Teknolojideki hızlı ilerleme ve hızlı nüfus artışına paralel olarak petrol kaynaklarının hızlı tüketimi, petrol dışı alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesini zorunlu kılmıştır. Diğer yandan küresel ısınma problemlerinin artması ile daha az karbon dioksit (CO₂) emisyonuna sebep olacak yeni yakıtların üretilmesi bir kat daha önem kazanmıştır. Çevre dostu alternatif yakıtlar arasında dimetil eter (DME) ile metanol, temiz yanma özellikleri, kolay depolanma ve taşınma karakteristikleri ve sırasıyla yüksek setan ve oktan sayılarına sahip olmaları nedenleriyle dizel yakıtı ve benzin alternatifi olarak önemli bir yer tutmaktadırlar. TÜBİTAK projesi olarak önerilen bu çalışmada CO₂ içeriği zengin sentez gazından doğrudan DME/metanol sentezi için uygun iki fonksiyonlu katalizörlerin geliştirilmesi ve optimum reaksiyon koşulların belirlenmesi hedeflenmiştir. Projenin en önemli amacı; sentez gazındaki karbon monoksit miktarının azaltılarak sera gazı etkisine neden olan karbon dioksitten yeni ve temiz alternatif yakıtların üretilmesidir. Böylece yapılacak çalışma ile CO₂’in emisyonu azaltılarak karbon kaynağı olarak kullanımı sağlanacak ve doğadaki karbon döngüsüne bir katkı yapılmış olacaktır.

Ülkemizdeki kömür, doğal gaz ve biyokütle kaynaklarından üretilebilme potansiyeline sahip olan yakıt alternatifleri için oluşturulan bu proje iki aşamada gerçekleştirilecektir. İlk aşamada; doğrudan DME/metanol sentezi sırasında kullanılacak katalizörler hazırlanacak ve bu katalizörlerin bazı fizikokimyasal özelliklerinin belirlenmesi için karakterizasyon analizleri gerçekleştirilecektir. Sentez gazından doğrudan DME üretim prosesinde hem metanol sentezi hem de metanol dehidrasyon reaksiyonları aynı anda gerçekleşmektedir. Bu nedenle sentez gazından dimetil eter üretimi için iki fonksiyonlu katalizör karışımlarının/bileşimlerinin kullanılması gerekmektedir. Ürün içindeki dimetil eter/metanol derişimleri ve karbon dioksitin aktivasyonu katalizör bileşiminin özellikleriyle yakından ilgilidir. Bu sebeple metanol üretim katalizörü olan Cu/ZnO/Al₂O₃ farklı bileşimlerde birlikte çöktürme yöntemiyle sentezlenecektir. Ayrıca bu katalizöre alternatif olarak Cu/ZnO/ZrO₂ katalizörünün de hazırlanması planlanmaktadır. Metanol dehidrasyon katalizörü olan γ-alümina mezo gözenekli yapıda hidrotermal yöntemle sentezlenecektir. Malzemenin aktivitesinin artması için yapısına süper asit olan TPA’nın doğrudan emdirilmesi sağlanacaktır. Hazırlanan katalizörlerin fiziksel olarak karışımı ile iki fonksiyonlu katalizör elde edilmiş olacaktır. Ayrıca Cu/ZnO esaslı metanol sentez katalizörlerine TPA emdirilerek iki fonksiyonlu bir katalizörün sentezlenmesi hedeflenmektedir. Proje kapsamında sentezlenen katalizörlerin aktivite sonuçları ticari Cu/ZnO/Al₂O₃ (Hi Fuel@120) ve γ-alümina katalizörlerinin kullanıldığı deney sonuçları ile karşılaştırmalı olarak  incelenecektir. İkinci aşamada ise; CO₂ içerikli sentez gazından (CO/H₂/CO₂), alternatif bir yakıt kaynağı olan dimetil eter ve metanolün aynı reaksiyon sisteminde üretimi gerçekleştirilecektir. Hazırlanan katalizörlerin aktivite testleri farklı sıcaklık (200-300 ^oC), basınç (20-50 bar) ve besleme molar oranı (CO/CO₂/H₂) şartlarında yürütülerek optimum reaksiyon koşulları belirlenecektir. Ayrıca iki fonksiyonlu katalizör sistemleriyle deneylerin yürütülmesi ile katalizör kombinasyonunun ürün dağılımına etkisi incelenecektir. Çalışma öncesi ana reaksiyonlar ve muhtemel yan reaksiyonlar termodinamik açıdan incelendiğinde metanol sentez aşamasının yüksek denge limitasyonlarına sahip olduğu görülmüştür. Önerilen bu çalışmada Gaseq-Kimyasal Denge Hesaplamaları Programı kullanılarak farklı basınç ve sıcaklık değerleri için denge hesaplamaları yapılmış ve CO denge dönüşüm değerleri projenin literatür araştırması bölümünde sunulmuştur. Yapılan hesaplamalar sonucu sentez gazından DME üretim reaksiyonunda, ara basamakta oluşan metanolün doğrudan DME'e dönüştüğü ve böylece CO dönüşümünün %15-25’lerden %75-100’e çıkabileceği, görülmüştür. Ayrıca sentez gazı icinde CO₂ bulunmasının DME seçiciliğini artırdığı bilinmektedir. Bu sonuç doğrudan dimetil eter sentez reaksiyonunun termodinamik ve ekonomik açıdan metanol dehidrasyon reaksiyonuna göre daha uygun olduğunu göstermektedir. Literatürde bu çalışmaya benzer deneysel çalışmaların oldukça yetersiz olduğu görülmüştür.

Önerilen bu proje sonucunda optimum çalışma koşulları bulunarak literatürdeki çalışmalara göre daha düşük basınçta DME ve metanol sentezinin gerçekleştirilmesi amaçlanmaktadır. Reaksiyon şartlarının optimize edilmesiyle daha yüksek verimle alternatif yakıtların ekonomik üretim prosesi geliştirilebilecektir. Ayrıca sentez gazından doğrudan DME/metanol üretim teknolojisinin geliştirilebilmesi için aktif ve kararlı katalizörlerin sentezlenmesi ve karakterize edilmesi ile reaktör tasarımına yönelik kapsamlı bilgi birikimi edinilebilecektir. Çalışmada yürütücü ve araştırmacıların yanısıra bir doktora ve iki yüksek lisans öğrencisi aktif olarak görev alacaktır. Proje bilim insanı yetiştirme ve katalizör geliştirme konusunda patent alma potansiyeli açısından önemlidir.