ABD’de Cinninati Üniversitesi araştırmacıları güneş enerjisini biyoyakıtlara dönüştürmenin bir yolunu buldular. Halihazırda, yarı tropikal kurbağalar kullanılarak yapılan denemeler Güneş’ten gelen enerjiyi ve atmosdeki karbonu karbonu birlikte kullanabilmek için yol gösterici oldu. Çalışmayı yürüten Montemagno’ya göre bu sonuç “Nanoteknolojinin gelecek vaad edici yönünü ortaya koyan önemli bir adım”.
Doğal fotosentezde, bitkiler güneş enerjisini ve karbon dioksiti alır ve sonra böylelikle havadaki karbondioksit güneş enerjisinin etkisiyle şekere dönüştürülür, bu sırada da oksijen açığa çıkar. Oksijen atmosfere salınır ve şekerler bitki boyunca dağılır. Ne yazık ki, bizim kullandığımız ürünlere pay edilen ışık enerjisi bizim istediğimiz kadar verimli değil. 2010 yılında Cinninati Üniversitesi’nden mühendislik araştırmacıları bu konu hakkında yeni gelişmelere yol açacak çalışmalar yaptılar.
Söz konusu bu çalışmaları 5 Mart 2010’da Nano Letters dergisinde “Artificial Photosynthesis in Ranaspumin-2 Based Foam” isimli bir makalede yayınlandı. Bu makale, araştırmacıların yarı-tropik kurbağa türleri sayesinde Güneş’ten gelen enerjiyi ve atmosferden gelen karbonu yeni bir tür biyoyakıt yapmak amacıyla kullanmanın bir yolunu bulduklarına işaret ediyor.
Araştırmacıların çalışmaları bitki, bakteri, kurbağa ve kurbağanın köpük gövdesi içinde hapsolmuş fungal enzimler kullanılarak günışığından ve karbondioksitten şeker (nişasta ve karbonhidrat) üretmek amacıyla yeni bir yapay fotosentetik malzeme yapmak üzerine odaklanılmış.
Fotosentezle her yıl yaklaşık olarak 200-500 milyar ton karbondioksitin dönüşüme uğratıldığını biliyor muydunuz?
Çok iyi ışık ve hava geçirgenliğine sahip etkili konsantre reaktan olmasından dolayı köpük bu çalışma için diğer bakteri, bitki gibi seçeneklere rağmen seçilmiş. Ardından, Tungara kurbağası olarak adlandırılan bir yarı-tropikal kurbağanın köpük yuvaları üzerine temellendirilen bir tasarım oluşturdular. Neden böyle bir kurbağanın köpükleri diye sorarsanız? Bu tür kurbağaların gelişkin iribaşları çok uzun ömürlü köpük oluşturmaktadır ve uzun ömürlü bu köpükler sayesinde bu yöntemin verimliliği artırılmış olunur.
Doğal fotosentezi birçoğumuz biliyoruz. Girişte de söylendiği gibi atmosferden karbon alınır ve Güneş’ten gelen enerjiyi bitkinin klorofili kullanarak bitki için havadaki karbondioksit şekere dönüştürülür ve atmosfere de oksijen salınır. Bu her gün ve her gün bitkilerde yinelenen bir olay. Bu sistem bu çalışmaya konu olan sistemle kesinlikle aynıdır ama fotosentezi gerçekleştirmek için köpüğü kaplayan enzimler kullanılır ve bu fotosentez sonucu oluşan şeker ise etanol ve diğer biyoyakıtları üretmek için kullanılır.
Bu yöntemin diğer avantajı yakalanan tüm Güneş enerjisinin şekerlere dönüştürülmesidir. Bu doğal organizmaların tam tersine olur çünkü doğal organizmalarda Güneş enerjisinin büyük bir kısmı yaşamsal fonksiyonların sürdürülmesi amacıyla kullanılır. Buna ilaveten, köpük kullanılarak yapılan fotosentezde toprağa gerek yoktur bitkilerin tam tersine ve böylelikle tarım ürünlerinin üretilmesi için kullanılan topraklar da işgal edilmemiş olacak. Üstelik, doğal bitki sistemlerinde, fotosentez karbondioksitçe zengin ortamlarında gerçekleşmez ama köpüğün bakteriyel temelli foto yakalama stratejisi nedeniyle böyle bir sınırlama söz konusu değildir.
Bu yöntem güneş ışığının kullanılmasıyla benzer enerji üretme yöntemleri arasında daha verimli ve cazip görülmektedir. Örneğin, Güneş ışığı kullanılarak suyu hidrojen ve oksijene ayıran yöntemlerin gelişmesine rağmen bu yaklaşım yaşayan sistemlerde daha verimli ve ekonomik olarak göze çarpıyor.
Çalışmayı yürüten Biyomedikal Mühendislik Bölümü üyesi Carlo Montemagno, “Diğer biyogüneş üretim yöntemlerini verimlilik açısından aşan bu çalışmanın yağ/gaz ya da gıda üretimi için güneş enerjisi hasatının yeni bir yolunu sunduğunu” ifade ediyor. Ancak görünen o ki, çalışmaları bununla sınırlı kalmayacak ve araştırmacılar kömür kullanan termik santrallerdeki karbonu yakalayacak kadar büyük ölçekli uygulamalar için gerekli teknolojiyi sağlamak amacıyla çalışmalarını sürdürecekler.
Bu çalışma aslında daha önce yayınladığımız yazıda tanımladığımız 133 milyar dolarlık ekonomik pazara sahip bilimin, biyofotoniğin bir uygulama alanıdır.
Hazırlayan: Gökhan Atmaca / http://facebook.com/anadoluca / http://twitter.com/kuarkatmaca
Gazi Üni. NanoScale Devices and Carrier Transport Group | Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma
Kaynaklar:
- http://www.uc.edu/news/NR.aspx?id=11558
- http://www.gizmag.com/converting-solar-energy-to-sugars/14552/
- http://www.lisconsult.nl/nieuws-op-de-website-mainmenu-51/1-laatste-nieuws/128-frogs-foam-and-fuel
