Biyonik Yaprak Güneşle Sıvı Yakıta Dönüşüyor

Biyonik Yaprak Güneş Işığında Sıvı Yakıt Haline Dönüşüyor

Yeni bir “Biyonik Yaprak” sistemi sıvı yakıt üretmek için güneş enerjisi kullanıyor. Yakıt arayışında toprağa sondaj günleri sayılı olabilir. Çünkü Daniel Nocera bir çözüm yolu bulursa, sorun sadece havanın güneşli olup olmaması olacak. Daniel Nocera ve Pamela Silver sıvı yakıt üretmek için su moleküllerini bölerek, hidrojen yiyen bakterileri ve güneş enerjisini kullanan bir sistem oluşturdular.

Bu belge doktora öğrencisi Chong Liu ve yüksek lisans öğrencisi Brendan Colon tarafından “Science” dergisinde yayınlanan bir makalede 3 Haziran tarihinde yayınlandı.

Nocera: “Bu gerçek bir suni fotosentez sistemi. Önceden insanlar suyu ayrıştırmak için suni fotosentez kullanıyorlardı ama bu sistem A’dan Z’ye doğru ve biz bu sistemi oluştururken doğadaki fotosentez verimliliği üzerinden gittik.”

Silver, çalışmaların sistemin kullanılabilir yakıtlar üretebildiğini ve potansiyelinin bununla sınırlı olmadığını gösterdiğini söyledi.

“Biyolojinin güzelliği dünyanın en mükemmel kimyageri olması. Biyoloji, kimya yapabilir ama biz kolaylıkla yapamayız. Prensip olarak karbon bazlı molekül yapabilen aşağı akışlı bir platformumuz var. Dolayısıyla bu, fazlasıyla çok yönlü bir potansiyele sahip.”

“Biyonik Yaprak 2.0” olarak adlandırılan yeni sistem, önceki çalışmasında Nocera, Siver ve diğerleri tarafından inşa edildi. Sistem -izopropanol yapmak için güneş enerjisini kullanacak yeteneğe sahip olmasına rağmen- bir takım zorluklarla karşı karşıya kaldı.

Nocera, nikel-molibden-çinko alaşımı katalizörün asıl amacının hidrojen üretmek olduğunu ve aynı zamanda reaktif oksijen de ürettiğini ve bazı bakterilerin DNA’larını tahrip edip onları yok ettiğini açıkladı. Araştırmacılar bu problemi önlemek için sistemi anormal derecede yüksek voltajlarda çalıştırmaya mecbur kaldılar ve bu da düşük verimliliğe yol açtı.

Nocera: “Reaktif oksijen üretmeyen kobalt-fosfor alaşımlı yeni bir katalizör tasarladık.” Bu voltajı düşürmemize olanak sağladı ve verimlilikte çarpıcı bir artışa sebep oldu.

Sistem artık çok hızlı büyüyen bitkilerde görülen %1’lik oranın çok üstünde, %10 verimlilik ile güneş enerjisini biyokütleye dönüştürebilir.

Verimliliğin artmasına ek olarak, Nocera ve arkadaşları sistemin portföyünü izobütanol ve izopentanolu kapsayacak kadar genişletmeyi başardı.

Araştırmacılar sistemi aynı zamanda, ilk kez bir MIT profesörü Anthony Sinskey tarafından gösterilen bir süreçteki, biyoplastiklerin öncüsü olan polihidroksibütirat (PHB) üretmek için kullandı.

Yeni katalizör başka bir avantajıyla da geldi -kimyasal tasarımı “kendi kendine iyileşme” sağlıyor- ki bu çözüm malzemenin içinde parazit madde oluşmaması anlamına gelir.

Silver: “Bu Dan’in dehası. Bu katalizörler biyolojik olarak tamamen uyumlu.”

Verimlilikte ek artış için hala yer olmasına rağmen, Nocera sistemin zaten olası ticari uygulamalar için yeterince etkili olduğunu fakat teknolojik çevirisi için farklı bir model olmadığını düşünüyor.

Nocera; “Bu önemli bir keşif, bize fotosentezden daha iyisini yapabileceğimizi söylüyor. Ama ben aynı zamanda bu teknolojiyi gelişen dünyaya da getirmeyi istiyorum.”

Birlikte çalışılan Harvard’daki İlk 100 Watt programının kaynak yardımıyla, Nocera kendi bilim adamlarının yardımıyla Hindistan gibi ülkelerin teknoloji ve uygulamalarını geliştirmeye devam etmeyi umuyor.

Nocera, birçok yönden güneş enerjisiyle suyu ayrıştıran ve sıvı yakıt üreten “suni yaprak” sözünü yerine getiren yeni sistemin altını çizdi.

Nocera: “Eğer düşünürseniz, fotosentez mükemmeldir. Güneş ışığı, su ve havayı alır. Daha sonra bir ağaca bakın, bizim yaptığımız tam anlamıyla budur. Fakat biz daha iyisini yaparız çünkü biz bütün o enerjiyi yakıta çeviririz.”

Kaynaklar

1. https://www.sciencedaily.com/releases/2016/06/160602151837
2. https://www.youtube.com/watch?v=yQGyG03oRlo

Övülnaz Oğuz & Oğuz Ayaz