Mars 'ın son derece ince ve karbondioksitten oluşan atmosferinden roket yakıtı için gerekli sıvı itici madde üreten yeni bir kimyasal süreç geliştirildi...
Mars‘ın son derece ince ve karbondioksitten oluşan atmosferinden roket yakıtı için gerekli sıvı itici madde üreten yeni bir kimyasal süreç geliştirildi. Elektrokimyasal indirgeme olarak adlandırılan yöntem, Mars yüzeyinde bulunan karbondioksiden neredeyse saflaştırılmış metan (CH4) elde etmeyi başarıyor. Bu gelişme, gelecekte insanlı Mars görevleri için yerel kaynaklardan roket yakıtı üretme hayalini gerçeğe dönüştürebilecek önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.
Araştırmacıların geliştirdiği yöntem, karbondioksitin elektrik akımı kullanılarak kimyasal tepkimelere yönlendirildiği elektroliz teknolojisine dayanıyor. Ancak önceki deneylerden farkı, ürettiği metanın roket yakıtında kullanılabilir düzeyde saflukta olması. Bu safluk, metanın sıvı itici madde olarak çalışabilmesi için kritik bir şart.
Sürecin kimyasal temelleri
Elektrokimyasal indirgeme süreci, elektrolizör denilen bir cihaz içinde gerçekleşiyor. Cihazda, negatif yüklü anottan pozitif yüklü katoda doğru elektron akışı sağlanıyor. Anotta su molekülü oksitleniyor, yani bir elektron kaybediyor. Bu elektron karbondioksite aktarılıyor ve molekülün atomlarından biri bu elektronu alarak kimyacıların “indirgenmiş” olarak tanımladığı duruma geliyor. İndirgenmiş karbon, daha sonra sudan ayrılan hidrojen ve oksijen atomlarıyla tepkimeye girerek metan oluşturabiliyor.
Anotta bulunan katalizör malzemesi, ortaya çıkan karbon bileşiklerini belirliyor. Örneğin altın katalizör karbondioksit monoksit (CO) üretirken, bakır alkol, etanol ve metan gibi daha karmaşık bileşiklerin oluşumuna yol açıyor.
Safluk sorunu ve Mars’daki kritik rolü
Araştırmacı Badreldin’in ekibinin çalışmalarını önceki deneylerden ayıran temel özellik, neredeyse saf metan üreten azotla desteklenmiş nanometre ölçeğinde bakır katalizör geliştirmiş olmaları. Bu teknolojiyle elde edilen metanın roket yakıtında kullanılabilecek kadar saflukta olması, yöntemin pratik değerini artırıyor.
Karbondioksitin elektrokimyasal indirgenmesi, dünyada daha önce de metan üretmek için kullanıldı. Ancak mevcut yöntemler metanla birlikte çok sayıda yan ürün ortaya çıkarıyordu. Dünyada bu karmaşık ekipmanlar metanı diğer istenmeyen bileşiklerden ayırabiliyor; ancak astronotların Mars’a gidip böyle hacimli cihazları götürmeleri mümkün değil, özellikle de her kilonun kritik olduğu bir ortamda.
Bu durum önemli bir sorun oluşturuyor, çünkü metanın roket yakıtında sıvı itici madde olarak kullanılabilmesi için saflık gerektiriyor. Mars görevlerinde taşınan her malzemenin hafif olması gerektiğinden, ayırma işlemini cihaz içinde otomatik gerçekleştirebilen bir sistemin geliştirilmesi büyük önem taşıyor.
Dünyada karbon yakalama imkanı
Astronotlar Mars’a gitmese bile, bu tekniğin dünyadaki kullanımı açık seçik ortada. Doğal gaz elde etmek için yerin altına sondaj yapmak yerine, atmosferde zaten bulunan karbondioksitten metan üretmek mümkün.
“Bunu yapmak istiyoruz çünkü şu anda bu karbon bazlı ürünlerin çoğu ilk başta var olan fosil kaynaklardan geliyor. Onları yakalanan CO2 ve yenilenebilir elektrik kullanarak üretebilirsek, fosil karbonuna olan bağımlılığı azaltabilir ve karbon döngüsünü kapatmaya yardımcı olabiliriz.”
Racine
Bu bağlamda elektrokimyasal indirgeme, aynı zamanda bir karbon yakalama tekniği olarak da dünyada kullanılmaya önerildi. Bu yöntem, atmosferde istenmeyen bir bileşen olan karbondioksiti çekerek karbon yakalamayı hedefliyor.
“Sonunda ilgilendiğimiz şey, CO2’yi sadece geri dönüştürme sınırını aşabiliyor muyuz ve negatif net etkili yollara ulaşabiliyor muyuz görmek. Bu, CO2’yi bir karbon kaynağı olarak kullanarak onu ürünlere dönüştürmek anlamına geliyor; bu ürünlerdeki karbon atmosferi anında geri döndürülmemesi için yeterli süre depolanıyor ya da kullanılıyor.”
Racine
Karbondioksitin azaltılmasındaki en etkili yolun, metan dahil tüm fosil yakıtların yanmasının durdurulması olduğu belirtiliyor. Ancak elektrokimyasal indirgemeyle üretilen metanın, sondaj yapılmadan net sıfır sürecinde kullanılması, fosil yakıttan yenilenebilir kaynaklara geçiş döneminde yardımcı olabilir.
Bu araştırmayı raporlayan çalışma, Nisan ayında yayınlandı.
[…] […]