ABD’de geliştirilen yeni fotokatalizör, güneş ışığıyla CO2’yi formata çeviriyor. Doğayı taklidi sistem, demir gibi bol bulunan metallerle de çalışabiliyor.
ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nda çalışan bir grup kimyager, ışıkla aktive edilen yeni bir katalizörle karbondioksiti değerli bir yakıt ve endüstriyel kimyasal olan formata (HCO2-) dönüştürmeyi başardı. Fotosentezden esinlenen bu sistem, CO2’yi güneş enerjisiyle parçalayarak enerji yoğun formata çeviriyor.
Brookhaven’ın Yapay Fotosentez Grubu lideri Javier Concepcion, “Bu sistemde kimya metalin kendisinde değil, onu çevreleyen ligandlarda yürüyor. Bu da istenmeyen yan ürünleri ortadan kaldırıyor” diyerek sistemin seçiciliğine dikkat çekti.
Katalizörde yan reaksiyonlara karşı çiçek benzeri çözüm
Araştırma ekibi geleneksel katalizörlerdeki gibi, CO2 molekülünün metal merkeze doğrudan bağlanmasının neden olduğu yan reaksiyonları ortadan kaldırmak için yepyeni bir yol izledi. “Katalizör bir çiçeğe benziyor: Ortasında metal, etrafında ise ligand adı verilen yapraklar yer alıyor” diyen kimyager Andressa Müller, tüm kimyanın metal değil bu ligandlar üzerinde gerçekleştiğini belirtti.
Bu yapı, CO2’nin metal yerine ligand üzerine bağlanmasını sağlayarak hem katalizörün kararlılığını artırıyor hem de üretilen ürünün yalnızca format olmasını sağlıyor. %98’e varan seçicilikle sadece format elde ediliyor; hidrojen veya karbon monoksit gibi istenmeyen ürünler oluşmuyor.
Rutenyum yerine demirle çalışan sistem
Sistemin en çarpıcı avantajlarından biri de merkezdeki metalin değiştirilebilir olması. Yapı, ilk olarak rutenyum ile test edilse de aynı mekanizma demirle de çalıştı. Demir, yeryüzünde bolca bulunan, ucuz ve erişilebilir bir metal olarak bu teknolojiyi daha sürebilir hale getiriyor.
Desai, “Fotosentezde olduğu gibi, biz de güneş enerjisini kimyasal bağlarda depoluyoruz. Ancak bizim sistemimizde, ışık yardımıyla aktive edilen bir elektron ve proton aktarımı, metal merkezli değil, ligand temelli bir mekanizma üzerinden gerçekleşiyor. Bu sistem, doğanın mekanizmalarından öğrenerek tasarlandı” diyerek biyomimikri ilkelerine dayandıklarını belirtti.
Formik asit endüstrisi ve yakıt dönüşümü için potansiyel çıkış noktaları
Format, sadece bir kimyasal ürün değil. Aynı zamanda yakıt gücü hücrelerinde, ilaç sanayinde, antimikrobiyal uygulamalarda ve tarım kimyasallarında yaygın olarak kullanılıyor. Bu nedenle bu tür seçici ve düşük enerjili yollarla format üretimi, hem karbon döngüsüne katkı sağlayabilir hem de temiz enerji dönüşüm projeleri için alternatif bir yol sunabilir.
Katalizör, yaklaşık 5300 katalitik döngüye kadar çalışabilmiş ve saniyede 0.1 dönüşüm oranına ulaşmış durumda. Bu, sistemin uzun süre verimli bir şekilde çalışabildiğini ve yüksek işlem kapasitesine sahip olduğunu gösteriyor. Bu değerler, şu ana dek formata odaklanan sistemler arasında en yükseklerinden biri. Örneğin, 2022 yılında yayımlanan benzer bir çalışmada dönüşüm sayısı 1200 civarında kalırken, bu yeni sistem 5300 döngüye ulaşarak önemli bir sıçrama kaydediyor.
Türkiye için potansiyel uygulama alanları
Bu tarz fotokimyasal dönüşümler, güneş enerjisi potansiyeli yüksek olan Türkiye için çok önemli fırsatlar sunabilir. Demir temelli bu sistemler, ülke içindeki yerli kaynaklarla çalışabileceği için yerli teknoloji geliştirme ve karbon azaltımı hedeflerine katkı sağlayabilir. Özellikle kimya ve enerji endüstrilerinde kullanılmak üzere bu tür dönüşüm teknolojilerine yönelik Ar-Ge destekleri, stratejik öneme sahip olabilir.
Ayrıca TÜBİTAK destekli karbon yakalama projeleri ve ODTÜ, İTÜ gibi üniversitelerde yürütülen güneş-kimya dönüşüm çalışmaları da bu tür çözümlerle entegre edilebilir.
Işıkla çalışan dönüşüm teknolojileri, geleceğin yeşil kimyasını şekillendirebilir
Fotosentezden ilham alan bu yeni nesil ligand temelli katalizörler, yalnızca karbondioksidi yakalamakla kalmayıp onu değerli bir yakıta dönüştürerek iklim çözümlerine çift yönlü katkı sağlıyor. Işıkla çalışan bu sistemler, hem enerji depolama hem de kimyasal üretim açısından devrim niteliğinde. Türkiye gibi güneş enerjisi potansiyeli yüksek ülkelerde, demir gibi bol bulunan metallerle çalışabilen bu tür fotokatalizörler, hem sürdürülebilir sanayi politikalarına hem de karbon nötr hedeflerine hizmet edebilir. Gerek yerli Ar-Ge yatırımları gerekse üniversite-sanayi iş birlikleriyle bu teknoloji, geleceğin yeşil kimyasını şekillendiren stratejik bir araca dönüşebilir.
İlgili makaleler
- Güneş enerjisiyle plastik atıklardan temiz hidrojen üretimi
- Güneş ışığından hidrojen üretimi: Yeşil enerjiye yeni yaklaşım
- Mikrodalga teknolojisiyle daha hızlı ve verimli hidrojen üretimi
- Bakterilerle hidrojen üretimi: Temiz enerjiye yepyeni bir yaklaşım
View this post on Instagram
© 2025 Yeşil Haber