CORVALLIS, Ore. – Oregon Eyalet Üniversitesi Bilim Koleji'ndeki araştırmacılar, ucuz bir nanomalzemenin endüstriyel emisyonlardan karbondioksiti temizleme potansiyelini gösterdiler.

yayınlanan bulgular, Hücre Raporları Fiziksel BilimÇalışmayı yöneten OSU'dan Kyriakos Stylianou, iyileştirilmiş karbon yakalama yöntemlerinin iklim değişikliğini ele almanın anahtarı olduğu için önemlidir.

Bir sera gazı olan karbondioksit, fosil yakıtların yanmasından kaynaklanır ve ısınan bir iklimin başlıca nedenlerinden biridir.

Stylianou, havadaki karbonu filtreleyen tesislerin dünyanın dört bir yanında türemeye başladığını - dünyanın en büyüğü 2021'de İzlanda'da açıldı - ancak dünya çapındaki emisyon sorununda büyük bir çentik açmaya hazır olmadıklarını belirtiyor Stylianou. İzlanda tesisi bir yıl içinde, yaklaşık 800 arabanın yıllık emisyonuna eşdeğer bir karbondioksit miktarı çıkarabiliyor.

Bununla birlikte, hafifletici teknolojiler fabrika gibi atmosfere giriş noktasındaki karbondioksit nispeten iyi gelişmiştir. Bu teknolojilerden biri, baca gazları bacalardan geçerken karbondioksit moleküllerini adsorpsiyon yoluyla yakalayabilen metal organik çerçeveler veya MOF'ler olarak bilinen nanomateryalleri içerir.

Kimya yardımcı doçenti Stylianou, "Karbondioksitin yakalanması, net sıfır emisyon hedeflerine ulaşmak için kritik öneme sahip" dedi. "MOF'ler, gözeneklilikleri ve yapısal çok yönlülükleri nedeniyle karbon yakalama konusunda çok fazla umut vaat ettiler, ancak bunları sentezlemek genellikle ağır metal tuzları ve toksik çözücüler gibi hem ekonomik hem de çevresel açıdan maliyetli reaktiflerin kullanılması anlamına geliyor."

Ek olarak, baca gazlarının su kısmıyla uğraşmanın karbondioksitin çıkarılmasını büyük ölçüde zorlaştırdığını söyledi. Karbon yakalama potansiyeli gösteren birçok MOF, nemli koşullarda etkinliğini kaybetti. Stylianou, baca gazlarının kurutulabileceğini, ancak bunun, endüstriyel uygulamalar için uygun olmayan hale getirmeye yetecek kadar karbondioksit giderme işlemi.

"Bu nedenle, şu anda karbon yakalamada kullanılan malzemelerin çeşitli sınırlamalarını ele almak için bir MOF bulmaya çalıştık: yüksek maliyet, karbondioksit için zayıf seçicilik, nemli koşullarda düşük stabilite ve düşük CO₂ alma kapasiteleri” dedi.

MOF'ler, ligandlar olarak bilinen organik "bağlayıcı" moleküllerle çevrili pozitif yüklü metal iyonlarından oluşan kristalimsi, gözenekli malzemelerdir. Metal iyonları, bağlayıcıların kollarını bir kafes gibi görünen tekrar eden bir yapı oluşturmak için bağlayan düğümler oluşturur; yapı, bir süngere benzer şekilde gazları adsorbe eden nano boyutlu gözeneklere sahiptir.

Stylianou, MOF'lerin MOF'un özelliklerini belirleyen çeşitli bileşenlerle tasarlanabileceğini ve milyonlarca olası MOF olduğunu söyledi. Bunların neredeyse 100,000'i kimya araştırmacıları tarafından sentezlendi ve yarım milyonunun da özellikleri tahmin edildi.

Stylianou, "Bu çalışmada, alüminyumdan ve kolayca bulunabilen bir ligand olan benzen-1,2,4,5-tetrakarboksilik asitten oluşan bir MOF sunuyoruz." Dedi. "MOF'un sentezi suda gerçekleşir ve sadece birkaç saat sürer. Ve MOF, CO ile karşılaştırılabilir boyutta gözeneklere sahiptir.₂ moleküller, yani karbondioksiti hapsetmek için kapalı bir alan var.”

MOF nemli koşullarda iyi çalışır ve aynı zamanda karbondioksiti nitrojene tercih eder, bu önemlidir çünkü nitrojen oksitler baca gazlarının bir bileşenidir. Bu seçicilik olmadan, MOF potansiyel olarak yanlış moleküllere bağlanacaktır.

Stylianou, "Bu MOF, ıslak yanma sonrası karbon yakalama uygulamaları için olağanüstü bir adaydır" dedi. "Olağanüstü ayırma performansıyla uygun maliyetlidir ve karşılaştırılabilir alım kapasiteleriyle en az üç kez yeniden üretilebilir ve yeniden kullanılabilir."

Oregon Eyaleti kimyagerleri Ryan Loughran, Tara Hurley ve Andrzej Gładysiak'ın yaptığı gibi Columbia Üniversitesi'nden bilim adamları, Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı ve İsviçre'den Chemspeed Technologies AG de bu araştırmaya katıldı.

Oregon Eyalet Bilim Koleji, OSU Kimya Bölümü ve Brian ve Marilyn Kleiner çalışmayı destekledi.