Güneş ışığı kullanan yenilenebilir katı sorbentler

Dünya Meteoroloji Örgütü’ne göre sera gazı yoğunluğu rekor seviyeye ulaşmıştır. Covid-19 kısıtlamaları sonucunda CO₂ emisyonlarında %5,6 oranında düşüş gözlemlenmiştir ancak 2020 yılındaki CO₂ yoğunluğu son on yılın ortalamasının üstünde seyretmiştir. CO₂ yoğunluğundaki bu artışın en önemli sebebi, fosil yakıtların yüksek oranda kullanmasıdır.

Green Energy & Environment dergisinde yayınlanan bir çalışmada, Çin Renmin Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı enerji kaynağı olarak güneş ışığını ve CO₂ sorbent (emici) olarak talaş kullanarak CO₂’yi yakalamak için yeni bir yöntem önermektedir. Önerilen bu yöntem CO₂’yi yakalamakla birlikte fazladan CO₂ üretecek fosil yakıtları kullanmaktan da kaçınır. 

Yenilenebilir katı sorbentler gazlı ayırma, artık gaz arıtımı, çevre düzenlemesi ve iklim yönetimi adına büyük potansiyeller sergilemiştir. Katı sorbentlerin üretimi ve yeniden kullanılabilirlikleri genellikle yüksek seviyede enerji kullanımı ve karmaşık prosedürlere bağlıdır.  Bu sorunlara çözüm olarak geliştirilen çalışmada talaşın polietilenenimin ile birleştirilmesinden kaynaklı yüksek çalışma sıcaklıklarına sahip, düşük başlangıç enerjisine gerek duyan ışık kontrollü CO₂ toplama sistemi yapılması amaçlanmaktadır. Bununla birlikte CO₂‘nin tersinir olarak adsorbe^* edilip salınabileceği güneş ışığı aydınlatmasına doğrudan ve orantısal bir reaksiyon göstermektedir¹.  

Profesör Yapei Wang: “Son yıllarda çok sayıda yüksek performanslı CO₂ emici geliştirilirken insanlar adsorpsiyon sırasında çevreye yayılan karbon miktarına çok dikkat etmiyorlar. Tipik endüstriyel CO₂ yakalama sistemleri, emici rejenerasyon işlemi sırasında yüksek enerji tüketimi gösterir. Bu sorunları çözmek için sadece düşük enerji tüketimli CO₂ emiciler üretmekle kalmayıp, aynı zamanda bu emicileri yeniden oluşturmak için tek enerji kaynağı olarak güneş ışığını kullanan bir çözüme odaklandık.” dedi².

Araştırma ekibi, sulu bir amin bazının polimer çözeltisi ile emprenye^** edilen talaşın önemli bir avantaj olduğunu ve üretimi kolay bir CO₂ emici olduğunu keşfetmiştir. Oluşturulan sistem karmaşık olmasına rağmen sentez gerektirmeyen, CO₂’yi yakalayabilen ve uygun ısıtma ile rejenere edilebilen bir sistemdir. Ek olarak, güneş ışığı toplama sistemlerini imal etmek ve CO₂ yakalama için değiştirilmiş talaşı ısıtan bir reflektör ve güneş ışığı emme tabakası kullanıldı. 

Çalışmaya katılan doktora öğrencisi Shiming Zhang: “Bu çalışmamızda güneş enerjili su ısıtıcılarından ilham aldık. Güneş ışığını enerji girişi olarak kullanmak, geleneksel enerjiye olan ihtiyacı en aza indirger ve daha çevre dostudur.” dedi. 

*Adsorpsiyon ya da tutunma, çözünmüş katı maddeler ile sıvı ve gaz maddelerin atomlarının yüzeye tutunması ile ilgili kimyasal ve fiziksel bir kuvvettir. Bir tür adhezyon kuvvetidir.
**Emprenye, ahşabın bünyesine farklı yöntemlerle çeşitli kimyasal maddeleri emdirme işlemidir. Bu işlemle ahşabı mantar, böcek, kurtçuk gibi zararlılardan koruyarak ahşabın hizmet ömrünü arttırma amaçlanmaktadır.

Kaynaklar

1. Zhang, S., Pan, Q., & Wang, Y. (2021). Sunlight-controlled CO₂ separation resulting from a biomass-based CO₂ absorber. Green Energy & Environment. https://doi.org/10.1016/j.gee.2021.09.001

2.https://techxplore.com/news/2021-12-scientists-sunlight-sawdust-reversibly-capture.html