Dünyanın enerji isteği arttıkça fosil yakıt tüketimimiz de artıyor. Bunun sonucunda olumsuz çevresel etkileri olan sera gazı emisyonunda büyük bir artış oluyor. Bilim insanları bunun önüne geçmek için alternatif, yenilenebilir enerji kaynakları arıyorlar. Bu enerji kaynağının bir numarası; organik atıklardan veya bitki ve hayvanların “biyokütlesinden” üretilen hidrojendir. Biyokütle ayrıca atmosferden CO2’yi emer, uzaklaştırır ve depolar. Biyokütlenin ayrışması da bize negatif emisyonlar veya sera gazlarının giderilmesi için yeni çözüm yolları getirir. Ancak biyokütle ileriye dönük bir yolun habercisi olsa da, enerjiye dönüşümünün en üst düzeye çıkarılmasının en iyi yolu hâlâ soru işaretidir.
Biyokütlenin Gazlaştırılması
Biyokütleyi enerjiye dönüştürmek için şu anda iki ana yöntem vardır: Gazlaştırma ve piroliz. Gazlaştırma, katı veya sıvı biyokütleyi 1000°C civarındaki sıcaklıklarda gaz ve katı bileşiklere dönüştürülmesidir; gaza “syngas”, katıya ise “biyokömür” denir. Synga; hidrojen, metan, karbonmonoksit ve diğer hidrokarbonların bir karışımıdır. Bunlar güç üretmek için “biyoyakıt” olarak kullanılmaktadır. Öte yandan biyokömür, tarım uygulamalarında kullanılmasına rağmen, genellikle katı bir karbon atığı olarak kabul edilir.
Biyokütle Pirolizi
Piroliz, malzemelerin asal bir ortamda yüksek sıcaklıklarda termal ayrışmasıdır. Biyokütle pirolizi, biyokütlenin daha düşük sıcaklıklarda, 400-800°C arasında ve inert bir atmosferde 5 bar’a kadar basınçlarda ısıtılması dışında gazlaştırmaya benzer. Üç tür piroliz vardır: Geleneksel, hızlı ve flaş piroliz. İlk ikisi en uzun sürede gerçekleşen ve en fazla üretime sahip pirolizlerdir. Flaş pirolizi, 600°C’de gerçekleşir ve çok fazla sentez gazı üretir. Fakat kullanılabilirlik süresi çok azdır.
Muzdan Hidrojen Üretimi
EPFL’nin Temel Bilimler Okulu’nda Profesör Hubert Girault tarafından yönetilen bilim insanları, biyokütle foto-piroliz için yalnızca değerli sentez gazı değil, aynı zamanda diğer uygulamalarda yeniden kullanılabilen bir katı karbon biyokömürü üreten yeni bir yöntem geliştirdiler. Bu yöntem Chemical Science‘da yayınlandı. Yöntem, basılı elektronikler için metalik mürekkepleri sertleştirmek amacıyla yaygın olarak kullanılan bir Xenon lamba aracılığıyla flaş ışığı pirolizini gerçekleştirir. Girault’nun grubu, sistemi son birkaç yılda nanoparçacıkları sentezlemek gibi başka amaçlar için de kullandı.
Lambanın beyaz flaş ışığı, foto-termal kimyasal reaksiyonları destekleyen kısa atımların yanı sıra yüksek güçlü bir enerji kaynağı sağlar. Buradaki ana fikir, biyokütlenin emdiği ve anında bir fototermal biyokütlenin sentez gazına ve biyokömüre dönüşümünü tetikleyen güçlü bir flaş ışığı oluşturmaktır.
Bu parlama tekniği farklı biyokütle kaynaklarında kullanıldı: Muz kabukları, mısır koçanı, portakal kabukları, kahve çekirdekleri ve hindistancevizi kabukları. Bunların tümü başlangıçta 105 °C’de 24 saat kurutuldu ve ardından öğütülerek ince bir toz haline getirildi. Toz daha sonra ortam basıncında ve atıl bir atmosfer altında standart cam pencereli paslanmaz çelik bir reaktöre yerleştirildi. Bu işlemlerden sonra lamba yanıp söndü ve tüm bu dönüştürme işlemi birkaç milisaniye sürdü.
Çalışmada bulunan Bhawna Nagar, “Her bir kg kuru biyokütle, yaklaşık 100 litre hidrojen ve 330 g biyokömür üretebilir, bu da kurutulmuş muz kabuğu kütlesinin ağırlıkça %33’ü kadardır. Yöntem ayrıca, kg kurutulmuş biyokütle başına 4.09 MJ’lik bir pozitif enerjiye sahiptir.” dedi.
Bu yöntemde öne çıkan, hem hidrojenin hem de katı-karbon biyokömürünün değerli olmasıdır. Hidrojen yeşil yakıt olarak kullanılabilirken, karbon biyokömürü gömülebilir gübre olarak kullanılabilir ya da iletken elektrotlar üretmek için kullanılabilir.
Nagar, “CO2 depolarını yıllardır atmosferden dolaylı olarak alıyoruz, bir Xenon flaş lambası kullanarak bunu kısa sürede kullanışlı ürünlere dönüştürdük.” diyor.[1]Banana Split: Extracting Hydrogen Fuel From Banana Peels
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Banana Split: Extracting Hydrogen Fuel From Banana Peels |
|---|
