Grafen membranlar, endüstriyel karbondioksit yakalama için verimli ve düşük maliyetli bir seçenek sunuyor. Karbon yakalama, çimento ve çelik endüstrileri de dahil olmak üzere fosil yakıtlara bağımlı endüstriler için giderek daha önemli hale geliyor. Doğalgaz santralleri, kömür santralleri ve çimento fabrikaları büyük miktarda CO₂ salıyor ve bu emisyonları azaltmak, özel yakalama sistemleri olmadan zor. Günümüzde çoğu tesis, CO₂’yi emen solvent bazlı sistemlere güveniyor. Ancak bu sistemler çok fazla ısı kullanıyor, büyük altyapı gerektiriyor ve işletme maliyetleri yüksek olabiliyor.
Endüstriyel karbondioksit yakalama çözümleri
Daha küçük, elektrikle çalışan bir alternatif ise, alanın “membran” sistemi olarak adlandırdığı bir sistemdir. Bir membran, belirli gazların diğerlerinden daha kolay geçmesine izin veren ultra ince bir filtre gibi çalışarak CO₂’yi baca gazının geri kalanından ayırır. Sorun şu ki, birçok membran, özellikle doğalgaz santrallerinde yaygın olan düşük CO₂ seviyelerinde verimliliğini kaybediyor ve bu da kullanım alanlarını sınırlıyor.
EPFL’de yapılan yeni bir çalışma, yeni bir membran malzemesi olan piridinik grafenin büyük ölçekte nasıl çalışabileceğini analiz etti. Bu, diğer gazlara kıyasla CO₂’yi tercih eden küçük gözeneklere sahip tek katmanlı bir grafen levhadır. Araştırmacılar, deneysel performans verilerini, enerji kullanımı ve gaz akışı gibi gerçek çalışma koşullarını simüle eden modelleme araçlarıyla birleştirdiler. Ayrıca, malzemenin ticari tesislerde kullanıma sunulduktan sonra nasıl davranabileceğini görmek için geniş bir maliyet senaryosu yelpazesini de incelediler.
Çalışma, EPFL’de İleri Ayırmalar alanında Gaznat Kürsüsü’nü elinde bulunduran Marina Micari ve Kumar Varoon Agrawal tarafından yönetildi. Nature Sustainability dergisinde yayınlanan çalışma, grubun ölçeklenebilir grafen membranlar geliştirme konusundaki önceki araştırmalarına dayanmaktadır. Agrawal: “Teknolojiyi ölçeklendirirken, karbon yakalamanın çeşitli sektörlerinde enerji kullanımındaki ve maliyetindeki azalmanın etkilerini anlamak önemlidir. Bu çalışma bunu ele alıyor” diyor.
