İndirgeme reaksiyonları yoluyla karbondioksiti (CO₂ ) katma değerli kimyasallara dönüştüren araştırmacılara göre karbondioksitin başka bir amaçla kullanılması net sıfır emisyonun anahtarı olabilir.
Atmosferin çok küçük bir yüzdesi olsa da karbondioksit, gezegenimizde yaşamın sürdürülmesinde rol oynuyor. Ancak bu hassas denge bozulursa, fazla karbondioksit, çevremiz ve içinde yaşayan canlılar için büyük bir tehdit oluşturabilir.
Texas A&M Üniversitesi’ndeki Artie McFerrin Kimya Mühendisliği Bölümü’nden bir araştırma ekibi, yakın zamanda ACS Applied Energy Materials Dergisi’nde karbondioksitin indirgeme reaksiyonları yoluyla nasıl izole edilebileceği ve daha sonra yakıtlar için katma değerli kimyasallara dönüştürülebileceği ve böylece fazlalığın yeniden kullanılması için bir yol sağlanabileceği hakkında kapsamlı bir inceleme makalesi yayınladı.
Karbondioksitin zararlı etkilerini azaltmak için şu anda kullanılan elektrokimyasal yöntemleri gözden geçirerek başlayan makale, bu alandaki diğer araştırmacılar için yararlı bir kaynak sağlıyor. Makale, elektrokimyasal karbon dioksit indirgeme sürecinin katalizörlerini ve ürünlerini analiz etmeye yardımcı olmak için kullanılan teknikler hakkında öğreticiler ile devam ediyor.
Makalenin ilk yazarı ve kimya mühendisliği bölümünde doktora öğrencisi olan Denis Johnson’a göre karbondioksit, küresel ısınmaya katkıda bulunuyor. Kaldı ki, ABD Enerji Bilgi İdaresi tarafından yapılan bir değerlendirmeye göre de mevcut enerji yapısı değiştirilmedikçe atmosferdeki karbondioksit seviyeleri artmaya devam edecek.
Halihazırda, karbondioksitin olumsuz etkilerini azaltmak için birkaç yol bulunuyor. Bunlardan biri olan dekarbonizasyon, karbonun tedarik zincirlerinden basitçe uzaklaştırsa da karbondan arındırma, sıvı yakıtlar ve ham maddeler gibi diğer karbon kaynaklarının kullanılmasını gerektirdiğinden sürdürülemez kabul ediliyor. Karbonun atmosferden uzaklaştırıldığı karbon tutma adı verilen başka bir yöntem ise artan endüstri maliyetleri ve bu görevi yerine getirebilecek teknolojinin eksikliği nedeniyle ekonomik olarak uygun değil.
Aşırı karbondioksitin yarardan çok zarar verdiğini belirten Johnson, yürüttükleri araştırma ile; karbonmonoksit, metanol veya etanol olsun, karbondioksitten türetilen ürünlerin hepsinin tek başına karbondioksitten çok daha fazla kullanımının olduğunu ve daha az sağlık ve çevresel tehlike oluşturma avantajıyla birlikte, tek başına karbondioksitten çok daha fazla kullanıma sahip olduğunu bulduklarını söyledi.
Bu nedenle de araştırmacılar, karbondioksiti elektrik kullanarak diğer karbon bileşiklerini yapmak için dönüştüren karbondioksit indirgeme reaksiyonlarının uygun çözümler olup olmadığını araştırıyor. Karbondioksit, amin kolonları veya benzeri karbon yakalama teknolojileri kullanılarak emisyonlardan veya atmosferden uzaklaştırılabilir ve arıtılabilir. Karbondioksit saflaştırıldıktan sonra araştırmacılar, elektrokimyasal reaksiyonu başlatmak için bir geçiş metali kullanarak karbondioksit indirgeme reaksiyonunu gerçekleştirebilir.
Ayrıca araştırmacılar, bu kimyasal işlemin avantajlarından birinin, hangi geçiş metalinin (örneğin bakır veya nikelin) kullanıldığına bağlı olarak, farklı ürünlerin yapılabilmesi olduğunu söyledi. Karbondioksit, değeri ve çok yönlülüğü çok daha önemli olan ilaçlar için propanol veya yakıtlar için etanol gibi çeşitli karbonlu ürünler yapmak için yeniden kullanılabilir.
Johnson, “Diyelim ki içine koyduğumuz her miktarda karbondioksiti geri alıyoruz, potansiyel olarak karbondioksiti etanol üretmek için kullanabiliriz, bu da daha sonra geri dönüştürülmüş karbondioksit kullanılarak tekrar yakıta karıştırılabilir” dedi.