Enerji Dergisi Facebook Enerji Dergisi Twitter Enerji Dergisi RSS
Kanalizasyon suyundaki bakteriyle elektrik üretildi!

ABD’deki Oregon Devlet Üniversitesi’nden bilim insanları, atık suyun arıtımı sırasında mikrobiyal yakıt hücreleri kullanarak elektrik enerjisi ve ikincil ürün olarak da toprakta çözünebilir plastik üretme projesinde başarıya ulaştı. Doç. Dr. Hong Liu yönetimindeki ekip, atık suyun içerdiği (organik moleküllerden kaynaklanan) büyük miktarda enerjiyi kurtararak, her litresinden 2.87 Watt elektrik üretmeyi hedefliyor.




atik_su_elektrikOregon Devlet Üniversitesi’nin Biyolojik ve Ekolojik Mühendislik Bölümü öğretim üyesi Doç. Dr. Hong Liu ve ekibince yürütülen, çığır açmaya aday çalışmada mikrobiyal yakıt hücreleri kullanılarak kanalizasyon suyundan elektrik üretmenin gelişmiş yöntemleri keşfedildi. Lağım suyunun geçmişteki “aerobik bakteri” yönteminden çok farklı bir yaklaşımla temizlendiği yeni teknolojide elektrik enerjisinin elde edilmesi, organik maddeyi okside eden bakterinin sürecin sonraki aşamasında yakıt hücresi içinde anottan katota doğru hareket eden elektronlar üretmesiyle oluyor.
Geliştirilen yeni yöntemle şu anda, mikrobiyal yakıt hücrelerinin kullandığı diğer yöntemlerin çoğundan birim hacim başına 10-50 kat, bazılarından ise 100 kat daha fazla elektrik üretilebiliyor. Bu yöntemin ilerde atık su arıtma tesislerinde kullanıma girmesiyle hem tesisin kendi elektrik gereksinimi “kendi içinde” karşılanacak, hem de üretilecek fazla elektriği şebekeye satma imkânı doğacak. Uzmanlar geliştirilen yeni yöntemin, kanalizasyon suyunun arıtımında yaklaşık 100 yıldır kullanılan “aktif çamur” yönteminin yerini ‘eninde sonunda’ alacağını söylüyorlar. Bu sayede kanalizasyon atık suyu etkin şekilde temizlenirken kayda değer miktarda elektrik de üretilmiş olacak.

SÜRDÜRÜLEBİLİR ENERJİYE KATKI SUNACAK
Doç. Dr. Hong Liu, araştırmada ulaşılan sonuçları Amerikan Ulusal Bilim Vakfı’nca desteklenen “Enerji ve Çevre Bilimi” dergisinde yayımladı. Hong Liu, “Bu teknoloji bizim düşündüğümüz gibi ticari ölçekte yaygınlaştığında, atık su arıtımı büyük miktarda enerji tüketen bir işlem olmaktan çıkıp, tam tersine büyük miktarda enerji elde edebileceğimiz bir işlem haline gelecek. Bunun da büyük harcamaların önüne geçilmesi, daha nitelikli atık su arıtımı ve enerjide sürdürülebilirliğe katkı boyutunda dünya çapında etkileri olacak” diyor.
Uzmanlar, ABD ve diğer gelişmiş ülkelerde elektrik enerjisinin yaklaşık %3’ünün atık su arıtımında kullanıldığını tahmin ediyor ve bu elektriğin büyük bölümünün küresel ısınmaya katkı yapan fosil yakıtlardan elde edildiğini vurguluyorlar. Buna karşın biyolojik parçalanabilirlik özelliği sayesinde atık su, içerdiği potansiyelin tümüyle değerlendirilebilmesi halinde, teorik olarak, şu an işlemden geçirilmesi için harcanan enerjinin misliyle fazlasını hiçbir ilave sera gazı emisyonuna yol açmadan sağlama imkanı sunuyor. Oregon Devlet Üniversitesi araştırmacıları bu teknolojinin sunduğu olanakları birkaç yıl önce -araştırmanın ilk evresinde- duyurmuştu. Ancak o tarihte şimdikinden çok daha az elektrik üretebilmişlerdi. Anot-katot aralığının azaltıldığı, evrimleşmiş mikroplar ve yeni separatör (ayırıcı) malzemelerinden oluşan yeni konsept sayesinde sıvı reaktör hacminin her metreküpü başına 2 kilovat daha fazla elektrik üretilebilir hale gelindi.

