Kimya sektörü, hem hammadde hem de enerji kullanımı için fosil yakıtları kullanan en büyük endüstriyel enerji tüketicisidir. İkincisinin çoğu, hammaddeyi faydalı ürünlere dönüştüren reaksiyonların tipik olarak termal katalize dayanması nedeniyle meydana gelir. Bu işlemler genellikle yüksek sıcaklık ve basınç gibi nispeten aşırı reaksiyon koşullarını gerektirir. Bu, süreç verimliliğinin azalmasına ve sonuçta önemli bir karbon ayak izine neden olur.  

Atık, biyokütle ve CO2 gibi alternatif hammaddeler2 endüstrinin fosil yakıt kullanımını hammadde olarak ele almasına yardımcı olabilir. Ancak endüstrinin emisyon azaltma hedeflerine ulaşması gerekiyorsa, enerji açısından daha verimli bir süreç de gerekli olacaktır. Geleneksel teknolojiler yüksek düzeyde bir optimizasyona ulaşmış durumda; bu da kimya endüstrisinin yakıt kullanımından kaynaklanan emisyonları ele alması gerektiği anlamına geliyor. Karbon yakalama son yıllarda ölçeklendi ancak maliyet ve altyapı gibi bazı zorluklarla karşı karşıyadır; yenilenebilir enerji kullanmak, maliyetler değişken olsa da emisyonların azaltılmasına yardımcı olabilir. 

Fotokataliz, kimyasal işleme için yenilenebilir enerjinin kullanılmasına ve proses verimliliğinin arttırılmasına yönelik bir yol sunar ve böylece, teknolojinin ekonomik olarak ölçeklendirilmesi durumunda, fosil yakıt kullanımından kaynaklanan emisyonları önemli ölçüde azaltır. 

Fotokataliz Nasıl Çalışır ve Faydaları Nelerdir? 

Fotokatalizde ışık enerjisi, daha sonra kimyasal reaksiyonu hızlandıran bir katalizörü aktive etmek için kullanılır. Termal katalizden farklı olarak reaksiyon hızları, sıcaklık ve ışık yoğunluğu ile üstel bir ilişkiye sahiptir. Bu, fotokatalizin gerekli reaksiyon hızları için termal katalizden önemli ölçüde daha düşük sıcaklıklar gerektirdiği anlamına gelir.  

Fotokatalizin teorik faydaları, yüksek fotokatalitik verimlilik, seçicilik ve özgüllük ile kimyasal reaksiyonları yönlendirebilen plazmonik fotokatalizörler geliştiren Rice Üniversitesi'ndeki bilim adamlarının araştırmalarının odak noktasıydı. Daha sonra teknolojiye lisans verildi Syzygy Plazmoniks reaksiyonları katalize eden fotokatalizörleri aydınlatmak için LED'ler kullanan 'fotoreaktörler' geliştirdi. Reaktörler, sermaye maliyetlerini düşük tutmaya yardımcı olan nispeten ucuz malzemelerden yapılmıştır. Bu arada süreç, yüksek verimlilik, seçicilik ve özgüllükten faydalanarak enerji kullanımının azalmasına, dolayısıyla maliyetlerin ve karbon ayak izinin azalmasına neden olur.  

Etki Potansiyeli   

Syzygy Plasmonics, amonyağın ayrışması (kırılması) da dahil olmak üzere çeşitli uygulamalara yönelik teknolojiyi geliştirmiştir. Şu anda gübre için büyük miktarlarda üretilen amonyak, hem ulaşım yakıtı hem de enerji ithalatı için yararlı olan gelecek vaat eden bir hidrojen taşıyıcısı olarak giderek daha fazla tanınmaktadır. Ancak amonyak üretimi ve ayrışmasının gidiş-dönüş verimliliği (ve maliyeti) benimsenme önünde bir engel olmaya devam ediyor. Syzygy'nin teknolojisi geniş ölçekte uygulandığında termal parçalamadan çok daha fazla verimlilik vaat ederek doğal gaz ithalatının temiz amonyak ithalatıyla değiştirilmesi olasılığının önünü açıyor. 

Enerji ithalatına yönelik başka yaklaşımlar da mevcut ve amonyak, karbon kaynaklarına erişimin kısıtlı olduğu metanol gibi diğer hidrojen taşıyıcılarıyla özellikle avantajlı bir şekilde karşılaştırılıyor. Enerji veya endüstriyel kullanım için tekrar hidrojene dönüştürülecek amonyak miktarı birçok değişkene bağlıdır. 100 yılına kadar 130-2050 milyon ton hidrojen, IEA tahminleri enerji kullanımı için nitrojen talebi için, ancak bu doğrudan kullanım veya hidrojen olabilir. Hepsi kırılmış olsaydı, termal kırma yerine Syzygy teknolojisinin kullanılması yaklaşık 1000-1250TWh enerji tasarrufu sağlayacaktı; bu da Birleşik Krallık'ın yıllık toplam enerji kullanımının yaklaşık 3 katı kadardı.  

Diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında toplam maliyet açısından rekabet etmedikçe teknolojinin geniş ölçekte devreye alınması pek olası değildir. Bununla birlikte, verimliliklerin maliyetleri düşürmesi bekleniyor; Syzygy, teknolojinin amonyak parçalamayla ilişkili toplam maliyetleri termal parçalamaya kıyasla %20'nin üzerinde azaltmasını bekliyor, ancak maliyet rekabeti yenilenebilir enerjinin maliyetlerine bağlı olacak. 

İleriye Dönük 

Syzygy'nin, Lotte Chemicals ile geliştirilmekte olan bir amonyak parçalama pilotu var; ölçeklendirme potansiyeli ise Syzygy'nin geniş ölçekte verimlilik göstermesiyle yeniden doğrulanacak. Teknoloji ayrıca buhar metan reformasyonu (hidrojen üretmek için) ve kuru metan reformasyonu (metanol veya jet yakıtı üretiminde kullanılabilen sentez gazı üretimi için) dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için test edilmiştir. Amonyak sentezi, yeşil hidrojen, etilen ve aromatik sentezi teknolojisi de dahil olmak üzere, gigatonlarca karbon emisyonundan tasarruf etme potansiyeli olan başka birçok uygulama mevcuttur. 

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.cleantech.com/will-photocatalysis-move-the-needle-on-chemical-carbon-emissions/