Kimyagerler, Havadaki Karbondioksit Yakalamaya Sürdürülebilir Bir Yaklaşım Geliştirdi. Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı Enerji Bölümü’ndeki kimyagerler, doğrudan havadan karbondioksit (CO2) yakalamanın pratik ve enerji açısından verimli bir yöntemini geliştirdiler.
Çalışmayı tasarlayan ve yöneten ORNL’den Radu Custelcean, “Atmosferden sera gazı çıkarılması için negatif emisyon teknolojileri iklimi istikrara kavuşturmak için temel olarak kabul ediliyor. Direkt hava yakalama yaklaşımımız enerji açısından sürdürülebilir bir negatif emisyon teknolojisinin temelini oluşturmaktadır” diyor.
Bu çalışma, CO2 emiliminin hızını ve kapasitesini önemli ölçüde artıran ve hem amino asit sorbenti hem de guanidin bileşimini tamamen geri dönüştüren iki zamanlı bir işlemle geliştirildi.
CO2 emisyonlarını direk kaynağından azaltmak, atmosferden emisyonları geri almaktan daha ucuz ve kolaydır. Ne olursa olsun, ortalama küresel sıcaklıktaki artışı 2 derece C (~ 4 derece Fahrenhayt) olarak sınırlamak için CO2’nin doğrudan havadan yakalanması gibi büyük ölçekli teknolojilerin kullanılması gerekli görülmektedir.
Çalışma eikibinden Neil Williams,”Isının 2 derece C’ye kadar sınırlandırılması, atmosferden milyarlarca ton veya gigaton CO2 çekilmesini gerektirecektir. Prensip olarak bunu ağaçlar yapabilirdi. Ancak, bu ölçekte CO2 yakalamak için, “Hindistan’ın büyüklüğündeki bir yüzeye ağaç dikmeniz gerekiyor. Endüstriyel yakalayıcılar yılda bir gigaton CO2’in yakalanması, Hawaii adasından daha az bir alan olan yaklaşık 7.000 kilometre kare (~ 2.700 mil kare) gerektirir,”diyor.
Williams ve Flavien Brethomé’in çalışması, amino asitleri su ile karıştırarak sorbentin havadaki CO2’yi almasını sağladı. Amino asitler, endüstriyel CO2 gaz yıkayıcılarında kullanılan kostik sodyum, potasyum hidroksitler veya aminler gibi sorbentlerden daha güvenlidir.
Bilim insanlarının geliştirdiği yöntemde, sıvıya emilim olduğunda, CO2 bir bikarbonat tuzu oluşturur. Ekipten Charles Seipp, negatif yüklü iyonları bağlayabilen guanidinleri tasarladı ve sentezledi. Williams ve Brethomé, Seipp’in guanidin bileşiğini bikarbonat içeren yüklü amino asit sorbent çözeltisine ekleyerek, çözelti içinde çökelmiş ve geri dönüştürülebilen amino asit sorbentini yeniden meydana getiren çözünmez bir karbonat tuzu oluşturur.
Çalışmanın kritik noktası, her kimyasal reaksiyonu yürütmek için ne kadar enerjiye ihtiyaç duyulduğunu belirleyen, Custelcean ve Michelle Kidder tarafından yapılan sürecin kapsamlı bir termodinamik analizi idi. CO2 bir guanidin karbonat katısına bağlandığından, 800 derecenin üzerindeki sıcaklıklar gerektiren mevcut yakalama teknolojilerinde kullanılan inorganik tuzlara göre çok daha düşük sıcaklıklarda (80–160 derece veya 176–320 derece F) serbest bırakılabilir. Yine de analiz, guanidin karbonat kristallerinden CO2 salınması için gerekli olan ısının hala önemli olduğunu gösterdi.
Toplam süreci enerji açısından sürdürülebilir kılmak için Custelcean konsantre güneş enerjisi kullanmaya karar verdi. Güneş ışınlarını yoğunlaştırmak için normalde parabolik bir ayna kullanarak yemek pişirmek için kullanılan güneş enerjili bir fırın aldılar. Guanidin karbonat kristalleri, solar fırının içindeki bir tepsiye konuldu ve CO2, geri dönüşüm için guanidin bileşiğini yeniden oluşturan bir işlemde 2 dakika gibi kısa bir sürede serbest bırakıldı.
İleriye dönük olarak, araştırmacılar daha basit, daha verimli guanidin bazlı sorbentler tasarlamak ve doğrudan hava yakalama sürecinin yapısal, termodinamik ve mekanik yönlerini daha iyi anlamak istiyorlar.
Custelcean, “Şu ana kadar yaptığımız tüm kristaller, karbonat anyonlarını nemlendiren suyu içerir. C02’yi serbest bırakmaya çalıştığınızda, suyu da desorbe etmelisiniz ve bu enerjinin çoğunu alıyor. CO2’yi ‘kuru’ karbonat olarak bağlayan yeni nesil guanidin ligandlarını tasarlamaya çalışıyoruz” diyor.
Geliştirilen yöntemde 24 saatte 100 gram CO2 yakalanabiliyor.
Kaynak : techxplore
