Yeni bir alüminyum formu, maliyetin çok küçük bir kısmına değerli metallerin yerini alabilir

Yeni bir alüminyum formu, maliyetin çok küçük bir kısmına değerli metallerin yerini alabilir

Nadir geçiş metallerinin en yaygın kullanım alanlarından biri, katalizör görevi görmeleridir. Katalizörler, temel olarak, kendileri tükenmeden kimyasal reaksiyonları hızlandıran maddelerdir. Gübre üretiminden, aracınızın altında bulunan katalitik konvertörlere kadar her alanda karşımıza çıkarlar.

Ancak bu katalizörler platin ve paladyum gibi nadir metallerden üretildiği için, sonuçta oldukça pahalıya mal olurlar. Ayrıca platin gibi metalleri, nadirlikleri nedeniyle madenlerden çıkarmak da oldukça zahmetli bir iştir. Bu yüzden kimyagerlerin yıllardır alternatif arayışı içinde olmaları hiç de şaşırtıcı değildir. Ve şimdi, nihayet cevabı; Dünya üzerinde en bol bulunan metallerden biri olan alüminyum formunda bulmuş olabiliriz.

Bu cevap, Trinity College Dublin'den kimyagerlerle iş birliği içinde çalışan bir araştırma ekibinin, bu pahalı seçeneklerin yerini alabilecek yepyeni bir metal formunu sentezlemeyi başardığı King's College London'dan geliyor.

Metal, "siklotrialüman" adını verdikleri yeni bir molekül formuna dönüştürüldü. Bu yapı, temel olarak üç alüminyum atomunun üçgen şeklinde birbirine bağlanmasıyla oluşuyor ve bu özelliğiyle bir "trimer" niteliği taşıyor. Araştırmanın tüm bulguları, Nature Communications adlı bilimsel dergide yayımlandı.

Tüm bu sistemin işleyişini sağlayan temel unsur bu trimerdir; zira bu yapı, platin ve paladyumunkine oldukça benzer bir davranış sergilemektedir. Söz konusu iki metal, kimyasal reaksiyonların ilerlemesini sağlama konusunda son derece başarılıdır; ancak çalışmanın başyazarı Dr. Clare Bakewell'e göre platin ve paladyum, alüminyuma kıyasla tam 20.000 kat daha pahalıdır.

Ancak siklotrialüman, yalnızca ucuz bir taklitten ibaret değildir; zira çok daha pahalı metallerin bile gerçekleştirmekte zorlandığı reaksiyonları başarıyla gerçekleştirebilme kapasitesine sahiptir. Ayrıca, farklı çözücüler içerisinde çözündürüldüğünde moleküler bütünlüğünü korumayı da başarır. Bu durum büyük bir önem arz etmektedir; çünkü laboratuvar ortamında sentezlenen pek çok reaktif molekül, bir çözücüyle temas ettiği anda parçalanıp dağılma eğilimi gösterir. Bu avantajlar, herkes adına pek çok kazanımı da beraberinde getirmektedir.

Bu "özel" alüminyum molekülü aslında neler yapabiliyor?

Söz konusu molekül, laboratuvar ortamında gerçekleştirilen ilk testlerde umut verici sonuçlar ortaya koymuş ve gelecekte önemli kimyasal reaksiyonların yürütülmesine katkı sağlayabileceğine dair güçlü sinyaller vermiştir. Araştırmacılar, bu molekülü kullanarak dihidrojen—yani hidrojen gazını oluşturan H2 molekülleri—yapısını parçalamayı başarmışlardır.

Hidrojen molekülünün parçalanması süreci, hidrojen enerjisi üretiminin temel itici gücünü oluşturmakta; aynı zamanda hidrojenle çalışan araçların işleyişini sağlayan mekanizmanın da temelini teşkil etmektedir. Dolayısıyla bu keşif, temiz yakıt üretimi alanında önemli katkılar sunma potansiyeli taşımaktadır. Söz konusu molekül, aynı zamanda plastiklerin temel yapı taşlarından biri olan etenin kontrollü zincir büyümesi sürecinde bir katalizör görevi üstlendi.

Bir de işin tuhaf tarafı var. Bakewell ve ekibi, trimeri etenle reaksiyona sokmanın, daha önce hiç kimse tarafından belgelenmemiş halka yapıları ortaya çıkardığını keşfetti. Bu yapılar arasında, birbirine karışmış beş ve yedi alüminyum ve karbon atomundan oluşan halkalar da yer alıyor. Bu bulgu; platin ve paladyumun tek başlarına gerçekleştirebileceklerinin ötesine geçen, yepyeni bir reaksiyon sınıfının varlığına işaret ediyor.

Günümüzde, dünya platin üretiminin büyük bir kısmı Güney Afrika'daki madenlerden sağlanmaktadır. Bu metalin sadece birkaç gramını elde edebilmek için en az bir ton cevherin işlenmesi gerekir ki bu işlem, muazzam miktarda enerji tüketimi gerektirir. Bölgedeki enerji şebekesinin hâlâ büyük ölçüde kömüre bağımlı olması nedeniyle, bu durum ciddi bir sorun teşkil etmektedir. Platin yerine alüminyum kullanımına geçmek, hem çevresel etkiyi azaltacak hem de maliyetleri düşürecektir.

Araştırmacıların, eski alüminyum folyoları kullanarak pilleri geri dönüştürmenin yeni bir yolunu keşfetmesiyle birlikte, bu metal diğer çevre dostu girişimlerde de şimdiden değerini kanıtlamaya başlamış durumda. Elbette ekip henüz keşif aşamasında; yukarıda bahsedilen başarıları endüstriyel ölçekte hayata geçirebilmek için hâlâ kat edilmesi gereken uzun bir yol var. Ancak elde edilen sonuçlar geçerliliğini korursa, alüminyumun; mutfak çekmecenizde öylece duran bir folyodan ibaret olmak için çok daha üstün niteliklere sahip bir metal olduğu ortaya çıkabilir.

Kaynak: SG