Karbondioksitin (CO2) Metana (CH4) Dönüşümü için Çift İşlevli Malzemelerin (DFM) Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Endüstrileşme nedeniyle atmosferde artan CO2 emisyonu iklim değişikliğine neden olmaktadır. Bu nedenle CO2 emisyonunu azaltmak, ortadan kaldırmak veya dönüştürmek için çalışmalar yapılmaktadır. Endüstriyel koşullar düşünüldüğünde süreç iki adımdan oluşmaktadır. İlk adım, bir baca gazı olan CO2’in yakalanmasıdır. İkinci adımsa dışarıdan bir hidrojen beslemesi yardımıyla reaksiyonun gerçekleşmesinin sağlanması ve yakıt olarak kullanılacak olan CH4’e dönüşümünün sağlanmasıdır. Çift işlevli malzemelerin (DFM) belirtilen iki adımdaki rolleri yakalayıcı veya soğurucu (adsorban) özelliği göstererek CO2 gazını tutması ve devamında hidrojen beslemesi ile ortamda katalizör etkisi gösterip verimli bir reaksiyon oluşmasını sağlamaktır. Endüstriyel koşullarda baca gazları pek çok gaz atıkları ile ifade edilir. Bu atık gazlar arasından CO2 gazının DFM yardımıyla yakalanması DFM’de kullanılan malzemelerin seçiciliği ile ilgilidir. Bu etki reaksiyonda da kendini göstermeli ve yan reaksiyonlar oluşturarak atık gazın yakıta dönüşmesi karmaşıklaştırılmamalıdır. Bu çalışmada belirtilen çerçevede DFM üzerine gerçekleştirilen çalışmalar incelenmiştir. DFM’ler, salınan CO2’yi adsorbe edip belirli sıcaklıklarda ek ısı gerektirmeden sentetik doğalgaza (metan) dönüştürerek atık gazı yakıta çevirmektedir. DFM’de metanlaştırma (metanasyon) katalizörü olarak kullanılan metallerle ilgili yapılan optimizasyon çalışmalarının sonuçları ve bu metallerle birlikte kullanılan destek malzemelerinin kullanım özellikleri incelenmiştir. Yapılan iyileştirme çalışmaları ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Ortam sıcaklığının 320 °C üzerinde olması CO2’in yakalanma verimliliğini düşüreceği raporlanmıştır. DFM’de kullanılacak sodyum karbonat ve alüminyum oksit destekli (Na2CO3 / Al2O3) malzemenin CO2 yakalanması için etkin bir seçicilik özelliği gösterdiği raporlanmıştır. Aynı zamanda platin grubu metallerin DFM’de kullanılmasının metanasyon reaksiyonunu daha aktif kıldığı değerlendirilmiştir.