Dünya genelinde sera gazı emisyonlarını azaltma yarışında MIT bilim insanları, dünyanın en inatçı endüstriyel emisyon salıcılarını karbondan arındırmak için karbon yakalama teknolojilerini araştırıyorlar. Karbon ve fosil yakıtlar üretimlerinin temel bileşenleri olduğundan çelik, çimento ve kimyasal üretiminin karbondan arındırılması özellikle zordur. Karbon emisyonlarını yakalayabilen ve bunları üretim sürecine yeniden girecek formlara dönüştürebilen teknolojiler, bu “azaltılması zor” sektörlerdeki genel emisyonların azaltılmasına yardımcı olabilir. Ancak şimdiye kadar karbondioksiti yakalayıp dönüştüren deneysel teknolojiler, bunu iki ayrı süreç olarak gerçekleştiriyor ve büyük miktarda enerji gerektiriyor. MIT ekibi, konsantre endüstriyel kaynaklardan karbondioksiti yakalamak ve dönüştürmek için iki süreci, potansiyel olarak yenilenebilir enerjiyle desteklenen, entegre ve çok daha fazla enerji verimli bir sistemde birleştirmek istiyor.
ACS Katalizinde yer alan bir çalışmada araştırmacılar, karbondioksitin tek bir elektrokimyasal işlemle nasıl hem yakalanıp hem de dönüştürülebildiğini ortaya koyuyor. Bu, bir emici tarafından salınan karbondioksiti çekmek ve onu azaltılmış, yeniden kullanılabilir bir forma dönüştürmek için bir elektrotun kullanılmasını içerir. Diğerleri de benzer gösteriler bildirdi ancak elektrokimyasal reaksiyonun altında yatan mekanizmalar belirsiz kaldı. MIT ekibi kapsamlı deneyler yaparak karbondioksitin kısmi basıncının önemli olduğunu buldu. Başka bir deyişle, elektrotla ne kadar saf karbondioksit temas ederse molekülü o kadar etkili bir şekilde yakalayıp dönüştürebilir. Bu ana katalizör hakkındaki bilgi, bilim adamlarının benzer elektrokimyasal sistemleri optimize etmelerine yardımcı olabilir.
Çalışma sonuçları, bu elektrokimyasal sistemlerin çok seyreltik ortamlarda çalışmayabilirken, endüstriyel süreçlerin ürettiği yüksek konsantrasyonlu emisyonlar için uygun olabileceğini öne sürüyor. “Elektrik üretimi için yenilenebilir kaynaklara geçebilirdik ve geçmeliyiz. Ancak çimento veya çelik üretimi gibi karbondan derinlemesine arındırıcı endüstriler zorludur” diyor çalışmanın yazarı Betar Gallant. “Yakın vadede diğer endüstrilerden kaynaklanan emisyonları ele alacak çözümlere ihtiyacımız var. Bunun gibi bir sistem için uygun bir nokta görüyoruz.” Karbon yakalama teknolojileri, enerji santralleri ve fabrikaların bacalarından kaynaklanan emisyonları yakalamak için tasarlanmıştır. Bu, karbondioksiti kimyasal olarak bağlayan “yakalama” çözeltileri kullanılarak yapılır. Daha sonra, yakalanan karbondioksitin serbest bırakılması için yüksek sıcaklıklar uygulanır.
Gallant, “Karbon yakalama olgun bir teknolojidir ancak gerçekten büyük ve pahalı kurulumlar gerektirir” diye belirtiyor. MIT’deki grubu, karbondioksiti geri kazanıp kullanılabilir bir ürüne dönüştüren bir sistem geliştiriyor. Yeni çalışmada MIT ekibi elektrokimyasal süreci yönlendiren spesifik reaksiyonları inceledi. Sonuçta, en önemli şeyin başlangıçta karbondioksiti yakalamak için kullanılan aminin türü (nitrojen içeren organik bileşik) değil, serbest karbondioksit moleküllerinin konsantrasyonu olduğunu buldular. Leverick, “Bu ‘yalnız’ CO2 ile reaksiyona girmenin daha kolay olduğunu bulduk” diye açıklıyor. “Bu, sürecin endüstriyel akışlar için uygun olabileceğini gösteriyor.” Gallant bunun bir çıkarma teknolojisi olmadığını vurguluyor. “Amaç, emisyonları azaltmak için karbondioksitin geri dönüştürülmesine izin vermek. Umudum, elektrokimyasal sistemlerin gelecekte gerçek uzaklaştırma teknolojisi için kullanılabilmesidir.”
