Avustralyalı araştırmacılar, sıfır karbonlu yeşil amonyak üretimini yapay zeka ile hızlandırarak verimliliği yedi kat artırdı.
Gübre üretiminde temel bileşen olan amonyak, 20. yüzyılda küresel açlık krizlerini önlemede kritik rol oynadı. 2023 itibarıyla küresel amonyak üretimi yılda 180 milyon tonu aştı ve bu üretimin büyük kısmı fosil yakıt temelli yöntemlerle gerçekleştiriliyor. Ancak geleneksel Haber-Bosch yöntemiyle üretimi, 400°C’nin üzerinde sıcaklıklar ve atmosfer basıncının 200 katı kadar yüksek basınç gerektiriyor. Bu da dünya genelindeki sera gazı emisyonlarının yaklaşık %2’sinden sorumlu olan yüksek karbon ayak izi anlamına geliyor.
25°C’de amonyak üretimi mümkün oldu
Avustralya Sydney‘den, University of New South Wales (UNSW) bünyesindeki araştırma ekibi, 2021 yılında oda sıcaklığına yakın koşullarda, sadece su ve havadaki azotu kullanarak, yenilenebilir enerjiyle amonyak üretimini mümkün kılan bir yöntem geliştirmişti. Bu süreçte, elektrokimyasal bir reaksiyonla azot moleküllerini parçalayarak düşük sıcaklıkta amonyak sentezi gerçekleştirilmişti. Ancak bu yöntem hâlâ daha fazla verimlilik kazanımı potansiyeli taşıyordu. Hangi katalizör karışımıyla bu reaksiyonun daha az enerjiyle, daha az kayıpla ve daha çok ürünle gerçekleşebileceği sorusuna yanıt aranıyordu.
13 metalden 8000 olası kombinasyon yerine sadece 28 denemeyle sonuç alındı
Araştırmacılar, azot ve hidrojen tutma özelliklerine göre seçilen 13 metalin 8000’den fazla kombinasyonunu değerlendirmek yerine, yapay zekadan yardım aldı. Destek vektör makineleri (SVM -support vector machine) ve deneysel tasarım yöntemleriyle geliştirilen makine öğrenimi algoritması, metallerin kimyasal davranışlarını analiz ederek yalnızca 28 deneyle en verimli kombinasyonları belirlemeyi başardı. “Bu başarı, yalnızca laboratuvar ölçeğinde bir atılım değil, küresel düzeyde temiz enerjiye geçişin hızlandırılması için önemli bir eşik” diyor araştırma lideri Dr. Ali Jalili.
Demir, bizmut, nikel, kalay ve çinko birleşimi rekor verim sağladı
En başarılı katalizör karışımı demir, bizmut, nikel, kalay ve çinkodan oluştu. Bu beşli alaşım, amonyak üretim hızını yedi kat artırırken neredeyse %100’e yakın Faraday verimliliği sundu. Yani elektrik enerjisinin %98-99’u doğrudan amonyak üretiminde kullanıldı, bu da enerji kaybının minimum düzeyde kaldığını ve sistemin yüksek Faraday verimliliği sunduğunu gösteriyor.
Sıvı halde yüksek entropili alaşım kullanıldı
Araştırma ekibi, bu başarıyı sıvı formda geliştirilen yüksek entropili metal alaşımları sayesinde elde etti. Gallium tabanlı sıvı metal sistemine demir, çinko, kalay, bizmut ve nikel gibi geçiş metalleri eklendi. Sıvı haldeki bu alaşım, tepkime sırasında atom düzeyinde esnek yeniden yapılanma ve düşük enerji bariyerleri sağladı. Ayrıca demir proton merkezi gibi davranarak diğer elementlerin hidrojen taşımasına olanak tanıdı.
Çift işlevli sistem: Hem gübre hem hidrojen taşıyıcısı
Yeni geliştirilen sistem yalnızca sürdürülebilir gübre üretimi sağlamıyor. Aynı zamanda sıvı amonyak, sıvı hidrojenin iki katı kadar enerji taşıyabildiğinden, karbon içermeyen bir hidrojen taşıyıcısı olarak da işlev görüyor. Bu da yeşil hidrojen ekonomisi açısından büyük bir avantaj sunuyor.
Çiftlik ölçeğinde yerinde üretim dönemi başladı
Araştırmanın en dikkat çekici yönlerinden biri, merkezi dev fabrikalara ihtiyaç duyulmadan, konteyner boyutundaki taşınabilir ünitelerle yerinde amonyak üretiminin mümkün hale gelmesi. Yapay zeka ile optimize edilmiş katalizör, plazma jeneratörü ve elektrolizörün birleştiği bu modüler sistemler, çiftçilerin kendi gübresini düşük maliyetle üretmesine olanak tanıyor. Projenin ticari uygulamaları pilot ölçekte başlatıldı.
Türkiye için potansiyel: Tarım, enerji ve çevresel kazanç
Türkiye gibi hem tarım potansiyeli yüksek hem de yeşil enerji yatırımlarını artıran ülkelerde bu teknolojinin uygulanması önemli fırsatlar sunuyor. Özellikle İç Anadolu ve Ege Bölgeleri gibi hem tarımsal üretimin hem de güneş ve rüzgar enerjisi yatırımlarının yoğunlaştığı bölgelerde pilot uygulamalar için uygun zemin bulunuyor. Merkezi olmayan üretim modeliyle kırsal bölgelerde istihdam yaratılabilirken, amonyak taşımacılığından kaynaklı karbon salımı da azaltılabilir. Ayrıca, amonyak temelli hidrojen taşıyıcılığı sayesinde Türkiye’nin enerji depolama kapasitesi geliştirilebilir.
Net sıfır hedefleri için güçlü bir aday
Düşük sıcaklıkta, yüksek verimlilikle çalışan, yapay zeka destekli bu yeni nesil yeşil amonyak üretim yöntemi, net sıfır karbon hedeflerine ulaşmak için güçlü bir araç olabilir. Karbon ayak izini azaltan, enerji verimliliği yüksek ve yerel üretimi mümkün kılan bu çözüm, geleceğin enerji ve tarım sistemlerinin temel taşlarından biri olmaya aday. Bu teknoloji, sadece çevresel değil aynı zamanda ekonomik dönüşüm için de önemli bir fırsat sunuyor.
İlgili makaleler
- Enerji harcamadan yer altında amonyak üretimi
- Doğal hidrojen keşfi: 170.000 yıl yetecek enerji
- Deniz taşımacılığında sıfır emisyon: yeşil çözümler
© 2025 Yeşil Haber