Enerji santrallerinin ve endüstrinin atmosfere karbondioksit atmasına izin vermek yerine, Rice Üniversitesi yardımcı profesörü Haotian Wang’ın sera gazını yararlı ürünlere yeşil bir şekilde dönüştürmek için bir planı var.
William Marsh Rice Trustee Başkanı olarak Rice’a katılacak olan Wang ve meslektaşları, tek atomlu nikel atomlarının endüstriyel sera gazlarını endüstriyel bir hammadde olan karbon monoksite dönüştürmesini sağlayan küçük reaktörler yaptılar.Şu anda Harvard’daki Rowland Enstitüsü’nün bir üyesi olan Wang ve ekibi, karbon dioksiti karbon monoksite indirgemek için bir dizi endüstriyel süreçte anahtar görevi gören reaktant* sistemlerini yenilenebilir elektrik kullanmaya yönlendirdi.
Wang; “En umut verici fikir, bu cihazları kömür yakıtlı enerji santrallerle veya çok fazla karbondioksit üreten diğer endüstrilerle bağlamak olabilir. Bu gazların yaklaşık yüzde 20’si karbondioksittir. Bu yüzden onları bu hücreye pompalayabilir ve temiz elektrikle birleştirebilirseniz bu atıklardan potansiyel olarak yararlı kimyasalları sürdürülebilir bir şekilde üretebiliriz. Hatta bunun bir kısmı karbondioksit döngüsüdür. “
Bu sistem hemen hemen bir cep telefonu büyüklüğündedir ve her biri bir elektrot tutan iki elektrolit dolu bölmeye dayanmaktadır. Yeni sistem daha ucuz ve yüksek konsantrasyonlarda karbon dioksit gazına vedaha verimli çalışmak içinsu buharına dayanıyor. Sadece 10×10 santimetrelik bir hücre, saatte dört litre karbon monoksit üretebiliyor.
Wang’ın yeni sistemi, iki temel sorunu ele alıyor; maliyet ve ölçeklenebilirlik. Bu ilk yaklaşımının sınırlarını belirlemektedir.
Yeni Sistem
Wang, “Daha önceki çalışmalarda karbon dioksiti karbon monoksite indirgemek için çok seçici olan tek nikel-atom katalizörlerini keşfettik… ama karşılaştığımız zorluklardan biri, malzemelerin sentezlenmesinin pahalı olmasıydı. Tek nikel atomunu tutturmak için kullandığımız destek, grafene dayanıyordu. Bu da ileride pratik kullanım için gram veya hatta kilogram düzeyinde üretmek istenildiğinde büyümeyi çok zorlaştırdı.”
Wang, bu sorunu çözmek için ekibinin, alternatif bir destek olarak grafenden binlerce kez daha ucuza satılan ticari bir ürün olan “karbon karasına**” dönüştürdüğünü söyledi.
Wang ve meslektaşları elektrostatik çekime benzer bir işlem kullanarak, karbon nikotin atomlarının (pozitif yüklü) karbon karası nanoparçacıklarındaki kusurlara (negatif yüklü) çekilmesini sağlayarak, sonuçta elde edilen malzemenin hem düşük maliyetli hem de karbondioksit indirgemesi için yüksek derecede seçici olmasını sağladı.
Wang “Şu anda üretebileceğimiz en iyi gramdır, ancak daha önce sadece parti başına miligram üretebildik. Ama bu sadece sahip olduğumuz sentez ekipmanı ile sınırlıdır. Daha büyük bir tankınız olsaydı, bu katalizörden kilogram hatta ton bile kazanabilirdiniz.”
Wang; “İleriye dönük olarak, sistemin özellikle kararlılıkla ilgili olarak üstesinden gelmek için bazı zorlukları var.Bunu ekonomik veya çevresel bir etki yaratmak için kullanmak isterseniz, binlerce saat kesintisiz çalışmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Şu anda, onlarca saat boyunca bunu yapabiliriz, bu yüzden hala büyük bir boşluk var. Ama bu problemlerin hem karbondioksit indirgeme katalizörü hem de su oksidasyon katalizörünün daha ayrıntılı bir analizi ile ele alınabileceğine inanıyorum.”
Wang, “Karbon monoksit özellikle yüksek değerli bir kimyasal ürün değildir. Ekibim ayrıca, daha fazla olasılık keşfetmek için çeşitli bakır bazlı katalizörler geliştirdi. Bu da karbon dioksiti daha değerli olan ürünlere dönüştürebilir.”
Sonuç olarak Wang,endüstrinin artık atmosfere salınan karbondioksiti yakalayabileceği ve faydalı ürünlere dönüştürebileceği günün yakın olduğunu belirtti.
*Reaktant: Kimyada ayıraç, belli bir bileşik ile karakteristik bir reaksiyona girebilen, ve bu sayede o bileşiğin varlığını hatta miktarını belirlemeye yarayan ve reaksiyondan ürün üretmeye yarayan bir bileşiktir.
**Karbon karası: Geleneksel olarak tahta veya kemik gibi organik malzemeleri yakarak üretilen ve yaygın olarak kullanılan siyah pigmenttir. Tamamen karbondan oluşur ve görünür ışık bandında hiç ışık yaymadığından siyah gözükür.
