörleri %90 enerji verimliliği, %100 ürün seçiciliği ile çalışıyor ve performansını mevcut teknolojilerin çok ötesine geçerek benzeri görülmemiş bir şekilde 2.000 saat boyunca sürdürüyor.
Katalizörü oluşturmak için, ilk yazar ve EPFL postdoc’u Wenchao Ma, seramik kabuklarla kaplı küçük metal kümeleri oluşturmak için metal tuzlarını organik moleküllerle karıştıran bir işlem olan sol-jel yöntemini kullandı. Farklı metal kombinasyonlarını test ettiler ve dengeli bir kobalt ve nikel karışımının en iyi performansı sağladığını keşfettiler. Yoğun ısı altında hızla bozulan geleneksel katalizörlerin aksine, kapsüllenmiş alaşım stabil kalarak binlerce saatlik sürekli çalışmadan sonra bile verimliliğini korudu.
Endüstriyel Etkiler
Sonuçlar dikkat çekiciydi. Yeni katalizör 800 santigrat derecede %90 enerji verimliliğini korurken, CO2’yi %100 seçicilikle endüstriyel süreçlerde kullanılan değerli bir kimyasal olan karbon monoksite dönüştürdü. Daha basit bir ifadeyle, reaksiyonda kullanılan elektriğin neredeyse tamamı, savurgan yan reaksiyonlar olmaksızın, istenen kimyasalın üretilmesine doğrudan katkıda bulundu.
Bu buluş bizi pratik, uygun maliyetli karbon geri dönüşümüne daha da yaklaştırıyor. Endüstriler CO2’yi atmosfere salmak yerine, atık gazı değerli ürünlere dönüştürerek yeniden kullanabilir. Bu teknoloji, endüstrilerin çevresel ayak izlerini azaltmalarına yardımcı olabilir ve bu süreçte hem enerji hem de para tasarrufu sağlayabilir.
EPFL ekibinin katalizörü, endüstriyel olarak uygun koşullarda 2.000 saatten fazla stabil kalmıştır; bu da işletme maliyetlerini önemli ölçüde azaltan bir kilometre taşıdır. Araştırmacıların ön tahminlerine göre, mevcut teknolojilerle karşılaştırıldığında, yaklaşımları genel maliyetleri %60 ila %80 oranında azaltabilir.
Katalizör, daha temiz endüstrilere doğru atılmış önemli bir adımdır. CO2’yi verimli bir şekilde değerli ürünlere dönüştürerek, endüstrilerin karbon emisyonlarını bugün kağıt ve plastiği geri dönüştürdüğümüz gibi rutin olarak geri dönüştürdüğü bir gelecek tasavvur edebiliriz. EPFL ekibi katalizör için uluslararası bir patent başvurusunda bulundu.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Yerin 1.250 Metre Altında Bulunan Bakteriler Karbondioksiti Kristallere Dönüştürebiliyor