Kolay kimya

DoğalbirmalzemeolanZeolitbüyüktesislergerektiren kimyasalsüreçlerinkolaycagerçekleştirilmesinisağlayacak.

Popular Science (Turkey) - - İÇINDEKILER -

ATIKLARDANYAKITÜRETMEKMÜMKÜN.ANCAKŞUANA KADARORGANIKATIKLARIYAKITADÖNÜŞTÜRMEKEKONOMIKBAKIMDANMANTIKLIDEĞILDI.

Bunun için çok fazla enerji ve çok yüksek sıcaklık gerekiyor. MünihTeknikÜniversitesinden(TUM)araştırmacılar yepyeni bir katalizör konsepti kullanarak, kimyasal süreçteki önemli bir adımın enerji ve sıcaklık gereksinimini hatırı sayılır ölçüde azaltmayı başardılar. İşin hilesi ne mi? Tepkimeyi çok sıkışık bir yerde, zeolit kristallerinin içinde yapmak.

Rüzgâr, su ve güneşten enerji elde eden tesisler sayesinde elektrik üretimi giderek merkezi olmaktan çıkıyor. “O yüzden kimyasal üretimi de merkezi olmaktan çıkarmak mantıklı” diyor üniversitede Teknik Kimya Bölümü’nün başı olan Profesör Johannes Lercher. “Teorik olarak, her belediye kendi yakıtını ya da gübresini üretebilir.”

Bugüne kadar böyle bir şey yapmak olanaklı değildi çünkü kimyasal süreçler yerel yenilenebilir enerji kaynaklarının sağlayamayacağı kadar çok enerji gerektiriyordu. “O yüzden kimyasalların dağıtık üretiminin temelini atacak ve gereksinimleri yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanabilecek yeni süreçler bulmayı hedefledik” diyor aynı zamanda Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı’nda Entegre Kataliz Enstitüsü’nün müdürü olan bilim insanı.

Lercher’in ekibi kimyasal üretimde bir dönüm noktasının ön şartını yerine getirdiler ve laboratuvarda, karbon-oksijen bağlarını asidik sulu çözeltide koparmak için gereken sıcaklığın, zeolit kristalleri sayesinde ciddi oranda aşağı çekilebildiğini kanıtladılar. Bu süreç aynı zamanda, zeolit kristallerinin kullanılmadığı senaryodan çok daha hızlı işliyor.

Doğayımodelalıyor

Yeni sürecin geliştirilmesinde doğa model alınmış. Biyolojik sistemlerde yüzeyinde küçük boşluklar olan enzimler kimyasal süreçleri hızlandırıyor.

“Bu biyolojik işlevleri or- ganik kimyaya nasıl uyarlayabileceğimizi düşündük” diyor Lercher. “Tepkimeyi hızlandıracak, uygun katalizörler ararken de zeolitlere rastladık. Bunlar kimyasal tepkimelerin enzim ceplerinde olduğu gibi sıkışık koşullarda gerçekleşebileceği küçük oyuklara sahip kristaller.”

Köşeye sıkışmış hidronyumiyonları

İyi ama dar alan gerçekten tepkiselliği artırıyor mu? Lercher’in ekibi bu soruyu yanıtlamak için karbon bileşiklerinin asitlerle bir kapta girdiği tepkimeyi, zeolitlerde girdiği tepkimeyle karşılaştırdı. Sonuçta tepkisel moleküllerin, örneğin alkollerin asitlerin hidronyum iyonlarıyla kristal boşluklarında buluştuğu zaman tepkimenin 100 kata varan hızlarda ve 100 dere- cenin hemen üstündeki sıcaklıklarda gerçekleştiği görüldü.

“Deneylerimiz zeolitlerin en az enzimler kadar etkili katalizörler olduğunu ortaya koyuyor. İkisi de tepkimelerin gerektirdiği enerji düzeylerini ciddi biçimde düşürüyor” diyor Lercher. “Oyuklar ne denli küçükse kataliz etkisi o kadar artıyor. En iyi sonuçları çapı bir nanometrenin altındaki oyuklarda aldık.”

Kertenkele,mumlarvezeolit

İyi ama dar alanlar neden moleküllerin tepkiselliğini artırıyor? “Tepkimeyi iyileştiren kuvvet, mumun masanın üstüne yapışmasını ve gekoların tavanda yürümesini sağlayanla aynı kuvvet” diyor Lercher. “İki yüzey arasındaki temas noktası ne kadar fazlaysa tutunma o kadar fazla olur. Deneylerimizde, sulu bir çözelti içinde yer alan organik mole- küller resmen zeolitin oyuklarına yapışıyor.”

Böylece oyukların içindeki hidronyum iyonlarının bir tepkime ortağına çarpma olasılığı artıyor. Sonuçta kimyasal tepkime daha hızlı ve daha az enerji girdisiyle gerçekleşmiş oluyor.

Çöptenyakıta

Alkol gibi organik moleküller hidronyum iyonlarıyla karşılaştığında oksijen yitiriyor. Bu da süreci organik atıklardan elde edilen biyo yağın yakıta dönüştürülmesinde ideal hale getiriyor. Elbette yeni sürecin gerçek hayatta kullanılması için zaman geçmesi gerekiyor. “Hâlâ işin temelleri üzerinde çalışıyoruz” diyor Lercher. “Bunları, merkezi olmayan ve büyük ölçekli tesis gerektirmeyen yeni kimyasal üretim süreçleri için kullanmayı umuyoruz.”

Zeolit katalizi, organik atıktan biyoyakıt üretme kimyasal sürecinin önemli bir adımında ihtiyaç duyulan sıcaklık ve enerjiyi hatırı sayılır oranda azaltıyor. Fotoğrafta Profesör Lercher’in ekip üyeleri Dr. Yue Liu, Teresa Schachtl ve Daniel Melzer, TUM Kataliz Araştırma Merkezi’ndeki laboratuvarda çalışırken görülüyor.

Newspapers in Turkish

Newspapers from Turkey

© PressReader. All rights reserved.