Yeni güneş enerjisiyle çalışan katalizör, metanı çok daha az enerjiyle yüksek değerli etilene dönüştürüyor

Bir araştırma ekibi, dünyanın en inatçı sera gazlarından biri olan metanı, plastiklerde, tekstil ürünlerinde ve çözücülerde kullanılan yüksek değerli bir kimyasal olan etilene dönüştüren güneş enerjisiyle çalışan çığır açıcı bir buluşu ortaya koydu.

Metan dönüşümü için genellikle ihtiyaç duyulan aşırı ısıya güvenmek yerine, bu süreçte Avustralya'nın yoğun güneş ışığı ve yeni bir katalizörden başka bir şey kullanılmıyor.

Uluslararası proje, Queensland Üniversitesi Fahri Profesörü Lianzhou Wang liderliğinde ve Queensland Üniversitesi Kimya Mühendisliği Fakültesi'nden Dr. Zhiliang Wang ile birlikte kaleme alındı. Çalışmaları, metan emisyonlarını kaynağında azaltırken daha temiz kimyasal üretiminin önünü açabilir.

Metan, özellikle tarım ve kömür madenciliğinden kaynaklanan emisyonların önemli olduğu Avustralya gibi ülkelerde uzun zamandır ciddi bir iklim sorunu olarak kabul ediliyor.

100 yıllık bir süre boyunca atmosferdeki ısıyı hapsetme konusunda karbondioksitten 25 kat daha güçlü. Hayvancılık, kömür madenciliği ve doğal gaz faaliyetlerinden kaynaklanan yüksek emisyonlar, küresel ısınmaya önemli ölçüde katkıda bulunmaktadır.

Geleneksel işleme yöntemleri, ağır finansal ve çevresel maliyetler taşıyacak kadar yüksek sıcaklıklar gerektirir.

Dr. Wang, geleneksel yöntemlerin oldukça enerji yoğun olduğunu söyledi. "Geleneksel metan işleme yöntemleri genellikle son derece yüksek sıcaklıklar gerektirir; bu da üretimi maliyetli ve çevreye zararlıdır," dedi.

Güneş Enerjili Kimya Atılımı

Ekip, ısı yerine titanyum dioksit ile eşleştirilmiş bir paladyum-altın alaşımı katalizörüne güveniyor. Güneş ışığına maruz kaldığında, bu katalizör metanı doğrudan etilene dönüştüren bir reaksiyonu tetikliyor.

Yenilik, reaksiyon yolunun yeniden yönlendirilmesinde yatıyor. Dr. Wang, "Bu katalizör, metanı karbondioksite aşırı oksitlemek yerine, reaksiyon yolunu etilen oluşumunu destekleyecek şekilde ayarlıyor," dedi.

Alaşımın sinerjik bir kokteyl gibi davrandığını açıkladı. "Bu, iki farklı katalizörü bir kokteylde karıştırmak gibi; alaşım her iki metalin de en iyi özelliklerini ortaya çıkarıyor."

Araştırmacılar, sürecin metan emisyonlarını kaynağında da ele alabileceğini söylüyor. "Avustralya'da tarım ve kömür madenciliğinden kaynaklanan metan emisyonları, karbondioksit emisyonlarından daha ciddi bir sorun," dedi.

Atık Değere Dönüştürmek

Güneş ışığını enerji girdisi olarak kullanarak, süreç zararlı emisyonları ekonomik açıdan değerli kimyasallara dönüştüren uygun fiyatlı ve ölçeklenebilir bir yaklaşım sunabilir.

Dr. Wang, "Ancak araştırmalarımız, yoğun güneş ışığımızı değerli bir ürün üretmek için kullanarak bir sorunu fırsata dönüştürebileceğimizi gösteriyor," dedi.

Ekip, gelecekte hayvancılık tesisleri de dahil olmak üzere metan açısından zengin tesislerin yakınında konuşlandırılacağını öngörüyor. Dr. Wang, "Endüstriyel uygulamalar için, metan emisyonlarının meydana geldiği çatılara bir fotokatalizör yatağı döşenebilir," dedi.

Günümüzdeki pratik sınırlamalardan biri maliyet. Paladyum ve altın pahalı metallerdir. Ancak araştırmacılar şimdiden alternatifler araştırıyor. "Mevcut katalizörümüz altın gibi pahalı metaller içeriyor, ancak yaygın olarak bulunan demir gibi daha ucuz alternatifler de araştırıyoruz," dedi.

Uzun vadeli hedefleri ise daha geniş bir kullanım alanı bulmak. Dr. Wang, "Amacımız, süreci verimli ve uygun maliyetli hale getirerek yaygın olarak benimsenmesini sağlamak" dedi.

Kaynak: IE