Biyoelektrokimya Sistemleri, Gelecekte Elektrik Enerjisi Kaynağı Olabilir mi?

'Güncel Bilgiler' forumunda Cossack tarafından 28 Haziran 2010 tarihinde açılan konu


  1. Biyoelektrokimya Sistemleri, Gelecekte Elektrik Enerjisi Kaynağı Olabilir mi?

    2013 Ekim'inde, İstanbul'daki üniversitelerden birinde gerçekleştirilen bir proje çerçevesinde, Haliç'in dibinden alınan kirli su kullanılarak enerji üretildiği ve bu enerji ile küçük bir lâmbanın yakıldığı duyuruldu. Birçok kişinin dikkatini çekmeyen bu haber, aslında dünyanın birçok gelişmiş bilim merkezinde yapılan çalışmaların ülkemizdeki bir yansıması idi.

    İnsanoğlunun enerjiye bağımlılığındaki artış ve yeni enerji kaynakları araştırmaları, aslında insanlığın gidişatı ile ilişkili. Zîrâ her geçen gün, tabiî hayattan biraz daha kopuyor ve enerji gerektiren teknolojik sistemlere daha muhtaç hâle geliyoruz. Fıtrattan bu kadar ayrı düşen insanlık, günün birinde inşallah üstesinden gelemeyeceği problemlerle karşılaşmaz.

    Bilim çevreleri, yeni enerji kaynakları keşfetme gayretiyle çalışmalarına devam ediyor. Son zamanlarda çevre ve kimya konulu akademik dergilerde "biyoelektrokimya" sistemleri üzerine çalışmalar yayımlanıyor. Durumun farkında olan sanayileşmiş ülkeler, çevreye hassasiyet gösteren bu tür teknolojileri destekleyen politikalarına, mevcut durum ve yakın gelecek ile ilgili raporlar ile yön veriyorlar.


    Fabrikaların kimyevî atıkları, çevre için ciddi bir tehlike olarak hâlen karşımızda durmaktadır. Türkiye gibi sanayileşmekte olan ülkeler, bu problemi çözebilmiş değil; sanayileşmiş ülkeler ise, kısmen çözmüş durumda. Şehirlerimizin yanından-içinden geçen bir akarsu gösteremezsiniz ki, temiz olsun, insana baktığı zaman, güzel hisler yaşatsın. Çöplerden ve atık sulardan çıkan metan gazı ile elektrik üreten tesisler kurulmaktadır; ancak bu tür tesislerin yaygınlaşamaması ayrı bir problem. Son zamanlarda gündeme gelen biyoelektrokimya sistemleri bilim çevrelerinde heyecan uyandırdı. Bu sistemler -hedeflenen neticeler elde edilebilirse- atık suyu kullanarak doğrudan elektrik üretecek. Ulaşılan nokta, sistemin verimliliği ve kurulabilirliği bakımından ümit vaat ediyor.

    Bu sistemde, aktif bir elekrokimya hücresi tasarlanıyor ve atık su, bu hücrede temizleniyor (Şekil-a). Bu sistemler; "mikrobiyal yakıt hücresi (MYH)" veya "mikrobiyal elektroliz hücresi (MEH)" olarak iki farklı şekilde yapılandırılabiliyor. Avrupa Birliği'nin desteklediği bir projede, kompleks fizikî-kimyevî etkileşmelerle mikropların katot denilen katı elektrotlar ile elektron değiştirmesi sağlanıyor. MYH hücrelerinde tipik olarak, bakteriler oksijensiz ortamda, atıktaki organik malzemeleri ayrıştırır. Bunun neticesi, atık sıvı içinde negatif yüklü elektronlar, pozitif yüklü protonlar (hidrojen iyonları) ve karbondioksit açığa çıkar. Bir artı kutup (anot), daha sonra dış devreye iletilecek elektronları toplar, hidrojen iyonları hücre içine yerleştirilmiş katot (eksi kutup) tarafından çekilir; karbondioksit ise, kullanılmak üzere ayrı bir kapta toplanır.

    MEH, MYC'nin modifiye edilmiş hâlidir. Bu sistemde, elektrik yerine, diğer ürünlerin elde edilmesi hedeflenir. Organik malzeme parçalandığında açığa çıkan ve katoda ulaşan elektronlar, hidrojen iyonu üretecek şekilde protonlarla birleşebilir. Bu reaksiyon kendiliğinden olmaz, hâricî bir enerji kaynağına ihtiyaç duyulur (Şekil-b). Bu işlem neticesinde elde edilen hidrojen, kostik soda gibi yüksek değerli ürünlerin elde edilmesinde kullanılabilir.