Ham petrol, modern yaşamın temel enerji kaynaklarından biri olarak araçlara güç veriyor, evleri ısıtıyor ve sanayilere yakıt sağlıyor. Ancak bu enerji kaynağının işlenme süreci, küresel ölçekte büyük enerji tüketimine yol açıyor. Küresel enerji kullanımının yaklaşık yüzde 1’i, ham petrolün benzin, dizel ve ısıtma yağı gibi bileşenlerine ayrılması için harcanıyor. Bu süreç, dünyanın toplam karbondioksit emisyonlarının yüzde 6’sını oluşturuyor.
YÜKSEK ISI SORUNU
Bu emisyonun büyük kısmı, petrolü bileşenlerine ayırmak için uygulanan yoğun ısıya dayanıyor. Geleneksel yöntemlerde, petrol fraksiyonlama kulelerinde kaynama noktalarına göre ayrıştırılıyor. Ancak bu yöntem hem enerji bakımından pahalı hem de çevresel etkileri yüksek.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) bir mühendislik ekibi, bu soruna çözüm getirebilecek çığır açıcı bir teknoloji geliştirdi. Kimya mühendisliği doçenti Zachary P. Smith öncülüğünde yürütülen çalışmada, ham petrol bileşenlerini moleküler boyutlarına ve şekillerine göre filtreleyebilen özel bir polimer membran üretildi. Bu membran sayesinde, ısıya dayalı yöntemlerin yerine çok daha düşük enerjiyle çalışan bir ayırma süreci kullanılabilecek.
YÜZDE 90 TASARRUF
Yeni geliştirilen membran, petrol bileşiklerini kaynama noktalarına göre değil, fiziksel özelliklerine göre ayırıyor. Bu yöntemle, geleneksel fraksiyonlamaya göre enerji tüketiminin yüzde 90’a kadar azaltılabileceği belirtiliyor. Bu değişim, dünya çapında rafinaj süreçlerinde devrim yaratabilecek potansiyele sahip.
MIT ekibi, bu membranı üretirken su arıtma sektöründen ilham aldı. 1970’lerden bu yana kullanılan ters ozmoz membranları, tuzdan arındırma işlemlerinde enerji tüketimini önemli ölçüde düşürmüştü. Aynı yaklaşımı ham petrol ayırma süreçlerine uyarlayan araştırmacılar, bu zarları endüstriyel işlemler için yeniden tasarladı.
YENİDEN TASARLANMIŞ KİMYA
Membran, esnek amid bağları yerine daha sert ve kararlı imin bağlarıyla güçlendirildi. Bu sayede, hidrokarbonlarla temas ettiğinde şişmeyen, daha kararlı ve hidrofobik bir yapı elde edildi. Bu da hidrokarbonların membrandan hızlı ve verimli bir şekilde geçmesini sağladı.
Ayrıca, zarın gözenekli yapısını hassas bir şekilde kontrol etmek için triptycene adlı özel bir monomer kullanıldı. Üretim sürecinde ise “arayüz polimerizasyonu” adı verilen ve endüstride halihazırda kullanılan bir teknik tercih edildi. Böylece bu yeni teknolojinin seri üretimi için gerekli altyapının mevcut olduğu vurgulandı.
ENDÜSTRİYEL TESTLERDE BAŞARI
Laboratuvar testlerinde yeni membran üstün performans sergiledi. Örneğin, triizopropilbenzen ile karışımda bulunan toluenin konsantrasyonunu 20 kat artırmayı başardı. Ayrıca nafta, kerosen ve dizel gibi karmaşık endüstriyel yağ örneklerini de başarıyla ayırdı.
Zachary P. Smith, bu membranın ilerleyen süreçte geleneksel fraksiyonlama kulelerinin yerini alabilecek aşamada olduğunu belirtiyor. İlk etapta ağır ve hafif molekülleri ayıran sistemlerin kurulabileceği, daha sonra da ardışık membran teknolojileriyle çeşitli kimyasalların saflaştırılabileceği ifade ediliyor.
PETROLDE YENİ DÖNEM
Londra Queen Mary Üniversitesi’nden kimya mühendisliği profesörü Andrew Livingston da bu gelişmenin önemine dikkat çekti. Livingston, su arıtma sektöründe kullanılan zar teknolojisinin petrol işleme gibi zorlu bir alana başarıyla uyarlanmasının büyük bir teknik atılım olduğunu vurguladı.
MIT mühendislerinin geliştirdiği bu yenilikçi membran teknolojisi, yalnızca enerji verimliliğini artırmakla kalmıyor; aynı zamanda karbon emisyonlarının azaltılmasına da katkı sağlıyor. Bu da hem ekonomik hem de çevresel açıdan büyük kazanımlar vaat ediyor. Petrol işleme süreçlerinde daha sürdürülebilir ve düşük maliyetli bir geleceğe kapı aralanmış durumda.
