Küresel ısınmayla mücadelede ve giderek tahrip olan deniz ekosistemlerini korumada çığır açacak yenilikler zorunluluk haline geldi.1 Geliştirilen yeni bir elektrokimyasal yöntem, deniz suyunda çözünmüş halde bulunan karbondioksiti (CO2) yüksek hızla ayrıştırırken bu alandaki en büyük teknik engellerden biri olan mineral birikimi sorununu da kendi kendine çözmeyi başarıyor.
İnsan faaliyetleri sonucu atmosfere salınan CO2’nin yaklaşık %40’ı devasa bir doğal sünger görevi gören okyanuslar tarafından emiliyor.2 Ancak bu durum, deniz suyunun kimyasını değiştirerek asitlik seviyesini artırıyor ve mercan resifleri başta olmak üzere tüm deniz yaşamını ciddi bir yıkımla karşı karşıya bırakıyor. Yeni geliştirilen elektrokimyasal cihaz, okyanus asitliğini dengelerken aynı zamanda yakalanan karbonun beton üretimi veya sentetik jet yakıtı gibi kritik sanayi kollarında ham madde olarak kullanılmasına olanak tanıyor. Sistem hem karbon yakalıyor hem enerji şebekesini dengeliyor.1
Deneysel olarak başarıyla test edilen cihaz, iki aşamalı özel bir akış hücresi ve kimyasal döngü mekanizması ile çalışıyor. Sürecin ilk adımında gözenekli elektrotlar aracılığıyla deniz suyuna hidrojen gazı veriliyor. Bu işlem suyun pH değerini 4 seviyesine düşürerek asitlendiriyor ve bağlı haldeki CO2 gaz kabarcıkları şeklinde sudan ayrılmasını sağlıyor. Vakumlanan odada toplanan CO2 sanayi kullanımı için depolanırken bu asitlendirme evresi sırasında dikkat çekici bir şekilde elektrik enerjisi üretiliyor. İkinci aşamada ise cihazın elektrot kutupları tersine çevrilerek bazifikasyon adımı başlatılıyor. Suyun pH değeri 10,7’ye kadar çıkarılarak ortam yeniden dengeleniyor. İşlem gören su tekrar okyanusa salındığında doğal pH seviyesi olan 8,1’e ulaşana kadar atmosferden daha fazla CO2 çekme kapasitesi kazanıyor. Bu ikinci adım elektrik tüketse de sistemin bir evrede enerji üretip diğer evrede tüketmesi son derece kritik bir avantaj sunuyor. Tesis, elektrik talebinin tavan yaptığı saatlerde şebekeye güç verip, arz fazlası olduğunda fazla elektriği emerek enerji gridini dengeleyen esnek bir altyapı varlığı olarak işlev görebiliyor.1
Bakım gerektirmeyen operando temizleme mekanizması
Okyanus suyundan karbon yakalama teknolojilerinin endüstriyel ölçeğe taşınmasının önündeki en büyük engel, elektrot yüzeylerinde oluşan kireçlenme ve mineral birikimiydi. Deniz suyundaki kalsiyum ve magnezyum mineralleri, tıpkı evlerdeki su ısıtıcılarında olduğu gibi elektrot yüzeylerini kaplayarak sistemin çalışamaz hale gelmesine neden oluyordu. Önceki teknolojiler kirlenme sebebiyle yalnızca dört döngü sonunda performanslarının %67’sini kaybederken bu yeni tasarımı sorunu kökten çözdü.1
Çalışmanın en dikkat çekici çıktılarından biri, işlem devam ederken gerçekleşen (operando) kendi kendini temizleme kabiliyetinin deneysel olarak doğrulanması oldu. Birbiri ardına çalıştırılan 4 asitlendirme ve bazikleştirme döngüsü boyunca, elektrot yüzeylerindeki birikintilerin %86’sı kendiliğinden temizlendi. Sistem, bakım için herhangi bir duraklamaya veya dışarıdan asitli kimyasal yıkamaya gerek kalmadan çalışma kapasitesini ve elektrokimyasal enerji yoğunluğunu tamamen sabit tutmayı başardı.2
3D yazıcı teknolojisiyle geliştirilen akış kanalları
Reaksiyon verimliliğini düşüren kütle transferi sınırlamalarını aşmak adına araştırmacılar, bilgisayar modellerine dayalı tasarımlar geliştirerek 3 boyutlu yazıcılarla üretilen yeni elektrolit akış kanallarını sisteme entegre etti. Kanal tabanından 30 derecelik açıyla yükselen 1 milimetre kalınlığındaki özel kanatçık mimarisi, sıvı geçişi sırasında türbülans oluşturarak ferri-/ferro-siyanür redoks tuzu konsantrasyon sınır tabakası kalınlığını %35’e varan oranlarda azalttı. Bu yenilikçi yapı, sistemdeki basınç düşüşünü 415 Pa gibi son derece düşük bir seviyede tutarken reaksiyon hızını maksimuma çıkardı ve endüstriyel ölçek beklentisi olan 100 mA/cm² akım yoğunluğuna ulaşılmasını sağladı.2
Bu çalışmada başarılan kirliliği bir bakım yük olmaktan çıkarmaktır. Laboratuvar ölçeğinde kavram kanıtı sağlanan bu deneysel sonuçlar, okyanus tabanlı karbon uzaklaştırma ve kullanım süreçlerinin verimliliğini artıracak kritik kılavuzlar sunuyor. Prototipteki yüksek elektriksel direnci düşürmek adına dış plastik plakaların metalle değiştirilmesi ve bileşen aralıklarının sıfırlanması ile birlikte sistem, yakın gelecekte ticari ölçekte hayata geçirilerek hem okyanusları koruyacak hem de yeşil karbon ekonomisine katkı sağlayacaktır.1
Kaynaklar
- Tech Xplore. (2026, 4 Ekim). Self-cleaning ocean carbon capture device removes mineral buildup while extracting CO2.
- Silcox, R., Villavicencio, F., Kipnis, T., & Bala Chandran, R. (2026). Effective Precipitate Cleaning with a Reversible Flow Cell Sustains Stable Energy Intensity for Oceanic CO2 Removal. Environmental Science & Technology.