Nottingham Üniversitesi araştırmacıları, güneş ışığıyla çalışan yeni katalizör sistemi geliştirdi. Çalışmaya göre sistem, aynı anda iki farklı dönüşüm yapabiliyor: Karbondioksiti işe yarar kimyasala çeviriyor, biyokütle kaynaklı molekülden biyoplastik üretiminde kullanılabilecek yeni madde elde ediyor.
Araştırmanın temel fikri oldukça basit: Güneş ışığının enerjisini kullanarak hem CO₂’yi değerlendirmek hem organik kaynaklı maddelerden daha değerli kimyasallar üretmek.
Geliştirilen sistem, birbirine bağlı iki ayrı bölümden oluşuyor. İlk bölümde, bitkisel kaynaklardan elde edilebilen HMFA (5-hidroksimetil-2-furoik asit) adlı madde bulunuyor. Güneş ışığı bölümdeki katalizöre çarptığında, HMFA’dan elektron ayrılıyor. Elektronunu kaybeden HMFA’nın kimyasal yapısı değişiyor FFCA adlı başka madde ortaya çıkıyor. FFCA doğrudan plastik değil. Ancak biyoplastik üretiminde kullanılan maddelerin hazırlanmasında önemli ara basamak görevi görüyor.
HMFA’dan ayrılan elektron ise reaktörün ikinci bölümüne taşınıyor. bölümde bulunan karbondioksit, elektronu alarak kimyasal olarak dönüşüyor formate adı verilen kullanışlı maddeye çevriliyor. Yani güneş ışığı tek sistem içinde iki dönüşümü aynı anda mümkün kılıyor: tarafta bitkisel kaynaklı HMFA, biyoplastik üretimine giden yolda kullanılabilecek FFCA’ya dönüşüyor; tarafta CO₂, formate adlı değerli kimyasala çevriliyor.
Fotoelektrokimyasal reaktörü katalizörleri tasarlayan. Madasamy Thangamuthu, süreci Phys org’a anlattı:
“ sürecin merkezinde, karbon nitrür tungsten oksit yarı iletkenlerinden oluşan nano yapılı fotoanot bulunuyor. yapı, kobalt oksit tabakasıyla güçlendiriliyor ikinci bölmedeki katotla birlikte çalışıyor. Süreç, güneş ışığından gelen fotonun fotoanoda çarpmasıyla başlıyor. çarpma elektron oluşturuyor elektron CO₂’yi indirgemek için katoda doğru ilerliyor. Fotoanotta geride kalan elektron boşluğu ise aynı anda 5-hidroksimetil-2-furoik asit, yani HMFA molekülünü oksitliyor.”
Daha yüksek verim, daha düşük maliyet
çalışmanın önemli yanı, sürecin dışarıdan elektrik verilmeden çalışması. Sistem yalnızca güneş ışığından aldığı enerjiyle iki farklı reaksiyonu aynı anda yürütüyor. Araştırmada CO₂’den formate üretiminde yüzde 93, HMFA’dan FFCA üretiminde ise yüzde 95 verim elde edildi. sistemin enerjiyi büyük ölçüde istenen ürünleri üretmek için kullandığını gösteriyor. Ayrıca katalizörlerde çok pahalı nadir elementler yerine daha erişilebilir malzemeler kullanılıyor. yöntemin ileride daha büyük ölçekte denenebilmesi açısından önemli.
teknoloji henüz laboratuvar ölçeğinde. Ancak geliştirilebilirse, gelecekte fabrikalardan çıkan CO₂’nin biyokütle kaynaklı maddelerin aynı süreçte değerlendirilmesini sağlayabilir. Böylece karbondioksit yalnızca azaltılması gereken atık gaz olarak değil, yeni kimyasallar üretmek için kullanılabilecek hammadde olarak görülebilir. Araştırmacılara göre yaklaşım, güneş enerjisiyle çalışan daha temiz kimyasal üretim sistemlerinin önünü açabilir.
Nottingham Üniversitesi Kimya Okulu’nda nanomalzemeler profesörü Andrei Khlobystov ise Phys org’a şunları söyledi:
“ atılım bizi çok heyecanlandırıyor. Günümüzde insanlık güneş enerjisinin yalnızca çok küçük kısmını kullanabiliyor bunun büyük bölümü elektriğe dönüştürülüyor. Ancak keşif, güneş ışığını doğrudan yakalayarak iki küresel soruna aynı anda çözüm üretmek için yeni fırsatlar sunuyor. Sürdürülebilir katalizörlerle her iki süreci yürütmek, bizi Birleşik Krallık’ın küresel net sıfır hedeflerinin gerçekleştirilmesine adım daha yaklaştırıyor.”
: Communications Materials