ACS Katalizinde yer alan bir çalışmada araştırmacılar, karbondioksitin tek bir elektrokimyasal işlemle nasıl hem yakalanıp hem de dönüştürülebildiğini ortaya koyuyor. Bu, bir emici tarafından salınan karbondioksiti çekmek ve onu azaltılmış, yeniden kullanılabilir bir forma dönüştürmek için bir elektrotun kullanılmasını içerir. Diğerleri de benzer gösteriler bildirdi ancak elektrokimyasal reaksiyonun altında yatan mekanizmalar belirsiz kaldı. MIT ekibi kapsamlı deneyler yaparak karbondioksitin kısmi basıncının önemli olduğunu buldu. Başka bir deyişle, elektrotla ne kadar saf karbondioksit temas ederse molekülü o kadar etkili bir şekilde yakalayıp dönüştürebilir. Bu ana katalizör hakkındaki bilgi, bilim adamlarının benzer elektrokimyasal sistemleri optimize etmelerine yardımcı olabilir.
Çalışma sonuçları, bu elektrokimyasal sistemlerin çok seyreltik ortamlarda çalışmayabilirken, endüstriyel süreçlerin ürettiği yüksek konsantrasyonlu emisyonlar için uygun olabileceğini öne sürüyor. “Elektrik üretimi için yenilenebilir kaynaklara geçebilirdik ve geçmeliyiz. Ancak çimento veya çelik üretimi gibi karbondan derinlemesine arındırıcı endüstriler zorludur” diyor çalışmanın yazarı Betar Gallant. “Yakın vadede diğer endüstrilerden kaynaklanan emisyonları ele alacak çözümlere ihtiyacımız var. Bunun gibi bir sistem için uygun bir nokta görüyoruz.” Karbon yakalama teknolojileri, enerji santralleri ve fabrikaların bacalarından kaynaklanan emisyonları yakalamak için tasarlanmıştır. Bu, karbondioksiti kimyasal olarak bağlayan “yakalama” çözeltileri kullanılarak yapılır. Daha sonra, yakalanan karbondioksitin serbest bırakılması için yüksek sıcaklıklar uygulanır.
Gallant, “Karbon yakalama olgun bir teknolojidir ancak gerçekten büyük ve pahalı kurulumlar gerektirir” diye belirtiyor. MIT’deki grubu, karbondioksiti geri kazanıp kullanılabilir bir ürüne dönüştüren bir sistem geliştiriyor. Yeni çalışmada MIT ekibi elektrokimyasal süreci yönlendiren spesifik reaksiyonları inceledi. Sonuçta, en önemli şeyin başlangıçta karbondioksiti yakalamak için kullanılan aminin türü (nitrojen içeren organik bileşik) değil, serbest karbondioksit moleküllerinin konsantrasyonu olduğunu buldular. Leverick, “Bu ‘yalnız’ CO2 ile reaksiyona girmenin daha kolay olduğunu bulduk” diye açıklıyor. “Bu, sürecin endüstriyel akışlar için uygun olabileceğini gösteriyor.” Gallant bunun bir çıkarma teknolojisi olmadığını vurguluyor. “Amaç, emisyonları azaltmak için karbondioksitin geri dönüştürülmesine izin vermek. Umudum, elektrokimyasal sistemlerin gelecekte gerçek uzaklaştırma teknolojisi için kullanılabilmesidir.”