Karbondioksit, Uzun Ömürlü Karbon Nano Elyaflara Dönüştürülebilecek

ABD Enerji Bakanlığı Brookhaven Ulusal Laboratuvarı ve Columbia Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, karbondioksiti (CO₂) çok çeşitli benzersiz özelliklere ve birçok potansiyel uzun vadeli kullanıma sahip karbon nano elyaflara dönüştürmenin yöntemini geliştirdi. Bu yöntem, dönüşüm için tandem elektro-katalitik ve termo-katalitik reaksiyonları kullanıyor.

Ekip, karbon emisyonlarını dengelemek ve hatta negatif karbon emisyonları elde etmek için karbonu yararlı, katı formda başarılı bir şekilde kilitleyebilecek süreçte nispeten düşük sıcaklıklarda ve ortam basınçlarında çalışan tandem elektrokimyasal ve termokimyasal reaksiyonları kullanıyor.

Brookhaven Laboratuvarı’ndaki ortak göreviyle Columbia’da Kimya Mühendisliği Profesörü olan ve araştırmayı yöneten Jingguang Chen: “Örneğin karbon nano elyafları karbonu en az 50 yıl ve potansiyel olarak daha uzun süre kilitleyecek çimentoyu güçlendirmek için kullanabilirsiniz.” dedi.

Bonus olarak bu yöntem, aynı zamanda umut verici bir alternatif yakıt olarak hidrojen gazı (H2) da üretiyor.

İklim değişikliğiyle mücadele etmek için CO₂ yakalama veya başka malzemelere dönüştürme fikri yeni olmamakla birlikte sadece CO₂ gazını depolamak sızıntılara yol açabiliyor ve birçok CO₂ dönüşümü hemen kullanılan karbon bazlı kimyasallar veya yakıtlar üretiyor, bu da CO₂‘yi atmosfere geri salıyor.

CO₂, Katı ve Kullanışlı bir Forma Dönüşecek

“CO₂‘yi katma değerli, biz onu katı ve kullanışlı bir forma dönüştürmeye çalışıyoruz.” diyen Chen: “Bununla birlikte karbonu karbondioksitten çıkarmak ve bu ince ölçekli yapılarda bir araya getirmek basit bir mesele değil, doğrudan ısıya dayalı bir işlem. 1.000 santigrat dereceyi aşan sıcaklıklar gerektiriyor, bu da büyük ölçekli CO₂ azaltımı için çok gerçekçi görünmüyor. Buna karşın biz, çok daha pratik ve endüstriyel olarak ulaşılabilir bir sıcaklık olan yaklaşık 400 santigrat derecede gerçekleşebilen bir yöntem ortaya çıkardık.” dedi.

İşin püf noktası, reaksiyonu aşamalara ayırmak ve moleküllerin bir araya gelip reaksiyona girmesini kolaylaştıran iki farklı türde katalizör malzeme kullanmak oldu.

Brookhaven Laboratuvarı ve Columbia araştırma bilimcisi Zhenhua Xie: “Reaksiyonu birkaç alt reaksiyon adımına ayırırsanız reaksiyonun her bir parçasının çalışmasını sağlamak için farklı türde enerji girdisi ve katalizörler kullanmayı düşünebilirsiniz.” dedi.

İlk adımda, grup karbon üzerine desteklenen paladyumdan yapılmış ticari olarak mevcut bir elektro-katalizör kullandı ve daha sonra demir-kobalt alaşımından yapılan ısıyla aktif hale gelen bermo-katalizöre dönüştü. Chen sözlerini şöyle noktaladı: “Elektro-kataliz ve termo-katalizi birleştirerek bu tandem süreci tek başına her iki süreçle de elde edilemeyecek şeyleri elde etmek için kullanıyoruz.”