Asidik ön işlem uygulanan doğal bentonitin hidrojen ve karbondioksit adsorpsiyon kapasitelerinin incelenmesi

Artan tüketim alışkanlıklarının olumsuz getirileri olan giderek yükselişe geçen enerji ihtiyacının karşılanması ve endüstriyel faaliyetler sonucu ortaya çıkan hava kirliliği emisyonlarının çevreye verdikleri zararlar sonucu hem alternatif enerji kaynakları hem de karbon azaltım faaliyetleri büyük önem kazanmıştır. Bu doğrultuda öne çıkan alternatif çözümlerden biri olan hidrojenin yaygın ve güvenli kullanımı için depolanma teknolojilerinin geliştirilmesi önemli bir konudur. Öte yandan, gerek hidrojen üretiminde hala geleneksel yöntemlerin kullanılıyor oluşuna bağlı olarak gerekse diğer enerji, sanayi ve bireysel faaliyetler sonucu ortaya çıkan CO2 'in salınımındaki artış ve bunun azaltımı için çeşitli karbon yakalama alternatiflerinin geliştirilme zorunluluğu gaz adsorpsiyonu konusunu ön plana çıkarmaktadır. Fiziksel adsorpsiyonda gözenekli yapılar ön plana çıkarken, oldukça gözenekli yapıya sahip doğal ya da yapay kil yapıları iyi bir alternatif olarak dikkat çekmektedir. Hem fiziksel hem kimyasal yapı avantajları sayesinde H2 ve CO2 gibi gazların adsorpsiyonu için oldukça uygundurlar. Ülkemizde farklı zeolit madenleri açısından önemli rezervlere sahipken, bunlar arasında en bol bulunanlarından biri bentonitlerdir. Bentonitin yapısal avantajları sayesinde adsorban olarak kullanılabilmektedir. Ülkemizde bolca bulunan böyle bir kaynağın üretilen ve atık gaz gibi iki farklı alanda kullanılması çevresel sürdürülebilirlik, kaynak sürdürülebilirliği ve ekonomik sürdürülebilirlik açısından önem arz etmektedir. Bentonitler mevcut halleriyle de adsorban olarak kullanılmaya uygun olsa da, literatür çalışmaları bentonit ve diğer zeolit türlerine çeşitli ön işlemler uygulandığında adsorban yeteneklerinin önemli ölçüde geliştiğine işaret etmektedir. Enerji ve çevre konuları birbirinden ayrılmaz bir bütün olarak değerlendirildiğinde gerek üretilen gerekse faaliyet sonucu açığa çıkan emisyonların adsorpsiyonu üzerinde çalışılması gereken önemli bir alandır. Gaz adsorpsiyonu emisyonlar açısından bakıldığında önemli bir arıtım tekniği olarak da değerlendirilmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada kolay bulunabilen, ekonomik, kimyasal ve termal ön işlemlere uygun, adsorpsiyon yeteneği yüksek bir H2 ve CO2 adsorplayıcı malzeme hazırlanması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, bentonite 65⁰C ve 85⁰C sıcaklıklarda ve 0.2M, 0.5M ve 1M derişimde HCl ile ön işlem uygulandıktan sonra, doğal ve aktivasyon işlemi gören bentonitlerin yapılarındaki değişim ile yüzey alanı ve gaz adsorpsiyon kapasiteleri gibi özelliklerinin değişimleri karşılaştırılmıştır. Yapılan incelemeler sonucu, artan sıcaklık ve asit konsantrasyonun bentonitin fiziksel ve kimyasal yapıları üzerinde olumlu modifikasyonlar sağladığı tespit edilmiştir. XRD analizinde gerçekleşen kristallerin kırınımında, FTIR analiziyle yapısında bulunan grupların değişiminde, TG-DTA analizleriyle artan sıcaklıkla ağırlık kayıplarının belirlenmesiyle, SEM görüntüleri aracılığıyla da görünürlük kazanmakla birlikte EDS analizlerinde bentonitin yapısında bulunan elementlerin bileşim değişikliği görülmüştür. Yapılan BET yüzey alanı çalışmalarında, en yüksek yüzey alanı değerinin 70.8 m2/g, en yüksek N2 adsorpsiyonun 78.52 cm3/g, en fazla H2 adsorpsiyon kapasitesinin 51.07 cm3/g ve en yüksek CO2 adsorpsiyon kapasitesinin ise 2.32 cm3/g olduğu bulunmuştur.