MALİYETİ DÜŞÜRMEK İÇİN ÇALIŞIYORLAR
Araştırma ekibi, bu sistemin atık sudan elektrik üretiminde kullanılan (metan gazı üretimine dayalı) “havasız ortamda çürütme” (anaerobic digestion) yönteminden daha iyi çalıştığını, teknoloji kaynaklı çevresel dezavantajların hiçbirine (sera gazı etkisine sahip metan veya hidrojen sülfür gibi istenmeyen emisyonlarına) yol açmadığını ve atık suyu çok daha etkin şekilde arıttığını özellikle vurguluyor.
Doçent Hong Liu, sistemin laboratuar ortamında önemli ölçüde kanıtlanmış olduğunu, sıranın pilot tesiste yapılacak denemeye geldiğini belirterek, “Böylesi bir deney için ilk başta, belirli atık su türlerini düzenli şekilde üreten, dolayısıyla anlamlı miktarda elektrik üretimi gerçekleştirebileceğimiz bir gıda işleme tesisi en iyi aday olacaktır” diye konuşuyor.
Araştırmanın sonraki aşamasında gerekli mikropların en uygun şekilde kullanılması, malzeme giderlerinin azaltılması ve teknolojinin ticari ölçeğe uygun şekilde geliştirilmesi üzerinde durulacak. İlk aşamada yüksek başlangıç maliyetlerini azaltma konusu üzerinde duran araştırmacılar, bu yeni teknolojinin kurulum maliyetinin, günümüzde yaygın olarak kullanılan “aktif çamur” sistemlerinin maliyetiyle rekabet edebilir olması gerektiğini belirtiyor; böyle bir sistemin ilerde (üreteceği fazla elektriğin satışından elde edilecek gelirler de hesaba katılırsa) çok daha ucuza geleceğini düşünüyorlar. Bu yöntemin, elektriğe erişimin sınırlı olduğu, dolayısıyla atık su arıtımının güç, hatta olanaksız olduğu gelişmekte olan ülkeler için özellikle önem taşıdığı vurgulanıyor.

İKİNCİL ÜRÜN: BİYOPLASTİK
Atık sudan elektrik üretiminin yanısıra ikincil ürün olarak ‘toprakta çözünebilir’ plastik üretmeye yönelik çalışmalar da devam ediyor. Mühendisler bu süreçte ortaya çıkacak metan gazını biyoplastiğe dönüştürecek bir yöntem üzerinde çalışıyor. Organik maddelerden üretilen “rüya plastik” toprakta kolayca parçalanabilecek. Şu anda bakteri kaynaklı polyesterler arasında bulunan (ameliyat eldiveni, kan torbası gibi tıbbi ürünlerin yapımında kullanılan) polihidroksialkanoat (PHA) plastikler en iyi seçim gibi görünmekle birlikte, onlar da şekerle beslenen, genetik olarak değiştirilmiş bir bakteri tarafından üretiliyor; dolayısıyla geleneksel plastikle rekabeti zorlaştıran karmaşık ve pahalı bir prosesten geçmeleri gerekiyor.
Geçmişte araştırmacılar atık su arıtımının yan ürünlerini yakıt üretmekte, hatta plastik üretiminde de kullanmışlardı. Ama bu girişimlerin hemen hepsi, birçok farklı bileşeni bir araya getiren katı atık ve kimyasallar ile kanalizasyon tortusu üzerine odaklanmıştı ve bu şekilde üretilen plastiğin “pek dayanıklı olmaması” yaygın yakınma konusuydu. Şimdilerde California’da bir grup araştırmacı yine aynı iş için kolları sıvadı. Ama bu defa sürecin bir diğer yan ürünü olan metanın plastiğe dönüştürülmesi hedefleniyor. Metan ile beslenen basit organizmalar olan ‘metanotrop’ların metanı polimerlere dönüştürme konusunda, şekeri plastiğe dönüştüren tipik bakterilere göre çok daha başarılı oldukları fark edildi. Metanotropların bulunduğu bir sarnıcın içine, atık su arıtma tesisinde oluşmuş metan, oksijen kabarcıkları ve diğer birkaç besleyici madde ile birlikte pompalanıyor. Sonuç: Bakteri kütlesinden ayrılabilen ve ticari plastik ürünler halinde şekillendirilmek üzere granül haline getirilebilen bir polimer tozu.
Atık su kökenli bu plastiğin ambalaj malzemesinden güzellik ürünlerine kadar geniş bir yelpazede, tek kullanımlık ve süreli uygulamaların her çeşidinde kullanılabileceği düşünülüyor. California’daki Stanford Üniversitesi’nden Craig Criddle, metanın kendisi yakıt olarak satıldığında 3-4 kilogramıyla 60-80 dolar cent getirisi olacağını, oysa aynı miktarda metanın 1 kilogram plastiğe dönüştüğünde 4-5 dolar kazanç sağlayacağını vurgulayarak, “Biyogazın plastiğe dönüşümünde gerçekten büyük bir katma değer söz konusudur.” diyor.

ABD’DE KANALİZASYONLAR 4 SANTRALİN ELEKTRİĞİNİ TÜKETİYOR
Bakterilerin elektrik üretme yeteneği on yıllardır biliniyordu. Ancak günümüzün teknolojik gelişmeleri, onların bu yeteneğini ticari kullanıma elverecek şekilde değerlendirmeye olanak tanıdı. Kanalizasyon atık suyu, bünyesindeki organik moleküllerle bağlantılı büyük miktarda enerji içeriyor. Ancak bu enerjiyi açığa çıkarmak hayli güç. Oregon Devlet Üniversitesi araştırmacıları, atık suyun içerdiği organik maddeleri parçalayan bakterilerle elektrik üretmeyi başardı.
Kanalizasyon sularının arıtılması, son derece yoğun enerji tüketen bir işlem. Bunun için örneğin ABD’de her yıl ülkenin en büyük enerji santrallerinden dördünün ürettiği elektriğin toplamı kadar enerji tüketiliyor. Ama yakında bu işlem böylesine pahalı olmaktan çıkacak. Atık su arıtma tesisleri hem kendi maliyetlerini karşılar ve hem de şebekeye kayda değer miktarda elektrik satar hale gelecek.

Yorumlar

Hiçbir yorum bulunamadı


Yeni yorum yaz