Boğaziçi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. Ahmet Kerim Avcı liderliğindeki araştırma grubunun karbondioksit ve gliserolden sentez gazı üretimini hedefleyen araştırma projesi, Ürdün’de bulunan SESAME’de (Synchrotron-Light for Experimental Science and Applications in the Middle East) yapılan deneyler sonucunda merkezin ilk bilimsel yayını olarak yayınlandı.

Bilkent Üniversitesi Kimya Bölümü’nden Doç. Dr. Emrah Özensoy’un da katkılarıyla yürütülmekte olan bu projede, değerlendirilmediği zaman ciddi bir atığa dönüşebilen gliserol ile bir sera gazı olan karbondioksitin bileşiminden sentez gazı üretimi hedefleniyor. Projede sentez gazı üretiminde fosil yakıtlar yerine yenilenebilir olan gliserolün kullanımı öneriliyor.

Avcı ve Özensoy’un ortak projeleri kapsamında bu merkezde yürüttükleri deneylerin sonuçları Applied Catalysis B: Environmental dergisinde makale* ve ardından Nature Asia’da haber** olarak yayınlanarak bilim dünyasında önemli etki uyandırdı. Prof. Dr. Ahmet Kerim Avcı, önemli bir uluslararası yatırımla oluşturulan SESAME’ın bu araştırma sayesinde bilim dünyasının da dikkatini çektiğini kaydetti.

Biyodizel üretiminin bir yan ürünü olan, değerlendirilmediği sürece biyodizel üretim maliyetini artıran ve çevresel sorunlar oluşturabilen gliserol ile küresel ısınmanın başlıca nedenlerinden biri olan karbondioksit gazını katalilitik bir süreç dahilinde sentez gazında dönüşümü için için Ar-Ge çalışmaları yapmakta olan Prof. Dr. Ahmet Kerim Avcı, Boğaziçi Üniversitesi Haber Bölümüne projeleri anlattı.

‘’Ekonomik değeri son derece yüksek olan sentez gazı denilen bir karışım üretiyoruz. Sentez gazı sentetik yakıt (ör: motorin, benzin), metanol, amonyak ve LPG’nin yeni nesil muadili olan dimetil eter üretiminde kullanılıyor. Sentez gazı bir çeşit bir platform gibi düşünülebilir ve buradan pek çok farklı yöne gidebilir. Endüstride sentez gazı üretimi yatırımı ve işletimi pahalı bir süreç olup, doğal gaz ve kömür gibi fosil yakıtlardan başlamaktadır. Biz ise bu projede fosil yakıtlara bağlı kalmadan, atık niteliği taşıyan, ancak yenilenebilir bir madde olan gliserol ile karbondioksiti katalitik bir reaksiyona sokarak sentez gazı üretimi gerçekleştiriyoruz’’.

Prof. Dr. Avcı, sentez gazı üretimi konusunda yürüttükleri proje hakkında şu bilgileri verdi:

‘’Sentez gazının endüstriyel üretimi bir dizi çevresel sorunu da beraberinde getiriyor. Bizim amacımız çevresel etkilerini olumluya çeviren bir yaklaşımla sentez gazı üretimi yapılabileceğini ortaya koymak ve üretimi kalbinde bulunan katalizörü geliştirmek. Hali hazırda bu çalışmaları laboratuvar ölçeğinde sürdürüyoruz. Kasım 2017 itibariyle TÜBİTAK destekli projeye başladık ve sentezlediğimiz katalizörleri yüksek hassasiyetle test edebileceğimiz bir reaksiyon sistemi kurduk. Pahalı ve erişimi zor bir metal olan rodyum yerine maliyeti çok daha düşük ve kolay erişilebilen nikelin de katalizör olarak benzer verim ve dayanımla kullanılabileceğini gösterdik. Bu aşamada katalizörlerin reaksiyon öncesi ve sonrasındaki durumlarının belirlenmesi, katalizör geliştirme açısından kritik önem taşıyor. Bu amaçla yapılan katalizör karakterizasyon çalışmaları Bilkent Üniversitesi’nden Doç.Dr. Emrah Özensoy ve ekibi tarafından yürütülüyor. Karakterizasyon çalışmalarından biri Ürdün’de bulunan SESAME merkezinde yapıldı ve elde edilen veriler proje çalışmalarının yer aldığı makalenin kabulünde önemli bir rol oynadı. Bu makale, aynı zamanda SESAME’nin yer aldığı ilk bilimsel makale oldu. Makalenin etki faktörü yüksek (14.2) bir dergide yer alması da bu çalışmanın daha geniş yankı bulmasını ve Nature Asia’da haber olmasını sağladı’’.

Gliserolün değerlendirilmediği zaman ciddi bir atığa dönüştüğünü belirten Prof. Dr. Avcı,  gliserolden yakıt üretimine geçilmesi sayesinde yakıtta dış bağımlılığın azaltılmasında önemli sayılabilecek bir adım atılacağına dikkat çekti: ‘’Yağlı tohum bitkilerinden elde edilen bitkisel yağların veya hayvansal yağların katalizör eşliğinde metanol veya etanolle reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir ürün olan biyodizel üretimi ülkemizde yerel işletmelerde yapılıyor. Buradan açığa çıkan gliserolü karbondioksit ile işleyip yerinde sentez gazı üretimi için gerekli altyapıları kurabilirsek, karbon izi bırakmaksızın ekonomik değeri yüksek olan ve çoğunda dışa bağımlı olduğumuz metanol, dimetil eter ve sentetik sıvı yakıt üretimi de mümkün olabilir.’’

Özensoy ve Avcı, SESAME ile işbirliğini sürdürmeyi planlıyor. Özensoy'un birçok öğrencisi 2019 yazında SESAME'deki bir eğitim kursuna katılıyor ve grubu Aralık 2019 ve Ocak 2020'de daha fazla XAFS / XRF deneyi yapmayı planlıyor.

Araştırmacılar “Çalışmamız, gliserol kuru reformlu katalizörlerin yapı-işlevsellik ilişkilerine moleküler düzeyde bir bakış açısı sağladı. SESAME, XAFS / XRF deneyleri sıradan tezgah üstü laboratuvar cihazlarında bulunmayan enerjik X-ışını ışınlarını gerektirdiğinden bu projede etkili oldu” diyor.

Özensoy, SESAME'in uluslararası bir bilimsel ortam ve işbirlikleri için harika bir yer sunduğunu söyledi. “SESAME, son derece yetenekli, çalışkan ve uluslararası alanda tanınmış, rekabetçi ve eleştirel olarak beğenilen bir araştırma merkezi haline getirmeye adayan nispeten az sayıda personel tarafından işletiliyor” dedi. 

*X-ray absorption fine structure/X-ray fluorescence (XAFS/XRF)

*Makale bağlantısı: Bac, S., et al. Exceptionally active and stable catalysts for CO2 reforming of glycerol to syngas. Appl. Catal. B. http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.117808 (2019).

Kaynaklar :

natureasia.com

boun.edu.tr - Yazanlar: Özgür Duygu Durgun- Oğuz Pançuk, Fotoğraflar: Kenan Özcan