Burada gösterilen gibi çimento fabrikaları, iklim değişikliğine neden olan karbondioksitin önemli bir kaynağıdır. Ancak bu kirleticilerin bazıları yeni bir yakıt türüne dönüştürülebilir. Bu tuz, on yıllarca veya daha uzun süre güvenle saklanabilir.
Bu, iklim değişikliğini yavaşlatabilecek, etkilerini azaltabilecek veya toplulukların hızla değişen bir dünyayla başa çıkmasına yardımcı olabilecek yeni teknolojileri ve eylemleri inceleyen bir dizi öykünün bir diğeri.
Yaygın bir sera gazı olan karbondioksit (CO2) salınımına neden olan faaliyetler, Dünya atmosferinin ısınmasına katkıda bulunur. Havadan CO2'yi çekip depolama fikri yeni değil. Ancak bunu yapmak, özellikle insanların bunu karşılayabilmesi açısından zor. Yeni bir sistem, CO2 kirliliği sorununu biraz farklı bir şekilde çözüyor. İklimi ısıtan gazı kimyasal olarak yakıta dönüştürüyor.
15 Kasım'da, Cambridge'deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) araştırmacılar çığır açan sonuçlarını Cell Reports Physical Science dergisinde yayınladılar.
Yeni sistemleri iki bölümden oluşuyor. Birinci bölüm, havadaki karbondioksiti format adı verilen bir moleküle dönüştürerek yakıt üretmeyi içeriyor. Karbondioksit gibi format da bir karbon atomu, iki oksijen atomu ve bir hidrojen atomu içeriyor. Format ayrıca birkaç başka element de içeriyor. Yeni çalışmada sodyum veya potasyumdan elde edilen format tuzu kullanıldı.
Çoğu yakıt hücresi, taşınması için boru hatları ve basınçlı tanklar gerektiren yanıcı bir gaz olan hidrojenle çalışır. Bununla birlikte, yakıt hücreleri formatla da çalışabilir. Yeni sistemin geliştirilmesine öncülük eden malzeme bilimcisi Li Ju'ya göre, formatın enerji içeriği hidrojene benzer. Li Ju, formatın hidrojene göre bazı avantajları olduğunu belirtti. Daha güvenlidir ve yüksek basınçlı depolama gerektirmez.
MIT'deki araştırmacılar, karbondioksitten ürettikleri format tuzu için bir yakıt hücresi geliştirdiler. İlk olarak, tuzu suyla karıştırdılar. Daha sonra karışım bir yakıt hücresine verildi. Yakıt hücresinin içinde, format kimyasal bir reaksiyonla elektronları serbest bıraktı. Bu elektronlar, yakıt hücresinin negatif elektrotundan pozitif elektrotuna doğru akarak bir elektrik devresini tamamladı. Bu akan elektronlar (elektrik akımı), deney boyunca 200 saat boyunca mevcuttu.
MIT'de Li ile birlikte çalışan malzeme bilimci Zhen Zhang, ekibinin yeni teknolojiyi on yıl içinde yaygınlaştırabileceği konusunda iyimser.
MIT araştırma ekibi, karbondioksiti yakıt üretimi için önemli bir bileşene dönüştürmek üzere kimyasal bir yöntem kullandı. İlk olarak, karbondioksiti oldukça alkali bir çözeltiye maruz bıraktılar. Yaygın olarak kostik soda olarak bilinen sodyum hidroksiti (NaOH) seçtiler. Bu, kabartma tozu olarak daha iyi bilinen sodyum bikarbonat (NaHCO3) üreten kimyasal bir reaksiyonu tetikler.
Ardından elektriği açtılar. Elektrik akımı, kabartma tozu molekülündeki her oksijen atomunu parçalayan ve geriye sodyum format (NaCHO2) bırakan yeni bir kimyasal reaksiyonu tetikledi. Sistemleri, CO2'deki karbonun neredeyse tamamını -yüzde 96'dan fazlasını- bu tuza dönüştürdü.
Oksijeni uzaklaştırmak için gereken enerji, formatın kimyasal bağlarında depolanır. Profesör Li, formatın bu enerjiyi potansiyel enerjisini kaybetmeden on yıllarca depolayabileceğini belirtti. Daha sonra bir yakıt hücresinden geçtiğinde elektrik üretir. Format üretmek için kullanılan elektrik güneş, rüzgar veya hidroelektrik enerjisinden geliyorsa, yakıt hücresi tarafından üretilen elektrik temiz bir enerji kaynağı olacaktır.
Lee, yeni teknolojiyi yaygınlaştırmak için "bol miktarda kostik soda içeren jeolojik kaynaklar bulmamız gerekiyor" dedi. Alkali bazalt (AL-kuh-lye buh-SALT) adı verilen bir kaya türünü inceledi. Bu kayalar suyla karıştırıldığında kostik sodaya dönüşüyor.
