İrlanda’da bulunan Limerick Üniversitesinde yeni bir çalışma ile ahşap ürünlerini kullanarak atık ısıyı verimli bir şekilde enerjiye dönüştürebildiler. Bu keşiflerinde, maliyetleri ve çevresel etkiyi en aza indirmenin bir yolunu buldular.
Araştırmacılar lignin türevi membranlardan geri kazanmayı başardıkları düşük dereceli ısıyı kullanarak elektrik üretmeyi başardılar.
Lignin genellikle göz ardı edilen bir maddedir. Kağıt ve kağıt hamuru üretiminde ortaya çıkan bir yan üründür. Yapılan araştırma ile birlikte membran içinde bulunan iyonların doğal hareketinden faydalanarak ısıyı elektrik enerjisine dönüştürüyorlar.
Daha önceden bu sistem sadece selüloz kullanılarak gerçekleştiriliyordu ancak bulunan yeni madde ile birlikte önemli bir ilerleme kaydedilmiş oldu. Lignin ile birlikte bu sistem daha döngüsel ve sürdürülebilir şekle gelmiştir.
Düşük dereceli ısı, 200 oC’nin altında sıcaklıklarda üretilen ısıyı ifade etmektedir. Endüstriyel süreçlerde kullanılan ısının %66’sının bu şekilde elde edilmesinden kaynaklı, buluşun sürdürülebilir enerji üretimindeki potansiyelini göstermektedir.
Proje başında bulunan Profesör Maurice N. Collins, “Düşük dereceli ısı, endüstrilerdeki atık ısı, yalıtım sistemlerindeki kayıp ısıdan, okyanus termal gradyanları, biyokütle fermantasyonu ve güneş ısısı gibi çeşitli kaynaklardan gelmektedir.” dedi1.
“Araştırma, kağıt ve kağıt hamuru sektöründe yeterli bir şekilde kullanılmayan ligninden yapılan iyonik tabanlı termoelektrik membranların kullanımını araştırıyor. Potansiyeline rağmen düşük dereceli enerji sisteminin hasadı için gerekli teknolojinin maliyeti yüksek olduğu için teknolojinin kullanımı zor olmuştur1.”
Bu çalışmada üretilen membran hafif, sentezi kolay ve biyouyumludur. Şekil 1’de membranın hiyerarşik olarak hizalanmış kanalları görülmektedir. Şekil 1.A: Lignin membranının dijital görüntüsü, B: 500 μm’de buz büyüme yönü boyunca hizalanmış dikey kanalların SEM görüntüleri, C: 200 μm’de lignin membranının mikrometre boyutlu kanalları ve D: Hizalanmış nano boyutlu kanallar 30 µm’de. Hizalanmış kanalların daha ayrıntılı TEM görüntüleri Şekil 1.E’de 1 µm ve F’de 400 nm ölçeğinde dikey olarak gösterilmiştir.
Profesör Collins, “Isıdan elektriğe dönüşüm uygulamalarında gelişmenin önü hala açıktır. Bu çalışma, bol miktarda bulunan ligninin, özellikle sürdürülebilirlik ve maliyet etkinliğinin çok önemli olduğu senaryolarda, düşük dereceli termal enerji hasadına başarılı bir şekilde katkıda bulunabileceğini göstermektedir” dedi1.
Kaynaklar
- https://techxplore.com/news/2024-02-reveals-eco-friendly-generate-power.html
- Muddasar, M., Nasiri, M. A., Cantarero, A., Gómez, C., Culebras, M., & Collins, M. N. (2023). Lignin‐Derived Ionic Conducting Membranes for Low‐Grade Thermal Energy Harvesting. Advanced Functional Materials, 2306427.