Akademik Veri Yönetim Sistemi
Doğan Ö. M. (Yürütücü), Uysal D., Koçyiğit Çapoğlu İ.
TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2025 - 2027
Karbon dioksit (CO2), küresel ısınmaya sebebiyet veren ve atmosferden uzaklaştırılması gereken bir sera gazıdır. CO2 en yüksek oranda fosil yakıtların özellikle güç ve ısı üretim sistemleri için yakılması sonucu ortaya çıkmaktadır. Fosil yakıt yakan sistemlerden CO2’in bertarafı oldukça önemli bir konudur. Mevcut CO2 yakalama sistemleri içerisinde yanma sonrası sistemler ve kimyasal absorpsiyon en çok kullanılan sistemdir. CO2 absorpsiyonunda ticari olarak en çok amin çözeltileri kullanılmaktadır ve sınırlı CO2 yükleme kapasitesi, rejenerasyon sırasında yüksek enerji maliyeti ve çözelti kayıpları, oksidatif bozunma ve ekipman korozyonu gibi bir çok dezavantaja sahiptir. Bu dezavantajları ortadan kaldıracak alternatif çözelti arayışı halen devam etmektedir. Önerilen bu proje ile, ticari çözeltilere bir alternatif olarak amino asit-amino asit tuz karışım çözeltileri (amino acid-amino acid salt mixture solvents-AAAS) ile çalışmaların gerçekleştirilmesi planlanmaktadır. Amino asit-amino asit tuz karışım çözeltileri, farklı katkı oranlarında birbirine eklenecek ikili amino asit tuz çözeltileri ile oluşturulacaktır. Amino asit tuz çözeltilerinin düşük buhar basıncı, düşük toksisite, oksidatif bozunmaya karşı direnç, daha yüksek yüzey gerilimi ve iyi biyolojik bozunma potansiyeli gibi önemli avantajları bulunmaktadır. Amino asit tuz çözeltileri ile amin çözeltileri benzer fonksiyonel gruplara sahiplerdir ve CO2 ile reaksiyon mekanizması, amin çözeltileri ile CO2 arasındaki reaksiyon mekanizmasına benzerdir. Bu da ticari çözeltilerin yerini kolayca alabileceğini göstermektedir. Amino asit tuz çözeltileri, amino asitlerin (glisin, prolin, sarkozin, alanin vb.) alkali çözeltiler (sodyum hidroksit, potasyum hidroksit vb.) ile karıştırılması sonucunda oluşturulmaktadır. Planlanan bu çalışmada, glisin, sarkozin ve alanin amino asitleri ile potasyum hidroksitin karıştırılması ile potasyum glisinat, potasyum sarkozinat ve potasyum alaninat amino asit tuz çözeltileri elde edilecektir. Daha sonra amino asit tuz çözeltilerinin belirlenecek olan uygun katkı oranında (0,1-1M) karıştırılmasıyla amino-amino asit tuz karışım çözeltileri oluşturulacaktır. Son zamanlarda CO2 absorplama çözeltilerinin absorplama kapasitelerinin arttırılması için katkı malzemeleri kullanılması veya ikili karışım çözeltiler oluşturulması konusu incelenmektedir. Literatürde, amino asit tuz çözeltilerinin aminler, iyonik sıvılar, potasyum karbonat gibi çözeltilerle birlikte katkı malzemesi olarak kullanıldığı çalışmalar mevcuttur. Ancak amino asit tuz çözeltilerinin oluşturduğu ikili karışımlarla ilgili herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır. Planlanan bu çalışmada çözeltilerin doğru bir şekilde oluşturulabilmesi için öncelikle, amino asit tuz çözeltileri hazırlanarak FT-IR analizleri yapılacaktır. Daha sonra, karıştırmalı hücre sisteminde uygun katkı oranlarında hazırlanan amino asit-amino asit tuz karışım çözeltilerinin toplam CO2 absorplama kapasitesi, çözünme hızı ve Henry sabiti değerleri belirlenecektir. Devamında, amino asit-amino asit tuz karışım çözeltilerinin reaksiyon kinetiği ile ilgili deneysel çalışma diyafram hücre sisteminde gerçekleştirilecektir. Amino asit-amino asit tuz karışım çözeltisi içerisindeki katkının reaksiyon kinetiğine etkisi incelenecek ve reaksiyon ifadesi geliştirilecektir. Ayrıca reaksiyon hız sabiti, aktivasyon enerjisi, reaksiyon mertebesi gibi çıktılar elde edilecektir. Çalışmada son olarak kütle transferi çalışmaları gerçekleştirilecektir. Kütle transferi çalışmaları için, kütle transfer yüzey alanı yüksek, özgün “Bafıl Tipi Yapılı Dolgulu Kolon Sistemi” tasarımı yapılacaktır. Sistemin tasarımından önce kütle transferinin parametrik çalışmaları düzlemsel ıslak duvarlı kolon (falling film column) sisteminde gerçekleştirilecektir. Bafıl tipi kolonun tasarımında plakadaki uygun açı (θ) düzlemsel ıslak duvarlı kolonda belirlenecektir. Daha sonra bafıl tipi kolon sisteminde ilk olarak gaz ve sıvı akışkanlarının hidrodinamik davranışı incelenecektir. Daha sonra sistemin kütle transfer karakterizasyonu yapılacak ve bireysel fiziksel kütle transfer katsayıları (kL0a, kc0a) belirlenecektir. Son olarak, bafıl tipi yapılı dolgulu kolon sisteminde amino-amino asit tuz karışım çözeltilerinin toplu kütle transferi katsayıları (Kca) belirlenecektir ve kütle transferi korelasyonları geliştirilecektir. Yapılacak olan bu çalışma ile hem literatüre yönelik katkı sağlanacak hem de amino asit-amino asit tuz karışım çözeltilerinin CO2 absorpsiyonunda endüstriyel kullanımı konusunda kapsamlı bir çalışma ortaya konulacaktır. Proje ile, küresel ısınma ve iklim değişikliği konusunda hem ülkemiz hem de uluslararası düzeyde önemli bir sosyal sorun ele alınarak, toplumsal olarak sürdürülebilir çevre, yaşam kalitesine katkı ile ekonomik olarak potansiyel sektörel uygulama alanlarına katkı oluşturulması öngörülmektedir.