Farzan Kazemifar, Kaliforniya'daki San Jose Eyalet Üniversitesi'nde mühendis olarak çalışıyor. Araştırmaları, karbondioksitin yeraltı tuz oluşumlarında depolanmasına odaklanıyor. Havadan karbondioksit uzaklaştırmanın her zaman zor ve dolayısıyla pahalı olduğunu söylüyor. Bu nedenle, CO2'yi format gibi kullanılabilir ürünlere dönüştürmek karlı. Ürünün maliyeti, üretim maliyetini karşılayabiliyor.
Havadaki karbondioksiti yakalama konusunda birçok araştırma yapılmıştır. Örneğin, Lehigh Üniversitesi'ndeki bir bilim insanı ekibi yakın zamanda havadaki karbondioksiti filtreleyip kabartma tozuna dönüştürmenin başka bir yöntemini tanımlamıştır. Diğer araştırma grupları ise CO2'yi özel kayalarda depolayarak katı karbona dönüştürüyor ve bu karbon daha sonra alkol yakıtı olan etanole işleniyor. Bu projelerin çoğu küçük ölçeklidir ve havadaki yüksek karbondioksit seviyelerini azaltmada henüz önemli bir etki yaratmamıştır.
Bu görselde karbondioksit ile çalışan bir ev gösterilmektedir. Burada gösterilen cihaz, karbondioksiti (kırmızı ve beyaz baloncuklardaki moleküller) format adı verilen bir tuza (mavi, kırmızı, beyaz ve siyah baloncuklar) dönüştürmektedir. Bu tuz daha sonra yakıt hücresinde elektrik üretmek için kullanılabilir.
Kazemifar, en iyi seçeneğimizin "öncelikle sera gazı emisyonlarını azaltmak" olduğunu söyledi. Bunu yapmanın bir yolu da fosil yakıtları rüzgar veya güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarıyla değiştirmektir. Bu, bilim insanlarının "karbonsuzlaştırma" olarak adlandırdığı bir geçişin parçasıdır. Ancak iklim değişikliğini durdurmanın çok yönlü bir yaklaşım gerektireceğini de ekledi. Karbonsuzlaştırılması zor alanlarda karbonu yakalamak için bu yeni teknolojiye ihtiyaç duyulduğunu belirtti. İki örnek vermek gerekirse, çelik fabrikaları ve çimento fabrikalarını ele alalım.
MIT ekibi ayrıca yeni teknolojilerini güneş ve rüzgar enerjisiyle birleştirmenin de faydalarını görüyor. Geleneksel bataryalar, enerjiyi haftalarca depolamak üzere tasarlanmıştır. Yaz güneş ışığını kışa veya daha uzun süreye depolamak farklı bir yaklaşım gerektirir. Lee, "Format yakıtıyla, artık mevsimsel depolama ile bile sınırlı kalmıyorsunuz. Nesiller boyu sürebilir" dedi.
Belki altın gibi parıldamıyor ama Lee, "200 ton format cevherini oğullarıma ve kızlarıma miras olarak bırakabilirim" dedi.
Alkali: Çözeltide hidroksit iyonları (OH-) oluşturan kimyasal bir maddeyi tanımlayan sıfat. Bu çözeltilere ayrıca alkali (asidik olmayan) denir ve pH değeri 7'den büyüktür.
Akifer: Yeraltında su rezervuarı tutma kapasitesine sahip kaya oluşumu. Bu terim aynı zamanda yer altı havzaları için de kullanılır.
Bazalt: Genellikle çok yoğun olan (volkanik bir patlama sonucu içinde büyük gaz cepleri kalmadığı sürece) siyah bir volkanik kayaç.
Bağ: (kimyada) Bir moleküldeki atomlar (veya atom grupları) arasındaki yarı kalıcı bağlantı. Katılan atomlar arasındaki çekim kuvvetleri tarafından oluşturulur. Bağlar oluştuktan sonra, atomlar bir birim olarak işlev görür. Bileşen atomları ayırmak için, moleküllere ısı veya diğer radyasyon biçiminde enerji sağlanmalıdır.
Karbon: Dünya üzerindeki tüm yaşamın fiziksel temelini oluşturan kimyasal bir elementtir. Karbon, grafit ve elmas formunda serbest halde bulunur. Kömür, kireçtaşı ve petrolün önemli bir bileşenidir ve kimyasal, biyolojik ve ticari değeri olan çok çeşitli moleküller oluşturmak üzere kimyasal olarak kendi kendine birleşebilir. (İklim araştırmalarında) Karbon terimi, bir eylemin, ürünün, politikanın veya sürecin atmosferin uzun vadeli ısınması üzerindeki potansiyel etkisini ifade etmek için bazen karbondioksit ile neredeyse eş anlamlı olarak kullanılır.
