Bilim insanları, plazma destekli bir sistemle havadaki azot moleküllerini elektrikle uyararak, doğrudan gaz formunda amonyak üretmeyi başardı. Bu yenilikçi yöntem, sürdürülebilir tarım ve karbon içermeyen enerji taşıyıcıları için önemli bir dönüm noktası olabilir.
Avustralya merkezli University of Sydney araştırmacıları, yapay yıldırım etkisi yaratan plazma sistemiyle havadaki azot ve oksijen moleküllerini aktive ediyor. Ardından bu moleküller, özel geliştirilmiş membranlı elektrolizör içinde doğrudan NH3 gazına dönüştürülüyor. Bu çift aşamalı sistem, geleneksel yöntemlere kıyasla yaklaşık %30 daha az enerji tüketiyor; bu da küçük ölçekli, yerinde üretim uygulamaları için büyük avantaj sağlıyor.
Geleneksel Haber-Bosch süreci çevresel yük oluşturuyor
Haber-Bosch yöntemiyle dünyada yılda yaklaşık 180 milyon ton amonyak üretiliyor. Ancak bu yöntem küresel doğal gaz tüketiminin %2’sini oluşturuyor ve yıllık yaklaşık 500 milyon ton CO2 emisyonuna yol açıyor. Üretim tesislerinin doğalgaz kaynaklarına yakın kurulması zorunluluğu ve nakliye ihtiyacı da enerji verimliliğini düşürüyor.
Laboratuvarlarda çözeltiden gaz fazına geçiş sağlandı
University of Sydney‘den Prof. PJ Cullen liderliğindeki ekip, altı yıllık laboratuvar ölçekli araştırmalar sonucunda, henüz ticarileşme aşamasına geçmemiş ancak teknik fizibilitesi kanıtlanmış bir yöntem geliştirdi. Prof. Cullen, “Amonyağı doğrudan gaz formda elde etmek, bu teknolojinin pratik kullanım potansiyelini büyük ölçüde artırıyor” diyerek yeni sistemin endüstriyel entegrasyona uygunluğunu vurguluyor doğrudan gaz fazında amonyak üretimini gerçekleştirdi. Önceki çalışmalar çoğunlukla NH4+ formundaki çözelti ürünleri üretirken, yeni sistem bu adımı atlayarak daha kullanılabilir bir ürün elde ediyor. Bu da hem gübre endüstrisinde hem de enerji sektöründe doğrudan uygulamayı kolaylaştırıyor.
Amonyak, hidrojen taşımacılığı ve temiz yakıt için güçlü aday
NH3 molekülü üç hidrojen atomu taşıdığı için hidrojen ekonomisinde önemli bir taşıyıcı rolü üstlenebilir. Özellikle hidrojenin sıvı formda depolanması ve taşınmasındaki zorluklar göz önüne alındığında, amonyak bu işlevi daha düşük maliyetle sağlayabilir. Uygun altyapı ile bu molekül “kırılarak” saf hidrojen elde edilebilir.
Ayrıca amonyak, karbon içermeyen bir yakıt olarak da değerlendirilmekte. Ancak yüksek yanıcılığı ve toksik yapısı nedeniyle depolama ve taşıma sırasında özel güvenlik önlemleri gerektiriyor. Deniz taşımacılığı gibi yüksek emisyonlu sektörlerde, amonyakla çalışan motor teknolojileri üzerine yürütülen çalışmalar giderek hız kazanmakta. Uluslararası Denizcilik Örgütü verilerine göre deniz taşımacılığı, küresel sera gazı salımının yaklaşık %3’ünü oluşturuyor.
Enerji verimliliğinde sıradaki hedef: elektroliz modülü
Prof. Cullen, “Plazma sistemi enerji verimliliği açısından hedeflerimize yaklaştı; örneğin, sistemin enerji tüketimi kilogram başına yaklaşık 30 kWh düzeyine kadar düşürüldü. Şimdi sırada elektroliz modülünün verimliliğini artırmak var” diyerek sistemin geliştirilme sürecinin devam ettiğini belirtiyor. Nihai hedef, merkezi üretime bağımlı olmayan, düşük maliyetli ve çevre dostu yeşil amonyak üretimini ölçeklendirebilmek.
Araştırmanın sonuçları, saygın bilimsel yayınlardan Angewandte Chemie International Edition’da yayımlandı. Bu gelişme, yeşil amonyağın yalnızca tarımsal üretimde değil, enerji dönüşümünde de temel oyunculardan biri haline gelebileceğini ortaya koyuyor.
Yeni nesil amonyak üretiminin geleceği
Yapay yıldırımla plazma destekli amonyak üretimi, geleneksel yöntemlerin çevresel yükünü azaltmak ve enerji verimliliğini artırmak adına önemli bir dönüm noktası sunuyor. Laboratuvar düzeyinde başarıya ulaşan bu teknolojinin, enerji yoğun Haber-Bosch sürecine alternatif oluşturabilecek bir potansiyele sahip olduğu görülüyor. Önümüzdeki dönemde, bu yöntemin ölçeklenebilirliği ve ticari uygulanabilirliği üzerine yapılacak çalışmalar, hem tarım hem de yeşil hidrojen temelli enerji sektörlerinde köklü dönüşümler yaratabilir.
İlgili makaleler
- Yeşil amonyak: Yapay zeka ile hızlı ve verimli üretim
- Güneş ışığından hidrojen üretimi: Yeşil enerjiye yeni yaklaşım
- Enerji harcamadan yer altında amonyak üretimi
© 2025 Yeşil Haber