Yeni yöntemle güneş enerjisi ve tarımsal atıklardan hidrojen elde ediliyor.

Chicago Illinois Üniversitesi mühendisleri, sadece güneş enerjisi ve gübre veya kabuk gibi tarımsal atıklar kullanarak sudan hidrojen gazı elde etmek için yeni bir yöntemin tasarlanmasına yardımcı oldular. Yöntem, sudan hidrojen elde etmek için gereken enerjiyi %600 oranında azaltarak sürdürülebilir, iklim dostu kimyasal üretim için yeni fırsatlar yaratıyor.

Hidrojen bazlı yakıtlar en umut verici temiz enerji kaynaklarından biridir. Ancak saf hidrojen gazı üretmek, genellikle kömür veya doğal gaz ve büyük miktarlarda elektrik gerektiren enerji yoğun bir süreçtir.

Cell Reports Physical Science için hazırlanan bir makalede, UIC mühendisi Meenesh Singh liderliğindeki çok kurumlu bir ekip, yeşil hidrojen üretimi için yeni bir süreci açıklıyor.

Yöntem, suyu hidrojene dönüştürmek için gereken elektrik miktarını azaltmak için biyokömür adı verilen karbon bakımından zengin bir madde kullanıyor. Güneş enerjisi ya da rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak ve yan ürünleri başka kullanımlar için yakalayarak, süreç sera gazı emisyonlarını net sıfıra indirebilir.

Kimya mühendisliği bölümünde doçent olan Singh, “Biyokütle kullanarak voltun çok altında hidrojen üretebileceğinizi gösteren ilk grup biziz” dedi. “Bu dönüştürücü bir teknoloji.”

Suyu hidrojen ve oksijene ayırma işlemi olan elektroliz, bir elektrik akımı gerektirir. Endüstriyel ölçekte, bu elektriği üretmek için tipik olarak fosil yakıtlar gereklidir.

Son zamanlarda bilim insanları, reaksiyona bir karbon kaynağı ekleyerek suyun bölünmesi için gereken voltajı düşürdüler. Ancak bu süreçte de kömür ya da pahalı kimyasallar kullanılıyor ve yan ürün olarak karbondioksit açığa çıkıyor.

Singh ve meslektaşları bu süreci, yaygın atık ürünlerden elde edilen biyokütleyi kullanmak üzere değiştirdi. Sülfürik asidi tarımsal atık, hayvan atığı veya kanalizasyonla karıştırarak, karbon açısından zengin biyokömür adı verilen bulamaç benzeri bir madde oluşturdular.

Ekip, şeker kamışı kabuğu, kenevir atığı, kağıt atığı ve inek gübresinden yapılan farklı biyokömür türlerini denedi. Elektroliz odasına eklendiğinde, beş biyokömür çeşidinin tümü suyu hidrojene dönüştürmek için gereken gücü azalttı. En iyi performansı gösteren inek gübresi, elektrik ihtiyacını altı kat azaltarak yaklaşık beşte bir volta düşürdü.

Enerji gereksinimleri, araştırmacıların reaksiyonu 0,5 voltta kabaca 15 miliamper akım üreten standart bir silikon güneş pili ile çalıştırabilecekleri kadar düşüktü. Bu, bir AA pil tarafından üretilen güç miktarından daha azdır.

Singh'in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak çalışan Rohit Chauhan, “Biyokömür ve güneş enerjisinin hidrojene dönüştürülmesinde neredeyse %35'lik bir oranla çok verimli” dedi. “Bunlar dünya rekoru rakamlar; herhangi birinin gösterdiği en yüksek rakamlar.”

Süreci net sıfır yapmak için, reaksiyon tarafından üretilen karbondioksiti yakalaması gerekiyor. Ancak Singh, bunun da içecekleri karbonatlamak için saf karbondioksit üretmek veya plastik üretiminde kullanılan etilen ve diğer kimyasallara dönüştürmek gibi çevresel ve ekonomik faydaları olabileceğini söyledi.

Makalenin başyazarlarından UIC mezunu Nishithan Kani, “Bu sadece biyolojik atıkların kullanımını çeşitlendirmekle kalmıyor, aynı zamanda hidrojenin ötesinde farklı kimyasalların temiz bir şekilde üretilmesini de sağlıyor” dedi. “Hidrojen üretmenin bu ucuz yolu, çiftçilerin enerji ihtiyaçlarını kendi kendilerine karşılayabilmelerini sağlayabilir ya da yeni gelir kaynakları yaratabilir.”

Araştırmaya sponsor olan Orochem Technologies Inc. biyokömür ve hidrojen üretme süreçleri için patent başvurusunda bulundu ve UIC ekibi yöntemleri büyük ölçekte test etmeyi planlıyor.