Fosil yakıt kullanımının çevresel ve jeopolitik etkileri hakkında giderek daha fazla endişe duyan bir dünyada, nükleer enerji büyük bir ilgi konusu olarak yeniden su yüzüne çıktı. Sera gazı emisyonu olmadan geniş ölçekte elektrik üretme yeteneği, toplumun fosil yakıtlardan net sıfır geleceğe geçişini sağlayabilecek sürdürülebilir bir temiz enerji kaynağı olarak umut vaat ediyor. Bununla birlikte, nükleer enerji üretimi radyoaktif atık üretmekte. Nükleer atığın güvenli yönetimi, bu dönüştürücü güç çözümünde halkın güvenini kazanmak için ele alınması gereken önemli bir sorun olmaya devam ediyor.
Houston Üniversitesi araştırmacılarından oluşan bir ekip, nükleer atık yönetimi için yenilikçi bir çözüm buldu: Siklotetrabenzil hidrazonlara dayalı moleküler kristaller. Ekip tarafından 2015 yılında yapılan çığır açan bir keşfe dayanan bu kristaller, en yaygın radyoaktif fisyon ürünlerinden biri olan iyodu sulu ve organik çözeltilerde ve ikisi arasındaki arayüzde yakalayabiliyor.
Kimya Profesörü ve Cell Reports Physical Science’taki atılımı detaylandıran makalenin ilgili yazarı Ognjen Miljanic, “Bu son nokta özellikle dikkat çekicidir çünkü arayüzlerde iyot tutulması, iyotun nükleer reaktörlerde ve atık muhafaza gemilerinde kullanılan özel boya kaplamalarına ulaşmasını ve bunlara zarar vermesini önleyebilir” dedi.
Bu kristaller, daha önce iyot yakalama malzemelerinin zirvesi olarak kabul edilen gözenekli metal-organik çerçeveler (MOF’ler) ve kovalent organik çerçeveler (COF’ler) ile rekabet eden şaşırtıcı bir iyot alım kapasitesi sergiler.
Toz gibi görünecek kadar küçük olan kristaller, iyodu tuttuktan sonra yanık umber renginden koyu mora dönüşür.
Çalışmanın ilk yazarı ve tezini bu araştırmaya dayandıran eski bir doktora öğrencisi olan Alexandra Robles, keşfi yaptığında Miljanic’in laboratuvarında kristaller üzerinde çalışıyordu. Nükleer atık için bir çözüm bulmaya olan ilgisi, Robles’i iyodu yakalamak için kristalleri kullanmayı araştırmaya yöneltti.
Bu istisnai özelliğin çok önemli bir avantaj sağladığını da sözlerine ekleyen Miljanic, “Organik ve su katmanları arasındaki ara yüzeyde iyotu yakaladı ki bu yeterince çalışılmamış bir olgudur” dedi. “Malzeme organik ve sulu katman arasında biriktirildiğinde, iyotun bir katmandan diğerine transferini esasen durdurur. Bu işlem yalnızca reaktör kaplamalarının bütünlüğünü korumakla ve muhafazayı geliştirmekle kalmaz aynı zamanda tutulan iyot da bir alandan diğerine taşınabilir. Buradaki fikir, onu yönetmenin zor olduğu bir yerde yakalamanız ve ardından yönetmenin kolay olduğu bir yerde yayınlamanızdır.” dedi.
Bu yakala ve bırak teknolojisinin diğer bir faydası da kristallerin yeniden kullanılabilmesidir. “Kirletici sadece naibe yapışırsa, her şeyin atılması gerekir” dedi. “Ve bu da israfı ve ekonomik kaybı artırıyor.”
Tabii ki, tüm bu büyük potansiyellerin hala pratik uygulamalarda test edilmesi gerekiyor ki bu da Miljanic’in sonraki adımları düşünmesini sağlıyor.
Miljanic’in ekibi, piyasada bulunan kimyasalları kullanarak yalnızca karbon, hidrojen ve oksijen atomları içeren bu küçük organik molekülleri yaratıyor.
Her kristal, sekiz doğrusal parçanın yayıldığı halka şeklinde bir yapıdır ve bu, araştırma ekibinin ona “Ahtapot” adını takmasına yol açmıştır.
Miljaniç, “Yapmaları oldukça kolay ve herhangi bir özel koruyucu atmosfer olmadan nispeten ucuz malzemelerden büyük ölçekte üretilebilirler.” dedi.
Şu anda bu kristalleri akademik bir laboratuvarda gram başına yaklaşık 1$ maliyetle üretebileceğini tahmin ediyor. Miljanic, endüstriyel bir ortamda maliyetin önemli ölçüde düşeceğine inanıyor.
Bu aç küçük kristaller çok yönlüdür ve iyottan daha fazlasını yakalayabilir. Miljanic ve ekibi, daha temiz ve daha sürdürülebilir bir dünya için bir başka büyük adım olacak olan karbondioksiti yakalamak için bazılarını kullandı. Ayrıca “Ahtapot” molekülleri, diğer enerji fırsatlarına kapı açan lityum-iyon pillerin yapımında kullanılan malzemelerde bulunanlarla yakından ilişkilidir.
Miljanic, “Bu, herhangi bir sistemin geri kalanıyla nasıl bütünleştirdiğimize bağlı olarak her türlü farklı şeyi yapabilen basit bir molekül türüdür.” Dedi. “Yani, tüm bu başvuruları da takip ediyoruz.”
Kristallerin sunduğu çok sayıdaki potansiyel onu heyecanlandırıyor ve pratik uygulamaları keşfetmeyi dört gözle bekliyor. Bir sonraki hedefi, bilim insanlarının farklı ticari yönleri keşfetmelerine yardımcı olacak bir ortak bulmaktır.
O zamana kadar, araştırmacılar kristal yapıların kinetiklerini ve davranışlarını daha da iyi hale getirmek için daha fazla keşfetmeyi planlıyorlar. [1]Unlocking the power of molecular crystals: A possible solution to nuclear waste
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Unlocking the power of molecular crystals: A possible solution to nuclear waste |
|---|