Karbondioksit (veya CO2): Tüm hayvanların soludukları oksijenin yedikleri karbonca zengin besinlerle reaksiyona girmesi sonucu ürettikleri renksiz, kokusuz bir gazdır. Karbondioksit ayrıca petrol veya doğal gaz gibi fosil yakıtlar da dahil olmak üzere organik maddelerin yakılmasıyla da açığa çıkar. Karbondioksit, Dünya atmosferinde ısıyı hapseden bir sera gazıdır. Bitkiler, fotosentez yoluyla karbondioksiti oksijene dönüştürür ve bu süreci kendi besinlerini üretmek için kullanırlar.
Çimento: İki malzemeyi bir arada tutmak için kullanılan, sertleşerek katı bir madde haline gelmesini sağlayan bir bağlayıcı veya iki malzemeyi bir arada tutmak için kullanılan kalın bir yapıştırıcı. (İnşaat) Kum veya kırılmış kayaları bir araya getirerek beton oluşturmak için kullanılan ince öğütülmüş bir malzeme. Çimento genellikle toz halinde yapılır. Ancak ıslandığında, kuruduğunda sertleşen çamurlu bir bulamaç haline gelir.
Kimyasal: Belirli bir oranda ve yapıda birleşmiş (bağlanmış) iki veya daha fazla atomdan oluşan madde. Örneğin, su, bir oksijen atomuna bağlı iki hidrojen atomundan oluşan kimyasal bir maddedir. Kimyasal formülü H2O'dur. "Kimyasal" kelimesi, farklı bileşikler arasındaki çeşitli reaksiyonlar sonucu ortaya çıkan bir maddenin özelliklerini tanımlamak için sıfat olarak da kullanılabilir.
Kimyasal bağ: Atomlar arasında, bağlanan elementlerin bir birim olarak işlev görmesini sağlayacak kadar güçlü bir çekim kuvveti. Bazı çekim kuvvetleri zayıf, bazıları ise güçlüdür. Tüm bağlar, elektronları paylaşarak (veya paylaşmaya çalışarak) atomları birbirine bağlar.
Kimyasal reaksiyon: Bir maddenin fiziksel biçiminde (örneğin, katıdan gaza) bir değişiklikten ziyade, moleküllerinin veya yapılarının yeniden düzenlenmesini içeren bir süreçtir.
Kimya: Maddelerin bileşimini, yapısını, özelliklerini ve etkileşimlerini inceleyen bilim dalı. Bilim insanları bu bilgiyi bilinmeyen maddeleri incelemek, faydalı maddeleri büyük miktarlarda üretmek veya yeni faydalı maddeler tasarlayıp oluşturmak için kullanırlar. (Kimyasal bileşikler için) Kimya ayrıca bir bileşiğin formülünü, hazırlanma yöntemini veya bazı özelliklerini de ifade eder. Bu alanda çalışan kişilere kimyager denir. (Sosyal bilimlerde) İnsanların işbirliği yapma, geçinme ve birbirlerinin arkadaşlığından keyif alma yeteneği.
İklim değişikliği: Dünya ikliminde meydana gelen önemli ve uzun vadeli bir değişiklik. Bu değişiklik doğal olarak veya fosil yakıtların yakılması ve ormanların yok edilmesi gibi insan faaliyetleri sonucunda ortaya çıkabilir.
Karbonsuzlaştırma: Karbondioksit ve metan gibi karbon bazlı sera gazlarını atmosfere salan kirletici teknolojilerden, faaliyetlerden ve enerji kaynaklarından kasıtlı olarak uzaklaşmayı ifade eder. Amaç, iklim değişikliğine katkıda bulunan karbon gazlarının miktarını azaltmaktır.
Elektrik: Genellikle elektron adı verilen negatif yüklü parçacıkların hareketinden kaynaklanan elektriksel yük akışı.
Elektron: Genellikle bir atomun dış bölgesinde yörünge çizen negatif yüklü bir parçacık; aynı zamanda katılarda elektriğin taşıyıcısıdır.
Mühendis: Bilim ve matematiği kullanarak sorunları çözen kişi. Fiil olarak kullanıldığında ise mühendis kelimesi, bir sorunu veya karşılanmamış bir ihtiyacı çözmek için bir cihaz, malzeme veya süreç tasarlamayı ifade eder.
Etanol: Bira, şarap ve sert alkollü içkiler gibi alkollü içeceklerin temelini oluşturan bir alkol türüdür. Ayrıca çözücü ve yakıt olarak da kullanılır (örneğin, genellikle benzinle karıştırılır).
