Bilim insanları karbondioksitten 45 kat daha verimli yakıt üretiyor.

Dizel ile çalışan araçlar karbon emisyonlarına önemli ölçüde katkıda bulunarak karbonsuzlaştırma yolculuğunu zorlu bir yol haline getirmektedir.
ABD Enerji Bilgi İdaresi'nin verilerine göre, 2022 yılında dizel yakıt ABD'de ulaşımdan kaynaklanan toplam karbondioksit emisyonlarının yaklaşık %25'ini ve enerji ile ilgili toplam karbondioksit emisyonlarının yaklaşık %10'unu oluşturuyordu.
Washington Üniversitesi Enerji, Çevre ve Kimya Mühendisliği Bölümü'nden Joshua Yuan, Missouri Üniversitesi'nde MizzouForward Kimya ve Biyomedikal Mühendisliği Profesörü olan Susie Dai ile birlikte bu sorunu ele almak için karbondioksiti elektro-biyodizele dönüştürmek üzere elektrokataliz kullanan bir yöntem geliştirdi.

Bu yeni süreç 45 kat daha verimli ve geleneksel soya fasulyesi bazlı biyodizel üretimine göre 45 kat daha az arazi gerektiriyor.

Texas A&M Üniversitesi'nde Dai ile birlikte çalışmaya başlayan Yuan, “Bu yeni fikir, fotosentezden çok daha yüksek bir verimlilikle ve petrokimyasallardan daha az karbon emisyonuyla emisyon-negatif yakıtlar, kimyasallar, malzemeler ve gıda bileşenleri üretmek için döngüsel ekonomiye uygulanabilir” dedi.
“Diatomik karbon kullanımının metabolik ve biyokimyasal sınırlarını belirleyerek elektro-biyo-üretimdeki zorlukları sistematik olarak ele aldık ve bu sınırların üstesinden geldik.”
Ekip, karbondioksiti asetat ve etanol gibi biyouyumlu ara ürünlere dönüştürmek için katalizörlerin yüzeylerindeki reaktanlara ve reaktanlardan elektron transferleriyle başlatılan kimyasal bir reaksiyon olan elektrokatalizi kullandı.
Aynı zamanda Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen Biyo-Üretim-Güçlendirilmiş Dekarbonizasyon için Karbon Kullanımının Yeniden Tasarımı (CURB) Mühendislik Araştırma Merkezi (ERC) direktörü olan Yuan, mikropların daha sonra ara maddeleri lipitlere veya yağ asitlerine dönüştürdüğünü ve sonuçta biyodizel hammaddesi haline geldiğini söyledi.

Yuan, Dai ve ekipleri tarafından geliştirilen yeni mikrobiyal ve katalizör süreci, elektro-biyodizellerinin karbondioksiti lipide dönüştürmek için %4,5 güneş-molekül verimliliğine ulaşmasını sağladı ki bu biyodizelden çok daha verimli.
Yuan, kara bitkilerindeki doğal fotosentezin normalde %1'in altında olduğunu ve güneş ışığı enerjisinin %1'inden azının CO2'yi bitki büyümesi için çeşitli moleküllere dönüştürerek biyokütleye dönüştürüldüğünü açıkladı.
“Biyodizel öncüsü olan lipide yönlendirilen enerji miktarı, lipidin yüksek enerji yoğunluğuna sahip olması nedeniyle daha da düşüktür” dedi.
“Aksine, elektro-biyodizel süreci, bir güneş paneli elektrokatalizi çalıştırmak için elektrik ürettiğinde güneş enerjisinin %4,5'ini lipitlere dönüştürebilir, bu da doğal fotosentetik süreçten çok daha yüksektir.

Elektrokatalizi hızlandırmak için ekip, yüksek lipid içeriği ürettiği bilinen Rhodococcus jostiii (RHA1) bakterisinin mühendislik ürünü bir suşu ile lipidlere dönüştürülebilen diyatomik karbon ara ürünleri üreten yeni bir çinko ve bakır bazlı katalizör tasarladı.
Bu tür aynı zamanda etanolün metabolik potansiyelini artırarak bir ara ürün olan asetatın yağ asidine dönüştürülmesine yardımcı olabilir.