Kimyagerler, karbon dioksiti (CO₂) yakalayıp metana dönüştürmenin yeni bir yolunu geliştirdi. Bu yöntem, gelecekte gaz emisyonlarının yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen elektrik kullanılarak alternatif bir yakıta dönüştürülebileceğini gösteriyor.
Karbon dioksit, enerji santralleri, fabrikalar ve çeşitli ulaşım araçları tarafından salınan, Dünya’nın ısınmasında büyük rol oynayan bir sera gazıdır. Atmosferdeki varlığını azaltmayı amaçlayan tipik karbon yakalama sistemleri, CO₂‘yi diğer gazlardan izole ederek ve onu yararlı ürünlere dönüştürerek karbondioksit emisyonlarını düşürmeye çalışır. Ancak, bu işlemler büyük miktarda enerji gerektirdiği için endüstriyel ölçekte uygulanması zordur.
Ohio State Üniversitesi’nden kimyager Tomaz Neves-Garcia liderliğindeki araştırma ekibi, karbon dioksiti doğrudan metana dönüştürerek bu enerji sorununa çözüm getirdi. Bu işlemde, özel bir nikel bazlı katalizör kullanıldı. Ekip, nikel atomlarının elektrik yüklü bir yüzeye yerleştirilmesiyle karbamatı (yakalayıcı formdaki karbon dioksit) doğrudan metana dönüştürmeyi başardı.
Neves-Garcia, “Düşük enerjili bir molekülden yüksek enerjili bir yakıt üretiyoruz.” diyerek yöntemin enerji tasarrufu açısından önemini vurguladı. Geleneksel yöntemlerde CO2 önce yakalanıp ardından farklı adımlarda dönüştürüldüğünü belirten araştırmacı, bu yeni yöntemin bu adımları aynı anda gerçekleştirerek enerji tasarrufu sağladığını söyledi.
En önemlisi, bilim adamlarının karbon döngüsü hakkında bildiklerini yeniden çerçevelemeye yardımcı oluyor ve daha hızlı ve daha verimli iklim azaltma teknolojileri için daha karmaşık stratejilerin geliştirilmesi için önemli bir adım teşkil ediyor.
Neves-Garcia, “Karbon yakalama ve dönüştürme için mümkün olan en düşük enerjiyi harcamaya odaklanmamız gerekiyor. Bu nedenle, tüm yakalama ve dönüştürme adımlarını bağımsız olarak gerçekleştirmek yerine bunları tek bir adımda birleştirebilir, israf edilen enerji süreçlerini atlayabiliriz.” dedi.
Birçok karbon yakalama yönteminin çok yeni olduğunu ve çeşitli alanlardan araştırmacıların bunları geliştirmek için çalıştığını belirtti. Bununla birlikte, bu alanın umut vaat ettiğini söyledi.
Yenilenebilir elektrik kullanarak karbondioksiti yakıta dönüştürmek, karbon döngüsünü durdurma potansiyeline sahiptir. Örneğin, metan yakıldığında enerji üretilir ve karbondioksit salınır. Bu karbon dioksit yakalanıp tekrar metana dönüştürüldüğünde, enerji üretimi süreklilik kazanırken dünyanın ısınmasına katkıda bulunmamış olur.
Bu çalışmada araştırmacılar, karbamatı metana dönüştürmek için elektrokimya yöntemini kullandıklarını ve bunun bir ilk olduğunu açıkladılar. CO2’nin yararlı ürünlere dönüştürülmesi için geçmişte çok sayıda çalışma yapılsa da çoğu yalnızca karbon monoksit üretmeyi başardı.
Neves-Garcia, “Metan ilginç bir ürün, ancak en önemli nokta bu yöntemin yakalanan CO2’yi diğer ürünlere dönüştürmek için daha fazla sürecin geliştirilmesine kapı açmasıdır.” dedi.
Araştırma ekibi, diğer temiz enerji alternatiflerini keşfetmeye devam etmeyi planlıyor. Amaçları, sürdürülebilir karbon yakalama yolları yaratılmasına ilham vermektir.
Neves-Garcia, “Her şey enerjiye dayanıyor ve bu alanda daha fazla enerji tasarrufu sağlamak için büyük bir heyecan ve çaba var.” diyerek çalışmaların önemini vurguladı.
Bu çalışmaya Ohio State Üniversitesi, Sao Paulo Üniversitesi, Case Western Reserve Üniversitesi, Yale Üniversitesi ve Southern University of Science and Technology gibi kurumların bilim insanları katkıda bulundu.
Kaynaklar:
- phys.org/news/2024-11-carbon-emissions methane-fuel-method.html
- Tomaz Neves Garcia Integrated Carbon Dioxide Capture by Amines and Conversion to Methane on Single Atom Nickel Catalysts Journal of the American Chemical Society (2024).
Haberi Derleyen: Selin Karavul – Çukurova Üniversitesi Fizik Bölümü Öğrencisi
