Yıllardır bilim insanları karbonu yakalamak ve yer altında saklamak ve hatta okyanusta biriktirmek için yollar aradı. Yeni bir sistem ise bu gayretlerden daha büyük bir avantaj sunuyor olabilir.

MIT’teki araştırmacılara göre geleneksel karbon yakalaması ve tutulması (CCS) sistemlerindeki temel sorun atmosfere girerken ve ısıyı tutarken çok fazla enerjiye ihtiyaç duymasıdır.

2014 yılındaki bir çalışma, CCS’nin bir güç santralinin kapasitesinin %30’u oranında güç kullandığını göstermektedir ve sonunda bu sistemlerin çoğunluğu CO2’yi katı halde tutukluyor ve başka bir amaçla kullanmıyor.

CO2 biliminin başka bir kolu da kimyasalı geçerli bir yakıt kaynağı olarak kullanabileceğimiz diğer malzemelere dönüştürmek ile ilgileniyor, pek çok araştırmacı bunun tercih edilecek bir strateji olduğunu düşünüyor, çünkü aynı zamanda ürün alınıyor.

MIT’teki bir araştırma ekibi, güç santrallerindeki karbon dioksidi doğrudan emerek çalışan bir lityum esaslı pil sistemi oluşturmuş, atık akımını CO2 yüklü bir elektrolite dönüştürüyor. Bu unsur pilin üç ana kısmından birini oluşturuyor.

Lityum-karbon dioksit pilleri genellikle metal katalizörlere ihtiyaç duyuyor, çünkü karbon dioksit çok reaktif bir bileşik değil. Sorun, katalizörlerin pahalı olması ve süregelen kimyasal tepkimelerin kontrol edilmesinin zorluğu.

Bu sorunu çözmek için makine mühendisi Betar Gallant öncülüğündeki ekip yalnızca karbon elektrodu kullanarak metalik katalizöre ihtiyaç duymadan elektrokimyasal karbon dioksit dönüşümünü gerçekleştirmeyi başardı.

SORUN NE?

Buradaki sorunun cevabı CO2’yi sıvı halde ve bir amin çözeltisinin içinde tutmak. Deşarj adımından sonra katodun görünümü; karbonat malzemesinden türetilmiş, emisyon türevi malzeme ve deşarjdan önceki dokunulmamış malzeme (MIT) Gallant şöyle diyor: “İlk kez bu tekniğin daha kolay elektrokimyasal tepkimeler için karbon dioksidi aktifleştirdiğini göstermiş bulunuyoruz”. “Bu iki kimyasal – sulu amin ve susuz pil elektrolitleri – normalde bir arada kullanılmamaktadır, ancak biz bu kombinasyonun yeni ve ilginç davranışlara yol açtığını keşfettik, deşarj geriliminin artacağını ve karbondioksidin sürekli dönüşümüne yol açacağını bulduk.” Araştırma henüz ticari kullanım için hazır değil, ancak deneylere göre amin tekniği lityum-gaz pilleri için diğer yöntemlerle başabaş durumda gözüküyor, ancak gelişim için belli alanlar var. Temelde pil sistemi 10 şarj-deşarj döngüsüyle sınırlı – herhangi ciddi bir amaç için lityum-karbon pillerini kullanacaksak, bu ciddi sınırlamanın dramatik olarak güçlendirilmesi lazım. Yazarlar, makalelerinde “gelecekteki sorunlar arasında yüksek amin dönüşümünün sürekliye yakın kullanımı veya uzun dönüşüm ömrüne yaklaşmayı sağlayacak sistemleri tasarlamak ve kapasiteyi daha yüksek güç seviyesinde tutmak üzere artırmak gelmektedir” diyorlar. Son olarak yazarlar bu tür pil teknolojisinin insanlar tarafından ihtiyaç duyulacak şeylere güç vermek için kullanılmasının önünde yıllar olduğunu kabul ediyor. Ancak her küçük engeli aştıkça bu son hedefe bir adım daha yaklaşıyoruz – günümüzün temel çevresel sorunlarından birini çözmüş oluyoruz (yalnızca yer altında saklamak ve gözden uzak bir yere depolamaktan daha faydalı oluyor). Gallant, “Lityum-karbon pillerinin kullanılmasına yıllar var” diyor, ancak en azından karbon dioksidi bir pil bileşeni gibi birşeye dönüştürmüş olduk, bu da karbon dioksidi faydalı bir ürün olarak kullanmanın bir yolu” diyor.  (bilim.org dan derlenmiştir.)