Plazma teknolojisi kullanılarak CO₂ yakalama, CO₂’yi yakalayıp dönüştürmek amacıyla plazmanın benzersiz özelliklerini kullanmayı hedefleyen yeni bir alandır ve kimyasal absorpsiyon veya adsorpsiyon gibi geleneksel yöntemlere kıyasla daha enerji verimli ve ölçeklenebilir bir çözüm sunmaktadır. CO₂ yakalamada plazma teknolojisi, esas olarak CO₂’nin daha küçük bileşenlere ayrılmasına odaklanır; bu bileşenler daha sonra yararlı yan ürünlere dönüştürülebilmekte veya daha az zararlı formlarda depolanabilmektedir.

Plazma Destekli CO₂ Yakalama Mekanizmaları:
1. CO₂ Ayrışması:
o Plazma teknolojisinde, enerjik elektronlar doğrudan CO₂ molekülleriyle çarpışarak bunları karbon monoksit (CO) ve oksijen (O₂) olarak parçalamaktadır. Bu ayrışma, plazmaya dayalı CO₂ yakalamanın anahtarıdır. Özellikle termal olmayan plazmalar, gazın büyük kısmının sıcaklığını düşük tutarken yüksek enerjili elektronlar üretebildiği için bu işlemde oldukça verimlidir ve enerji tasarrufu sağlar.
2. Yeniden Kombinasyon ve Dönüşüm:
o Ayrışmadan sonra, CO katalitik süreçler aracılığıyla sentetik yakıtlara veya kimyasallara dönüştürülebilir. Plazmanın katalitik malzemelerle (plazma-kataliz) birleştirilmesiyle, CO₂’nin hidrokarbonlara, metanole veya diğer değerli ürünlere dönüştürülmesi geliştirilebilir, bu da CO₂ yakalama ve dönüştürmeyi iki aşamalı, katma değerli bir süreç haline getirir.
3. Doğrudan CO₂ Yakalama ve Depolama:
o Bazı yaklaşımlarda, plazma reaktörleri, CO₂’yi doğrudan baca gazlarından veya ortam havasından yakalayacak şekilde yapılandırılmaktadır. Yakalanan CO₂, karbon nanotüpler (CNT’ler) veya karbon siyahı gibi katı karbon ürünlerine seçici bir şekilde dönüştürülmektedir, bu ürünler depolanabilir veya sanayi uygulamalarında kullanılmaktadır, böylece CO₂ atmosferden veya endüstriyel emisyonlardan etkin bir şekilde uzaklaştırılmış olur.

CO₂ Yakalama için Plazma Türleri:
1. Dielektrik Bariyer Deşarjlı (DBD) Plazmalar:
o DBD reaktörleri, plazma destekli CO₂ yakalamada yaygın olarak kullanılır. Bu reaktörler atmosfer basıncında çalışır ve elektrik deşarjı, nispeten düşük enerji maliyetlerinde CO₂’yi ayrıştıran termal olmayan plazma üretir. Ölçeklenebilirlikleri ve kullanım kolaylıkları, DBD plazmalarını büyük ölçekli CO₂ yakalama için çekici bir seçenek haline getirir.
2. Kayar Ark Deşarjları:
o Kayar ark plazmaları, CO₂ ayrışması için uygun, yüksek enerjili, denge dışı bir ortam yaratır. Bu tür reaktörler atmosfer basıncında çalışabilir ve düşük enerji gereksinimlerini korurken CO₂’yi CO ve oksijene dönüştürmede oldukça verimlidirler.
3. Mikrodalga Plazması:
o Mikrodalga plazmaları, gaz moleküllerini iyonize etmek için mikrodalga radyasyonu kullanır. Bu teknik yüksek elektron yoğunluklarına sahiptir ve diğer plazma türlerine kıyasla CO₂ moleküllerinin daha etkili ayrışmasını sağlamaktadır. Mikrodalga plazmaları oldukça verimlidir ve CO₂’nin değerli kimyasallara ve yakıtlara dönüştürülmesi için araştırılmaktadır.

Plazma Teknolojisinin CO₂ Yakalama İçin Avantajları:
• Düşük Enerji Tüketimi: Termal olmayan plazmalar, termal yöntemlere kıyasla CO₂ ayrışmasını başlatmak için çok daha az enerji gerektirir çünkü plazmadaki elektronlar, gazın büyük kısmına göre çok daha yüksek enerji seviyesindedir.
• Ölçeklenebilirlik ve Esneklik: Plazma reaktörleri, sanayi uygulamaları için büyütülebilmekte veya merkezi olmayan yakalama sistemleri için küçültülebilmektedir. Ayrıca, yakalama sürecinin karbon ayak izini daha da azaltmak için güneş veya rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarıyla birleştirilebilmektedir.
• Kataliz ile Birleşim: Plazma-kataliz, plazma aktivasyonunu katalitik yüzey reaksiyonlarıyla birleştirerek CO₂ yakalama ve dönüştürme oranlarını önemli ölçüde artırır. Bu hibrit yaklaşım, daha seçici ve verimli süreçlere yol açmaktadır.

Zorluklar:
• Enerji Verimliliği: Plazma teknolojileri genellikle enerji açısından verimli olsa da, büyük ölçekli CO₂ yakalama için gerekli olan toplam enerji, kurulan sisteme optimize edilmelidir, bu sürecin Ar-Ge’si Quantum Plasma Technology olarak şirketimiz tarafından sağlanmaktadır.
• Ürün Seçiciliği: CO₂ dönüşümünün nihai ürünlerini kontrol etmek hala bir zorluk teşkil etmektedir. CO ana yan ürün iken, daha karmaşık hidrokarbonlara veya diğer kimyasallara dönüşmeler gerçekleşebilmekte, fakat oluşan ürünleri atık olarak boşaltmak oldukça mümkün.

Potansiyel Uygulamalar:
• Elektrik Santrallerinde Karbon Yakalama: Plazma teknolojisi, baca gazlarından atmosfere salınmadan önce CO₂’yi yakalamak için elektrik santrallerinin emisyon sistemlerine entegre edilebilmektedir.
• Endüstriyel CO₂ Giderimi: Çimento ve çelik üretimi gibi endüstriler büyük miktarda CO₂ üretir ve plazma teknolojisi bu CO₂’yi yakalamak, yararlı yan ürünlere dönüştürmek veya katı formlarda depolamak için kullanılabilmektedir.
• Doğrudan Hava Yakalama (DAC): Plazma reaktörleri, atmosferden doğrudan CO₂ yakalamak ve bunu depolanabilir veya kullanılabilir ürünlere dönüştürmek için potansiyel olarak kullanılabilmektedir.