Page 17 - ChemLife Sayı 27

17
ENDÜSTRİYEL KİMYA www.chemlife.com.tr CHEMLIFE

teknoloji gelişimi için bir test birleştirilmesini içerir. Ve verimli Kimyacılar, aynı anda hem su söylüyor.
sistemi olarak görüyor. değildir. Her bir ton amonyak oksidasyonunu hem de azot
yaklaşık 5 MW saat enerji tüketir. indirgemesini sağlamak için bir Bu arada, diğer araştırmacılar azotu
Plan şimdiye kadar çalıştı. Nakliye En iyi, en verimli Haber-Bosch elektrokimyasal hücre boyunca amonyağa nasıl etkili bir şekilde
konteynerlerinde kurulan pilot tesisleri, bir ton amonyak için voltaj uygular. Anottaki katalizör, dönüştüreceklerini anlamak için
tesis, bir rüzgar türbininden yaklaşık 10 MW saatte çalışır. Yani farklı bir katalizörün nitrojeni doğaya bakıyorlar.
elektrik alır, bir hidrojen elektroliz yaklaşık olarak etkiniz sadece % 50. amonyağa indirgendiği, katoda göç Bazı bakteriler havadan azot
ünitesinden geçirir ve daha sonra Aldıklarınıza kıyasla çok fazla enerji eden hidrojen iyonları oluşturmak almak ve amonyak yapmak için
elde edilen hidrojeni amonyağı harcıyorlar” diyor. için suyu okside eder. Bilim nitrojenaz adı verilen büyük protein
sentezlemek için kullanır. Şirket Yenilenebilir hammaddelere insanları, soymetal nanoyapılar, kompleksleri kullanır. Minteer ve
tesisi sürekli çalıştırdığında, günde ve enerji kaynaklarına geçmek, metal oksitler, metal nitritler, ekibi, bu bakteriyel enzimleri yeni
30 kg amonyak elde edebiliyor. kısa vadede iyi bir çözüm, diyor metal sülfitler, azot ve bor katkılı elektrokatalizörler oluşturmak
Bir rüzgar çiftliğinde amonyak Manthiram, çünkü şirketler mevcut karbon ve lityum metal dahil olmak için bu sistemi inceliyorlar. Ama
sentezi, yenilenebilir enerji yenilenebilir enerji teknolojilerini üzere çok sayıda elektrokimyasal Minteer, hala gidecek çok yollarının
kaynaklarıyla ilgili en büyük Haber-Bosch ile etkin bir şekilde amonyak sentezi katalizörü olduğunu söylüyor. Sistemleri,
sorunlardan birinin çözülmesine birleştirebilirler. geliştirdiler. amonyak üretiminden daha fazla
yardımcı olabilir. proton azaltımı yapar. Amaç, % 99
Greenlee, “[Elektrokimya] amonyak ve % 1 hidrojen ürettikleri
için cazip olan, hidrojen noktaya gelmektir. Şu anda,
atomlarınızı moleküler hidrojeni sistemleri yaklaşık % 40 amonyak
kullanmak zorunda kalmadan ve % 60 hidrojen üretiyor.
doğrudan su moleküllerinden
alabilmenizdir” diyor. “Teorik Manthiram, “Katalizörün, çok güçlü
olarak, elektrokimyasal prosesiniz ve atıl bir bağ olan azot üçlü bağını
yenilenebilir enerji ile yönetiliyorsa, kırabilmesi gerekiyor” diyor. Bağ
hem fosil yakıtlara olan ihtiyacı koptuğu zaman, katalizörün kinetiği
hem elektrik için bir enerji girişi hızlandırmak için yüksek sıcaklıkta
açısından, hem de bir hidrojen olmayan ortam koşullarında üç
üretimi açısından ortadan azot-hidrojen bağı oluşturması
kaldırırsınız.” Bu yöntem ayrıca, gerekir. Bu çok uzun bir yol ve
ayrı bir adım olarak elektroliz henüz gerçekleşmemiş bir şey.
