UNIST’e bağlı bir araştırma ekibi, ortam sıcaklıklarında nitröz oksidi (N₂O) neredeyse %100 ayrıştırabilen yeni bir teknoloji geliştirdi. Bu yenilikçi çözüm, motor egzozundan ve kimyasal süreçlerden kaynaklanan nitro oksit emisyonlarını yönetmek için enerji açısından oldukça verimli bir yol oluşturmak üzere mekanik darbeleri ve sürtünmeyi kullanarak sera gazı azaltımı ve karbon nötrleştirme çabalarına önemli bir katkı sağlıyor.
Profesör Jong-Beom Baek ve UNIST Enerji ve Kimya Mühendisliği Okulu’ndaki araştırma ekibi, araştırmalarını şu adreste yayınladı: Gelişmiş Malzemeler.
Yaygın olarak kimyasal üretim ve motor egzozundan yayılan bir gaz olan N₂O, karbondioksitin yaklaşık 310 katı Küresel Isınma Potansiyeline (GWP) sahiptir ve ozon tabakasının incelmesini hızlandırır. Kimyasal stabilitesi nedeniyle, geleneksel termal katalitik yöntemler, anlamlı bir ayrışma elde etmek için 445°C’yi aşan yüksek sıcaklıklar gerektirir ve bu da önemli miktarda enerji tüketimi gerektirir.
Araştırma ekibi, nikel oksit (NiO) katalizörü ve nitröz oksit gazı ile birlikte milimetre boyutunda boncuklar içeren bir reaksiyon kabı (bilyalı değirmen) kullandı. Ekip, bu düzeni harekete geçirerek boncuklar arasında yüksek enerjili çarpışmalara ve sürtünmeye neden oldu ve bu da NiO katalizör yüzeyinde yoğun kusurların ve ultra oksitlenmiş durumların oluşmasına yol açtı. Bu koşullar N₂O’nun hızlı, düşük sıcaklıkta ayrışmasını sağlar; bu, daha önce geleneksel termal katalizörlerle elde edilemeyen bir şeydir.
Deneysel sonuçlar, bu sürecin sadece 42°C’de N₂O’nun neredeyse %100’ünü ayrıştırabildiğini, %99,98’lik bir dönüşüm verimliliğine ve 1.761 mL’lik saatlik ayrışma oranına ulaştığını gösterdi. Bu, 445°C’de %49,16 dönüşüm oranıyla ve 294,9 mL/saat çıktıyla çalışan geleneksel termokatalitik yöntemlere kıyasla enerji verimliliğinde altı kattan fazla bir artışı temsil ediyor.
Ekip ayrıca teknolojinin gerçek dünya senaryolarına uygulanabilirliğini de doğruladı. Araç dizel motor emisyonlarını simüle eden testlerde süreç, N₂O’yu %95 ila %100 oranında gidermeyi başardı. Ayrıca, büyük ölçekli gaz arıtma tesislerini taklit etmek üzere tasarlanan sürekli işleme kurulumlarında, yaklaşık %97,6’lık etkileyici bir dönüşüm oranı korundu. Teknoloji, gerçek egzoz gazlarının tipik özelliği olan oksijen ve nem varlığında bile stabil olduğunu kanıtladı.
Ekonomik analizler, bu mekanokimyasal yöntemin mevcut termal katalitik işlemlerden sekiz kat daha uygun maliyetli olduğunu göstermektedir.
Profesör Baek şunları söyledi: “Avrupa Birliği’nin (AB), nitro oksitin daha sıkı düzenlenmesini de içeren Euro 7 emisyon standartlarını uygulamaya koymasıyla birlikte, etkili giderme teknolojilerinin önemi önemli ölçüde arttı. Bu yenilik, dizel motor egzozlarından, nitrik asit ve adipik asit üretim süreçlerinden ve amonyakla çalışan gemi motorlarından kaynaklanan N₂O emisyonlarını etkili bir şekilde ele alabilir ve böylece karbon nötrlüğü ve sera gazı azaltma çabalarını destekleyebilir.”
