Yapay Yapraktan Temiz Gaz Üretimi

Fosil yakıtlardan elde edilen ve yaygın olarak kullanılan gaz; artık yalnızca güneş ışığı, karbondioksit ve su kullanan 'yapay yapraklar' tarafından başarı ile üretilebilecek.

Fosil yakıtlardan elde ettiğimiz ve yaygın olarak kullandığımız gaz; artık yalnızca güneş ışığı, karbondioksit ve su kullanan 'yapay yapraklar' tarafından başarı ile üretilebilecek ve bu gelişmenin petrole alternatif olarak sürdürülebilir sıvı yakıt kaynağını oluşturabileceği umuluyor.

Güneş yakıtları için karbonsuz setler yeni kilometre taşımızı oluşturuyor. University of Cambridge'ten araştırmacılar da bu sistemlerin sentez gazı veya 'SynGas' adı verilen ve hem bsait hem de sürdürülebilir şekilde üretilebilen gazı üretebildiğini gösterdi.

Fosil yakıtlar yerine, yeni yapay yaprak güneş ışığından besleniyor ve bulutlu veya kapalı günlerde bile çok yüksek bir verimlilik ile çalışabiliyor. Sentez gazı üreten mevcut endüstriyel sistemlerden farklı olarak, yeni yapay yapraklar atmos fere karbondioksit de eklemiyor. Nature Materials'ta yayımlanan makalede belirtildiği üzere fotosentezden ilham alınarak, Profesör Erwin Reisner ve arkadaşları tarafından üretilen yapay yapraklar; mevcut düzende hidrojen ve karbonmonoksit karışımlarından üretilen sentez gazını sürdürülebilir bir teknik ile üretmemizi sağlıyor.

Global karbon döngüsüne temizleyici bir katkı da sunması beklenen bu yapay yapraklar; her gün yakıtlardan gübre teknolojisine, plastiklerden ilaç sanayiine kadar birçok alanda yararlandığımız sentez gazını sürdürülebilir temiz yakıt olarak bize sunmaya hazır.

Bahsi geçen yapay yapraklarda doğal olarak bulunan kobalt elementinden yapılma katalizörler ile birleşmiş iki ışık emici bulunuyor. Bunlar tıpkı bitkisel yapraklardaki güneş ışığını emen moleküller gibi çalışıyor. Suya batırıldığında katalizörlerden biri oksijen üretmek için diğer de karbondioksidi ve suyu indirgeyerek karbonmonoksit ve hidrojen karışımı oluşturuyor.

Düşük ışık seviyelerinde dahi verimli biçimde çalışan bu sistemin, az güneş ışığı alan ülkelerde dahi verimli yakıt ve enerji üretimine sürdürülebilir bir kaynak yaratacağı düşünülüyor. Üniversitenin Kimya Bölümü'ne bağlı olan Christian Doppler Laboratory for Sustainable SynGas Chemistry'de yürütülen çalışmanın Avusturya hükümeti ve Avusturyalı petrokimya firması OMV tarafından desteklendiği duyuruldu.

Başka 'Yapay yapraklar' da geliştirildiğini biliyoruz ama bunlar sadece hidrojen üretebiliyor. Cambridge araştırmacıları; yaptığı açıklamalarda, sentez gazını sürdürülebilir şekilde üretebilen yapay yaprağı geliştirebilmelerini sağlayan leyin kullandıkları materyal ve katalizör kombinasyonu olduğunu belirtti.

Son teknoloji gelişmiş perovskit ışık emicileri yüksek fotovoltaj ve elektrik akımı üreterek karbondioksitin karbonmonoksite indirgendiği kimyasal reaksiyonu yürütecek enerjiyi sağlıyor. Bu materyal de silikondan ve boya ile ışığa duyarlı hale getirilmiş absorbe edicilere oranla verimi çok büyük oranda artırıyor. Yine platin ve gümüş yerine kobaltı moleküler katalizör olarak kullanan araştırmacılar hem düşük maliyetli hem de karbonmonksit üretmekte diğer katalizörlerden daha başarılı.

Sıvı yakıtların yapıtaşı olarak hali hazırda kullanılan sentez gazının, petrole ve dolayısıyla benzine alternatif olarak sıvı yakıt yapmak üzere -üstelik sadece karbondioksit ve sudan tek bir aşamada- üretilebilmesi çok büyük bir enerji avantajı sağlıyor.

Temiz, yenilenebilir ve sürdürülebilir sentetik petrol benzeri sıvı yakıt üretilebilmesi, rüzgar ve diğer fotovoltaik enerji üretim tekniklerine ek ve alternatik olarak -global ihtiyacın yalnızca dörtte birine yeten elektriğe ek- çok güçlü bir aday olarak görülüyor.

Kaynak: Virgil Andrei, Bertrand Reuillard & Erwin Reisner. Bias-free solar syngas production by integrating a molecular cobalt catalyst with perovskite–BiVO4 tandems. Nature Materials"; https://www.nature.com/ articles/s41563-019-0501-6