yapma ihtiyacını da önler ve düşük Ama belki de kimyagerler
basınçta ve muhtemelen düşük bunu başarmış ve farketmemiş
sıcaklıkta çalışma potansiyeline olabilirler. Bilim insanları, son
Şekil 1 - Siemens yeşil amonyak test tesisi, hidrojen ve azotu amonyağa
dönüştürmek için rüzgar enerjisi kullanıyor. sahiptir. 20 yıldır yoğun olarak hidrojen
evrimi katalizörleri üzerinde
Mevcut süreç çalışıyorlar. Minteer, “Hidrojen
Güneş çoğu zaman bulutların Ancak amonyak sentezinin uzun Bugün, amonyak sentezi, fosil evrimi katalizörlerinin nasıl iyi
arkasında kalabilir ve rüzgar her vadede sürdürülebilirliğini arttırmak yakıtlı hammaddelerin hidrojen hale getirileceği hakkında çok
zaman esmez, peki sürekli nasıl için bilim insanlarının oyunu gazı üretmesiyle başlamaktadır. şey öğrendik. Hidrojen evriminde
elektrik üretirsiniz? tamamen değiştirmesi gerekiyor. Besleme stoklarını, hidrojen içeren başarısız olan bazı katalizörlerin
Wilkinson, yenilenebilir şekilde sentez gazı (syngas) adı verilen aslında amonyak yapımında iyi
üretilen amonyağın yakılmasının Utah Üniversitesi’nde bir gaz karışımına dönüştürür. Bir olduğunu düşünüyoruz. İnsanların
tek bir cevap olabileceğini söylüyor. biyoelektrokimyacı olan Shelley CO dönüştürücüsü, CO ve daha çalışmadığı, hidrojen üretmeyen ve
2
Hem Siemens hem de JGC, sadece Minteer, “Birçok kişi Haber- fazla hidrojen oluşturmak üzere amonyak üretimi için faydalı olup
gübre yapmak için değil aynı Bosch’a alternatifler arıyor” diyor. syngas dan gelen suyu ve karbon olmadıklarına bakmadıkları için
zamanda karbon içermeyen bir “Düşük sıcaklıklarda ve atmosferik monoksiti birleştirir ve daha sonra katalizörlerin hepsini öğrenmemiz
yakıt sentezi için de yeşil amonyak basınçta veya atmosferik basınç asit gazı uzaklaştırması hidrojeni gerekiyor” diyor.
üretimiyle ilgileniyor. Benzine yakınında bir şeyi nasıl yapabiliriz?” amonyak sentezi için izole eder. Bu
benzer şekilde, amonyak sevk bu sorunun cevabı üzerine kafa süreç, CO ’yi yol boyunca çeşitli Greenlee, çözümlerin katalizör
2
edilebilir ve depolanabilir ve bu bir yoruyor. adımlarda serbest bırakır.
başka karbon içermeyen yakıt olan
gaz halindeki hidrojenden daha Arkansas Üniversitesi’nden bir
pratik bir yöntemdir. kimya mühendisi olan Lauren
Greenlee, belki de 2015’ten bu
Manthiram, “Amonyak, nexus yana, federal kurumların konuya
molekülü olarak adlandırdığım odaklanmaya başlamasıyla,
şeydir. Gübre olarak faydalı. genişleyen fon mevcudiyeti ile de
Yemek için kullanışlıdır. Enerjinin araştırmalara başladı. Araştırmacılar tasarımının ötesine geçmesi
depolanması için faydalıdır”. çok çeşitli yaklaşımlar deniyorlar: Elektrokimyasal yaklaşımın diğer gerektiğine işaret ediyor.
MacFarlane, “Yenilenebilir elektrokimya, elektrokataliz, olası avantajlarından biri, reaksiyon
kaynaklar yoluyla üretilen elektrik, fotokataliz ve fotoelektrokataliz. Ve sisteminin küçük olabilmesidir. Bilim insanları, hidrojen evrim
taşınabilir bir yakıt oluşturmak için hatta biyokimyadan ilham alıyorlar. MacFarlane’in laboratuvarında reaksiyonunun nasıl kontrol altına
havadan azotu ve sudaki hidrojeni Minteer, “Çok hızlı büyüyen bir alan geliştirilmekte olan bir cihaz cep alınacağını, azaltılacağını veya
birleştirebilir. Ancak bu şirketler olarak bu çeşitlilik gerçekten harika telefonunun büyüklüğündedir. ortadan kaldırılacağını bulmalılar.
yeşil bitkilerin ürettiği amonyağı çünkü o zaman birbirinizden neyin Bir katalizör tasarımı ve katalizörün
nasıl kullanmayı planlıyorlarsa işe yarayıp neyin yaramadığını MacFarlane, fikir, bir çiftlik yüzey ortamını ya da hidrojeni
da, molekülü sentezlemek için öğrenebileceksiniz” diyor. veya sera ölçeğinde gübre için kontrol etmek ya da bastırmak
hala Haber-Bosch’u kullanıyorlar. Bir katalizör üzerinde azotun amonyağı sentezleyebildiği, için arayüzün kontrolünün bir
Reaksiyon, hidrojen ve azot gazının amonyağa elektrokimyasal böylece malzemenin yapıldığı kombinasyonu olacak.
yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda olarak indirgenmesi birçok bilim yerde kullanılabileceğini ve taşıma MacFarlane, bu katalizörlerin
bir demir katalizör üzerinde insanının hayallerini süslemektedir. ihtiyacını ortadan kaldırabileceğini ne kadar dayandığını ve birçok