Filtre: (isim) Boyutlarına veya diğer özelliklerine bağlı olarak bazı maddelerin geçmesine, bazılarının geçmesine izin veren şey. (fiil) Boyut, yoğunluk, yük vb. özelliklere göre belirli maddeleri seçme işlemi. (fizikte) Işığı veya diğer radyasyonu emen veya bileşenlerinden bazılarının geçmesini seçici olarak engelleyen bir maddeden yapılmış ekran, plaka veya tabaka.
Formate: Yağ asidinin oksitlenmiş hali olan formik asidin tuzları veya esterleri için kullanılan genel bir terimdir. (Ester, belirli asitlerin hidrojen atomlarının belirli organik gruplarla değiştirilmesiyle oluşan karbon bazlı bir bileşiktir. Birçok yağ ve uçucu yağ, doğal olarak oluşan yağ asidi esterleridir.)
Fosil yakıt: Kömür, petrol (ham petrol) veya doğal gaz gibi, milyonlarca yıl boyunca Dünya'nın içinde bakteri, bitki veya hayvanların çürüyen kalıntılarından oluşan her türlü yakıt.
Yakıt: Kontrollü bir kimyasal veya nükleer reaksiyon yoluyla enerji açığa çıkaran herhangi bir madde. Fosil yakıtlar (kömür, doğal gaz ve petrol), ısıtıldığında (genellikle yanma noktasına kadar) kimyasal reaksiyonlar yoluyla enerji açığa çıkaran yaygın yakıtlardır.
Yakıt hücresi: Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir cihaz. En yaygın yakıtı hidrojendir ve tek yan ürünü su buharıdır.
Jeoloji: Dünya'nın fiziksel yapısı, maddeleri, tarihi ve üzerinde meydana gelen süreçlerle ilgili her şeyi tanımlayan bir sıfat. Bu alanda çalışan kişilere jeolog denir.
Küresel ısınma: Sera etkisi nedeniyle Dünya atmosferinin genel sıcaklığında meydana gelen kademeli artış. Bu etki, havadaki karbondioksit, kloroflorokarbonlar ve diğer gazların seviyelerinin artmasından kaynaklanır; bunların çoğu insan faaliyetlerinden kaynaklanır.
Hidrojen: Evrendeki en hafif element. Gaz halinde renksiz, kokusuz ve son derece yanıcıdır. Birçok yakıtın, yağın ve canlı dokuyu oluşturan kimyasalların bir bileşenidir. Bir protondan (çekirdek) ve onun etrafında dönen bir elektrondan oluşur.
İnovasyon: (fiil: inovasyon yapmak; sıfat: inovasyon yapmak) Mevcut bir fikir, süreç veya üründe, onu daha yeni, daha akıllı, daha verimli veya daha kullanışlı hale getirmek için yapılan bir ayarlama veya iyileştirme.
Kostik soda: Sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisinin genel adıdır. Kostik soda genellikle bitkisel yağlar veya hayvansal yağlar ve diğer bileşenlerle karıştırılarak kalıp sabun yapılır.
Malzeme bilimci: Bir malzemenin atomik ve moleküler yapısı ile genel özellikleri arasındaki ilişkiyi inceleyen araştırmacı. Malzeme bilimciler yeni malzemeler geliştirebilir veya mevcut malzemeleri analiz edebilirler. Bir malzemenin yoğunluk, mukavemet ve erime noktası gibi genel özelliklerini analiz etmek, mühendislerin ve diğer araştırmacıların yeni uygulamalar için en iyi malzemeleri seçmelerine yardımcı olabilir.
Molekül: Kimyasal bir bileşiğin mümkün olan en küçük miktarını temsil eden, elektriksel olarak nötr atomlardan oluşan bir grup. Moleküller tek tip atomdan veya farklı tip atomlardan oluşabilir. Örneğin, havadaki oksijen iki oksijen atomundan (O2) oluşurken, su iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomundan (H2O) oluşur.
Kirletici: Hava, su, insanlar veya gıda gibi bir şeyi kirleten madde. Bazı kirleticiler, böcek ilaçları gibi kimyasallardır. Diğer kirleticiler ise aşırı ısı veya ışık da dahil olmak üzere radyasyon olabilir. Hatta yabani otlar ve diğer istilacı türler bile bir tür biyolojik kirlenme olarak kabul edilebilir.
Güçlü: Çok güçlü veya etkili olan bir şeyi (örneğin mikrop, zehir, ilaç veya asit) ifade eden bir sıfat.
Yenilenebilir: Süresiz olarak yenilenebilen kaynakları (su, yeşil bitkiler, güneş ışığı ve rüzgar gibi) ifade eden bir sıfattır. Bu, sınırlı bir kaynağa sahip olan ve etkili bir şekilde tükenebilen yenilenemez kaynaklarla zıtlık oluşturur. Yenilenemez kaynaklar arasında petrol (ve diğer fosil yakıtlar) veya nispeten nadir elementler ve mineraller bulunur.