Önemli bir sera gazı olan karbon dioksitin (CO2) sıvı yakıt olarak kullanılması sürdürülebilir ve alternatif enerji çalışmalarında anahtar çözümlerden biri olarak ortaya çıkabilir.

Birçoğumuzun bildiği gibi, bitkiler fotosentez yolu ile güneş ışığını, karbon dioksiti ve suyu , şeker ve diğer çok karbonlu moleküllere çevirmekte ve bunları hücresel aktivitelerde kullanmaktadır. Dolayısı ile, CO2 modern yaşamımızda önemli bir yeri olan fosil yakıtlara hem hammadde olmakta hem de fosil yakıtların kullanımı (yanması) sonucu bir yan ürün olarak ortaya çıkmaktadır. Kararlı ve oksijene olmuş karbon bileşimlerinden (CO2 veya karbon monoksit CO gibi) sentetik sıvı yakıtlar üretebilmek doğadaki fotosentezin bir benzeri olduğu gibi yapay sistemler için arzulanan bir dönüşümü temsil etmektedir. 

 

C1 to C2: Connecting carbons by reductive deoxygenation and coupling of CO Credit: Kyle Horak and Joshua Buss/Caltech - See more at: http://www.caltech.edu/news/toward-liquid-fuels-carbon-dioxide-49074#sthash.6ul9BJI0.dpufSon yüzyıl boyunca, Fischer-Tropsch prosesi olarak bilinen kimyasal bir yöntem hidrojen gazi (H2) ve CO’yu sıvı yakıtlara çevirmek için kullanılmıştır. Buna rağmen, bu yöntemin çalışma sistemi henüz tam olarak anlaşılamamış ve bu yöntem fotosentezden farklı olarak oldukça yüksek basınca ve sıcaklığa ihtiyaç duymaktadır.

Son zamanlarda sıvı yakıtların üretimi için oksijene olmuş karbon bileşimlerinden alternatif dönüşüm kimyası üzerine çalışmalar raporlanmıştır. Bakir elektro katalizörü esliğinde, CO2 ve CO, çok karbonlu ürünlere dönüştürülebilmektedir. Bu işlem orta derecede koşullarda (fazla basınca ve sıcaklığa ihtiyaç duymadan) gerçekleştirilebilmekle birlikte, işlemin nasıl geliştiğine dair henüz tatmin edici bir cevap bulunmamaktadır.

Caltech Üniversitesinden kimya profesörü Theo Agapie ve doktora öğrencisi Joshua Buss, CO’dan hidrokarbonlara dönüşüm surecinin ilk aşamalarının nasıl gerçekleşmiş olabileceğine dair bir model sistem geliştirdiler. Nature dergisinde yayınlanan bu araştırmanın sonuçları atmosferdeki birikmiş CO2’yi sıvı yakıta çevirecek (böylece fazla CO2’nin negatif etkilerini ortadan kaldıracak) teknolojilerin geliştirilmesi için bir temel oluşturmaktadır.

CO2’yi CO’ya çevirecek metotlar hâlihazırda var olmasına rağmen, çok önemli ve bir sonraki aşama olan CO’nun ayrıştırılarak (oksijenin ayrıştırılması) karbonların hidrokarbonlara dönüşmesi (C-C bağlarının tesisi) oldukça zor bir asama olarak biliniyor.

Agapie ve Buss çalışmaları esnasında, CO molekülünü aktif hale getirip ayrışmasını sağlayacak olan bir veya daha fazla destek molekülü bağlanmış molibden bazlı yeni bir geçiş metal kompleksi geliştirdiler. Bu geçiş metal kompleksinin kademeli olarak indirgenmesi CO molekülündeki C-O bağlarında ciddi bir zayıflamaya neden oluyor. Bağlar zayıflatıldıktan sonra proton taşınması amacı ile kullanılan silikon bazlı  reaktif  bir madde ile C-O bağları tamamen kırılıyor.

Bu ayrışma işlemi sonucunda bir metale bağlanmış tek bir karbon atomundan oluşan ve hemen ardından başka bir metal kompleksine tutunmuş başka bir CO molekülü ile bağ kuran “teminal karbit” oluşuyor.

Çalışmayı yapan araştırmacılar, karbitlerin bir ara kimyasal olarak CO ayrışmasında zaten önerilmiş olmasına rağmen, karbit kimyasının bu ayrışmadaki rolünün ilk defa gösterildiğini söylüyorlar. C-C bağının oluşmasından hemen sonra metal kompleks C2’den ayrılıyor. Sonuçta bu işlem iki tane CO molekülünü bir etanol türevine çevirmekte ve bu çevrime oda sıcaklığından bile daha düşük sıcaklıklarda devam edebilmektedir.

Henüz elde edilen etanol türevi yakıt olarak bir işe yaramasa da, bu türevin üretimi gelecekte CO2’den üretilebilecek sentetik hidrokarbon yakıtlarına önayak olacak bir asama olarak kaydedildi. Araştırmacılar şimdi bu öncül çalışmadan yola çıkarak, burada sunulan prosesi geliştirme hedefindeler. Araştırmada yer alan doktora öğrencisi Buss “bu yeni yaklaşımımızın daha pratik katalitik sistemlerin geliştirilmesine ön ayak olacağını ümit ediyorum” diyor. 

KAYNAK:

http://www.caltech.edu/news/toward-liquid-fuels-carbon-dioxide-49074

Türkçe'ye çeviren: Abdullah Kaya

 


Yorum eklemek için üye girişi yapmalısınız.