Sera Gazı azaltma konusunda MIT’den bir diğer araştırma: Oksijen ayrıştırıcı membranlar
Mantığa aykırı gözükebilir ama atmosfere karbondioksit emisyonunu azaltmanın bir yolu da fosil yakıtla çalışan güç santrallerinde saf karbondioksit üretmek olabilir. Bu sayede izole edildiğinde sera gazı toplanıp, yer küre kabuğunda doğal rezervuarlarda saklanabilir. “Karbon zaptı” teknolojisi sera gazı emisyonunun azaltılmasında etkili olabilir; ancak güç santrallerinde ortaya çıkan bu tip gazlardan karbondioksiti ayıklamak pahalı, çok enerji ve pek çok kimyasal ve donanım kullanımını gerektiren bir teknoloji.
MIT’de bir araştırma grubu, yanma prosesinde ortaya çıkan nitrojeni saf dışı edecek ve su ile diğer gazlar da ayrıldığında saf karbondioksit elde
edecek bir sistem üzerinde çalışıyorlar. Sistemin odak noktası havadan oksijenin ayrılmasında kullanılan seramik membranlar. Oxyfuel combustion olarak bilinen yakıtın hava yerine saf oksijenle yakılması saf karbondioksit çıkmasını sağlayabilir.
Bildiğiniz gibi havada %78 oranında Nitrojen, %21 oranında da Oksijen var. Oksijeni Nitorjenden ayırmak için kullanılan tipik proseste kriyojenik ünite kullanılıyor. Bu ünitede gelen hava oksijenin sıvılaşacağı kadar düşük sıcaklığa soğutuluyor. Bu sayede saf oksijen elde ediliyor ama yöntem çok pahalı, ciddi miktarda enerji tüketiyor ve devasa ekipman gerektiriyor.
Seramik membran ise iyon taşıma teknolojisi ile çok daha verimli; az enerji tüketerek saf oksijen sağlayabiliyor. Bu membranlar içinden yalnızca oksijenin geçebileceği seçici geçirgen malzemeler. Alüminyum, Titanyum gibi metal oksitlerden yapıldıklarından yüksek sıcaklıklara dayanabiliyorlar ve bu da güç santralının çalışma şartları düşünüldüğünde önemli bir avantaj.
Laboratuar ortamında üretilen küçük çaplı bir reaktörle membran testi yapılmaya başlanmış. Ekibin ilk gözlemi, membrandan hava geçtikçe membranın diğer yüzünde oksijen birikmeye başlaması olmuş. Bu da hava ayrıştırmayı yavaşlattığı için yanma prosesi buna entegre edilmiş. Bu ikisi – bir- arada sistemle membrandan geçen oksijen yakıtla buluşuyor ve yanma gerçekleşiyor. Bu sayede membran yüzeyinde biriken oksijen kullanılmış oluyor ve hava ayrıştırma süreci devam ediyor. Dolayısıyla oksijen ayrıştırma ve yanma süreci aynı yerde eş zamanlı gerçekleştiriliyor. Yanma sonucunda ortaya çıkan karbondioksit ve su oluyor. Suyu buharlaştırınca da saf karbondioksit elde ediliyor ve saklanbiliyor.
Bu çalışma, ekibin daha önce yaptığı basınçlı oxyfuel yanması konulu çalışma ile paralel. Şu an sistemin performansı farklı sıcaklık ve basınç şartlarında deneniyor. Aynı zamanda daha büyük boyutta sistemin nasıl çalışacağının simülasyonu yapılıyor. Oksijenin membran üzerinde akışının membran sıcaklığına bağlı olduğu görülmüş: yanma tarafında membran sıcaklığı ne kadar yüksekse, oksijen akışı ve yanma prosesi o kadar hızlı oluyor. Gaz sıcaklığı malzemenin dayanma gücünü geçebilse de gaz akışının membranı koruduğu bulgular arasında.
Elde edilen sonuçlar, Journal of Membrane Sciences’da ve Ağustos ayında International Symposium on Combustion’da yayınlanacak.
http://web.mit.edu/newsoffice/2012/next-generation-carbon-0521.html adresinde bulunan MIT News makalesinden adaptasyondur.