Günümüzde iklim değişikliğini yavaşlatma çalışmaları genellikle atmosfere dağılan karbondioksit miktarını azaltmaya yoğunlaşan tekniklere ağırlık verilerek yapılıyor. Bunun için kil, genleri özel biçimde ayarlanmış bakteriler, memzym gibi yarı metal - yarı organik sistemlerle karbonu taşlaştırmak gibi ilginç yollarla havadan söküp ayırmak için her yolu deniyoruz. İşte bu çalışmalara benzer bir tanesi de karbonu yakalayıp hidrokarbona dönüştürerek sıvı yakıt olarak kullanma fikri üzerine yoğunlaşıyor.
Bu amaçla Rice araştırmacıları tarafından keşfedilen NGQD, şaşırtıcı şekilde oldukça verimli bir elektrokatalizör etki gösteriyor. Bu materyal sadece tek atom kalınlığında, birbirine bir kaç nanometre aralıkta dizilmiş ince bir grafen tabakasından yapılıyor. Tamamen karbondan oluşan bu grafen noktaları, CO2'yi elbette kendiliğinden dönüştürmüyor. Ekip bu dönüşümü başlatması için karışıma bir miktar azot atomu ilave ediyor. Böylece dışarıdan elektrik akımı ve karbondioksit vermeye başlayınca bu ikili, kimyasal bir reaksiyonun tetiklenmesine neden oluyor.
Karbon normalde bir katalizör değildir. Aklımızı kurcalayan en büyük soru, uyguladığımız dopingin neden bu kadar etkili olduğuydu. Altıgen biçimli grafit kafeslerin içine eklenince azotun yerleşebileceği bir çok konum bulunuyor ve her bir konumda farklı bir katalizör aktivitesi gerçekleşmek zorunda. Böylece ortaya çözülmesi gereken bir bulmaca çıkmış oluyor. İnsanlar son 10 yıldır bu konu hakkında bir ton araştırma içinde bulunmuş olsa da bulmaca henüz çözülebilmiş değil. Pulickel Ajayan, takım lideri
Nasıl çalıştığı konusu şimdilik gizemini koruyacak olsa da alınan sonuçlar umut vadediyor. Birkaç materyal elektrokatalizör görevi görmesi için test edildi ve içlerinden bakır, finale kalan aday olarak yarışmayı tamamladı. Ancak yarışın verimlilik tarafında NQGD'ler bakır ile başa baş kapasitede. Üstelik ortama salınan karbondioksit %90 oranında yakalanıyor ve bunun da %45'i yakıt olarak kullanılabilen etilen ve etanole dönüştürülebiliyor. NQGD'ler bu döngüyü uzun bir süre boyunca bozulmadan koruyabiliyorlar.
Ajayan;
Sonuçlar şaşırtıcı çünkü insanlar neredeyse her türlü katalizörü denese de bakır gibi etkili olan pek fazla seçenek olmadığı için başarısız olundu. Bence bulduğumuz şey temelde oldukça ilginç çünkü karbondioksiti kıymetli başka ürünlere dönüştürmek için bundan sonra ne yapmamız gerektiği ve nereye bakmamız gerektiği hakkında bize ışık tutacak.
Laboratuvar deneyleri her zaman ticari sonuçlar verecek diye bir kural yok. Araştırmacılar bu NGQD'lerin günlük hayata dahil olabilmesi için biraz daha zamana ihtiyaç olduğunu söylüyorlar. Halihazırda yakıt üreten endüstriyel uygulamalar, elektrokatalizör yerine ihtiyaca yetecek ölçekte üretime izin veren termal katalizörler kullanıyor.
Bu nedenle, yakın bir gelecek için konuşmak gerekirse, işletmeler yüksek miktarda yakıt üretmek için bu yöntemi tercih etmeyecektir. Ancak elektrokatalizörler lab. ortamında kullanışlı olduklarını ispat ettikleri için daha verimli elektrokatalizörler üretebileceğimizi fark etmiş olduk.
Ekip bundan sonra kullanılması gereken optimum azot miktarını bulmaya çalışacak ve böylece karbondioksitten üretilen yakıt miktarını arttırmayı deneyecekler.
Araştırma Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Kaynak: Rice Üniversitesi
#bilim #teknoloji #karbon #çevre #enerji #küresel ısınma