Skip to content Skip to navigation

Temiz Gaz Üreten Yapay Yaprak Mekanizması

Ayşenur Okatan
29/11/2019 - 18:37

Bilim insanları fosil yakıtların yerine kullanılabilecek yenilenebilir ve temiz enerji kaynakları arayışına devam ediyor. Bu enerji kaynaklarından biri de güneş enerjisi kullanılarak üretilen yapay kimyasal yakıtlar.

Bitkiler güneş enerjisini fotosentez süreciyle kimyasal enerjiye dönüştürür. Cambridge Üniversitesinden bir grup araştırmacı güneş enerjisini kullanarak karbondioksit ve sudan sentez gazı üreten yapay bir yaprak mekanizması geliştirdi. Araştırmanın sonuçları Nature Materials’ta yayımlandı.

Hidrojen (H2) ve karbonmonoksit (CO) gazlarından elde edilen sentez gazı farklı alanlarda (örneğin sıvı yakıt, tıbbi ürün, plastik ve gübre üretiminde) kullanılıyor. Sentez gazı çoğunlukla fosil yakıtlar yakılarak elde edildiği için bu süreçte atmosfere karbondioksit gazı salınıyor. Fakat araştırmacıların geliştirdiği yeni yöntemde atmosfere karbondioksit salınması engelleniyor.

Geliştirilen yapay yaprak mekanizmasında bitkiler tarafından doğal olarak gerçekleştirilen fotosentez olayından esinlenilmiş. Fotosentez sürecinde karbondioksit ve su güneş ışığı etkisiyle oksijen gazına ve karbonhidrat bileşiklerine dönüştürülür. Güneş ışığı yapraklar tarafından soğurulurken su elektron vererek yani yükseltgenerek oksijen molekülüne ve artı yüklü hidrojen iyonlarına dönüşür. Karbondioksit ise elektron alarak yani indirgenerek karbonhidrat bileşiklerine dönüşür.

University of Cambridge - Virgil Andrei

Geliştirilen yapay yaprak mekanizmasında güneş ışığını soğurabilen iki cihaz bulunuyor. Araştırmacılar bu cihazları kobalt elementinden yapılmış bir malzemeyle kaplayarak tepkimelerin daha hızlı ve verimli gerçekleşmesini sağladı. Güneş ışığını soğuran cihazlar içinde sıvılaştırılmış karbondioksit bulunan suya daldırıldıklarında bu cihazlardan biri suyun yükseltgenerek oksijen molekülüne ve artı yüklü hidrojen iyonuna dönüşmesini sağlarken elektronlar açığa çıkıyor. Diğer cihaz ise oluşan artı yüklü hidrojen iyonlarını kullanarak karbondioksitin indirgenerek karbonmonoksit ve hidrojen molekülüne dönüşmesini sağlıyor. Elde edilen hidrojen ve karbonmonoksit ise sentez gazı üretiminde kullanılıyor.

Sulu çözeltide bulunan sıvı karbondioksit güneş enerjisiyle karbonmonoksit ve diğer hidrokarbonlara (karbon ve hidrojenden oluşan bileşiklere) dönüşür.

Daha önce de fotosentez yapabilen yapay yapraklar geliştirilmişti. Fakat bu araştırmada geliştirilen güneş ışığını soğurabilen cihazlar perovskitten üretilmiş. Bu madde karbondioksitin karbonmonoksite çevrilmesi için gerekli enerjiyi sağlama konusunda önceki araştırmalarda kullanılan silisyum gibi malzemelere kıyasla daha başarılı. Ayrıca tepkimelerin daha hızlı gerçekleşmesini sağlayan katalizör platin veya gümüş yerine kobalt kullanılarak üretildiği için çok daha ekonomik. Üstelik geliştirilen yapay yapraklar güneş enerjisini kullanmasına rağmen bulutlu ya da yağmurlu havalarda da verimli bir şekilde çalışabiliyor.

Araştırmacılar bu yöntemle üretilen sentetik gazın sıvı yakıta dönüştürülerek özellikle taşımacılık, gemicilik ve havacılıktaki sıvı yakıt ihtiyacını sürdürülebilir şekilde karşılayabileceğini düşünüyor.

 

Kaynaklar:

İlgili İçerikler

Ekoloji / Çevre Bilim

Bilim Genç olarak temmuz ayında objektiflerinizi çevrenizdeki taşlara odaklamanızı istiyoruz.

Ekoloji / Çevre Bilim

Bilim Genç olarak haziran ayında objektiflerinizi çevrenizdeki ağaçlara odaklamanızı istiyoruz.

Ekoloji / Çevre Bilim

Yalıçapkınıgiller ailesinde yer alan bayağı yalıçapkını (Alcedo atthis) Avrupa, Güneydoğu Asya ve Afrika’da görülür.

Ekoloji / Çevre Bilim

Bilimsel çalışmalar, günümüzden 90 milyon yıl önce Güney Kutbu civarındaki karaların yağmur ormanlarıyla kaplı olduğunu gösteriyor. 

Ekoloji / Çevre Bilim

NASA tarafından alınan uydu görüntüleri Çin’deki hava kirliliğinde çok büyük düşüş yaşandığını gösteriyor. Yaşanan değişim kısmen de olsa koronavirüsün yayılmasını önlemek için alınan önlemlere bağlanıyor.

Ekoloji / Çevre Bilim

Her canlı kendine en uygun yaşam koşullarında varlığını sürdürür. Örneğin bir kutup ayısı çölde yaşayamazken çölde büyüyüp gelişen bir kaktüs kutuplarda hayatta kalamaz. Okyanusta yaşayan canlıların da büyüyüp gelişebilmesi için deniz suyunun asitlik derecesinin belirli bir seviyede olması gerekiyor.

Ekoloji / Çevre Bilim

Uluslararası bir araştırma grubunun Nature Reviews’ta yayımladıkları bir makaleye göre, küresel ısınmanın ana nedeni olan atmosferdeki karbondioksit artışı, aynı zamanda yeryüzündeki bitki örtüsünün çoğalmasına sebep oluyor. 

Ekoloji / Çevre Bilim

İlki 2017 yılında gerçekleştirilen Antarktika bilim seferi yolculuğumuzun dördüncüsüne (TAE-IV) katılacak 24 kişilik ekip 9 Şubat’ta yolculuklarına başlıyor.

Ekoloji / Çevre Bilim

Günümüzde küresel ısınmanın da etkisiyle orman yangınları günlerce hatta aylarca sürebiliyor. Yangınları kontrol altına almak ise gitgide zorlaşıyor. Orman yangınları sonucunda yangının büyüklüğüne bağlı olarak birçok hayvan yaşamını kaybediyor ve çok sayıda bitki yok oluyor.

Ekoloji / Çevre Bilim

Bitkiler atmosferdeki karbondioksiti kullanarak fotosentez yapar. Fotosentez sonucu hem besin üretilir hem de oksijen açığa çıkar. Canlıların solunum yapması için gerekli oksijenin büyük kısmı bitkilerden sağlanır. Bu bakımdan ormanlar en önemli oksijen kaynağıdır.