Yeni Keşfedilen Katalizör, CO2'yi Yakıta Dönüştürme Verimliliğini Önemli ölçüde Artırıyor

Atmosferimizdeki fazla karbonu temizlemek için çok uzun yıllar sürecek vaktimiz yok, ancak kimyadaki ilerlemeler, bu süreci hızlandırmamıza yardımcı olabilir.

Stanford Üniversitesi'ndeki kimya mühendisleri tarafından geliştirilen teknoloji, atık CO2'yi ve belli bir dozda hidrojeni, yakıt kaynağı olarak hizmet edebilecek olan etan, propan ve hatta bütan zincirlerine dönüştürüyor.

Stanford Üniversitesi'nde kimya mühendisi olan Matteo Cargnello, "Temelde benzin üretebiliriz" diyor.

Son yıllarda, karbonu havadan çekmenin ve yakıt, plastik gibi sentetik malzemeler gibi insanların kullanabileceği bir şeye dönüştürmenin ekonomik yollarını bulma çabaları devam ediyor.

Buradaki zorluk, her yıl atmosfere pompaladığımız karbonda bir boşluk yaratacak bir şey yapmaktır. Bu, her moleküle mümkün olduğu kadar çok karbonu hapsederek, ucuza ölçeklenebilen hızlı bir süreç anlamına gelir.

Cargnello, "Mümkün olduğunca fazla karbon yakalamak için en uzun zincirli hidrokarbonları istiyorsunuz. 8 ila 12 karbon atomlu zincirler ideal olacaktır" diyor.

Mevcut teknolojiler bu hedefe yaklaşmak için mücadele ediyor. Zincir ne kadar uzun olursa, o kadar fazla ısı ve basınç gerekir, bu da süreci daha az verimli ve daha pahalı hale getirir.

Cargnello ve ekibi araştırmalarında organik polimerler üzerine odakladılar. Bunlar karbondioksit ve hidrojenin zincirlerdeki reaktivitesini en üst düzeye çıkarmak için gereken yapı türüne uyacak şekilde kolayca ölçeklenebilen gözenekli malzemelerdir.

Süreci hızlandırmak için etkili bir katalitik metal (bu durumda titanyum oksitle birleştirilmiş rutenyum elementi) kullanan araştırmacılar, polimerin gözenek yapılarını modelleyerek verimliliği artırabilirler. Bu yöntemi geliştirerek, yüksek moleküler ağırlıklı karbon zincirlerinin devrinde 10 kat artış gösterdiler.

Dikkat çekici bir şekilde, dört karbon uzunluğundaki bütan zincirlerinin üretim hızı, katalizörün belirli bir tür gözenekli organik polimerle kaplanmasıyla 1.000 kat arttı.

Cargnello'nun laboratuvarında doktora adayı olan kimya mühendisi Chengshuang Zhou, "Kaplanmamış bir katalizör yüzeyinde çok fazla hidrojenle kaplanır ve bu da karbonun bağlanacak diğer karbonları bulma yeteneğini sınırlar" diyor. "Gözenekli polimer, karbon-hidrojen oranını kontrol eder ve aynı reaksiyonlardan daha uzun karbon zincirleri oluşturmamıza izin verir."

İdeal olarak, atmosferden alabileceğimiz herhangi bir karbon, sonsuza kadar kilitlenmelidir. Karbon nötr yakıtlar, atmosferik karbon için basitçe bir dönüş tarzı yaratma pahasına, bu tür teknolojinin kendi masraflarını karşılamasının ekonomisini ele almaya yardımcı olabilir.

Oda sıcaklığında hızla buharlaşıp gaza dönüşmesi ve daha küçük zincirler gibi atmosfere sızması daha az olası olan daha fazla bütan üretme adımı önemli bir adımdır.

Yine de daha fazla araştırma ile, bu tür bir kimyasal süreç, güvenli bir şekilde saklamak isteyeceğimiz daha kalıcı yapılara dahil edilebilecek daha kararlı hidrokarbon formları üretebilir.

Tabii ki doğanın karbonu çekip biyolojik materyallere paketlemeye yönelik çözümü her zaman bir numaralı öncelik olacaktır. CO2'yi bitkilere benzer şekilde hapsetmek gibisi yoktur.

Ancak bu, fosil yakıtlara olan bağımlılığımızdan er ya da geç kurtulmamıza yardımcı oluyorsa, bu, takip etmeye değer bir çözümdür.

Bu araştırma Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlandı.