Karbondioksitten katalitik metanol üretimi
Catalytic methanol production from carbon dioxide
Yazar: ÖMER EGEMEN BOL
Danışman: PROF. DR. MESUT AKGÜN ; DR. GAMZE BEHMENYAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Metanol, kolay taşınabilir ve dağıtılabilir olması, geleneksel içten yanmalı motorlarda kayda değer bir modifikasyon olmaksızın kullanılabilir olması gibi avantajlara sahip verimli ve temiz bir yakıttır. Ayrıca, endüstride birçok önemli kimyasalın üretiminde kullanılmaktadır. Metanol üretimi için karbondioksit kullanımı, dünya üzerinde en çok bulunan sera gazının bertarafını sağlarken aynı zamanda çok iyi bir yakıt ve kimyasalın üretimini de sağlamaktadır. Ticari anlamda metanol, sentez gazı kullanılarak üretilmektedir ve bu amaçla kullanılan katalizörler bakır, çinko ve alümina bazlıdır. Metanolü doğrudan karbondioksit ve hidrojen üzerinden, yüksek seçicilik ve verimle üretebilen bir katalizör henüz bulunamamıştır. Bu çalışmada, bakır ve çinko bazlı, zirkonya destekli katalizörler, çeşitli promotörler eklentisi ve metal formülasyonları ile çeşitli sentez yöntemleri kullanılarak sentezlenmiştir. Sentezlenen katalizörler çeşitli yöntemlerle karakterize edilmiş ve karbondioksitten metanol üretimi reaksiyonundaki katalitik performansları için test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, destek üzerine çöktürme yöntemi ile sentezlenen 33Cu25Zn/MZ-DP katalizör örnekleri metanol sentezi açısından oldukça verimli ve yüksek stabiliteye sahip olduğu belirlenmiş ve ideal miktarda galyum eklentisi sonucu elde edilen 33Cu25Zn3Ga/MZ-DP katalizör örneklerinin, birim zamanda birim katalizör başına en yüksek verime sahip katalizör olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Methanol, an efficient and clean burning fuel with the advantages of fossil fuels such as being easily transportable, easily distributable, and the ability to be used in conventional fossil fuel machines without requiring much modification. Moreover, it is used as a starting chemical ingredient for many industrially important chemicals. Using carbon dioxide to produce methanol presents both the elimination of the most abundant emission gas globally and while doing so producing an excellent fuel and chemical ingredient. Today, methanol is being produced commercially via the use of syngas, and the catalysts for the production are mostly based on the copper, zinc, and aluminum. As of now, there is no catalyst yet to produce methanol directly from carbon dioxide and hydrogen with high yield, selectivity and stability. In this study, copper and zinc based and zirconia supported catalysts with various promoters were synthesized with various methods and configurations. Then, characterized via several methods and tested for methanol production. It was found that the 33Cu25Zn/MZ-DP catalyst samples synthesized via deposition precipitation method was excellent in both yield and stability aspects for the methanol production and the 33Cu25Zn3Ga/MZ-DP catalyst samples acquired with the ideal amount of gallium addition as promoter, were found to be giving the highest yield per time and per catalyst mass among all the samples.