Küflü mikrobiyal yakıt hücrelerinde etkileşimler

Mikrobiyal yakıt hücre (MYH) sistemleri üzerinde gerçekleştirilen, çevre dostu ve temiz enerji üretimini hedefleyen çalışmalar her geçen gün daha da umut verici hale gelmektedir. MYH sistemleri mikroorganizmaların yaşam faaliyetleri sonucu ortaya çıkarmış oldukları organik asitlerin membran zarları sayesinde protonlarına ayrıştırılıp bir hidroliz sistemi ile elektrik enerjisi ortaya çıkarmayı hedefleyen bir sistemdir.¹

Bu sistemlerde bir çok atık sürdürülebilir enerji üretiminde kullanılabilir. Atık su arıtma sistemleri yüksek enerjiler kullanarak su arıtımı gerçekleştirirken, MYH organik atıkları parçalarken aynı zamanda elektrik enerjisi eldesine olanak sağlar.² Göze çarpan organik atıklar arasında gıda atıkları (evsel atıklar) yer almakta ve bu atıkların içeriği zengin besin kaynağı içermektedir. MYH sistemlerinde kullanılabilecek atıkların incelenmesi üzerine yapılan bir araştırmada toprak bazlı küf kültürleri oldukça dikkat çekicidir. Küf kültürleri ekmek, limon ve peynir küfü gibi türleri içermektedir. Yapılan gözlemler sonucunda ekmek küfünün kullanıldığı MYH sisteminin çok daha yüksek enerji üretimi oluşturduğu kanısına varılmıştır.

Mikrobiyal yakıt hücrelerinde kullanılan tampon çözeltiler mikrobiyal aktivitenin ve enerji üretiminin sürekliliği açısından önemli bir role sahiptir. Bu tür sistemlerde, substrat olarak kullanılan atıkların kimyasal bileşimi oldukça değişken olduğu için, çözeltinin pH dengesini koruyarak mikroorganizmaların optimum koşullarda çalışmasının sağlanması tampon çözelti sayesinde gerçekleşir. Ancak yapılan bazı çalışmalar, özellikle toprak bazlı MYH sistemlerinde kullanılan tampon çözeltilerin içerdiği bazı metal iyonlarının (örneğin demir, bakır ve çinko) küf türlerinin metabolik faaliyetleri üzerinde toksik etkiler oluşturabileceğini göstermektedir. Bu iyonlar küf hücrelerinin yapılarını bozabilmektedir. Hücre zarı yapısı bozulan küf hücrelerinin aynı zamanda hücre dışı elektron transferinde görevli proteinlerinin de yapısının bozulmasıyla biyofilm oluşumu engellenerek mikrobiyal stabilitenin azalmasına sebep olur.³

Bu araştırmalar sonucunda verimli ve sürdürülebilir bir şekilde çalışan bir mikrobiyal yakıt hücre sistemi oluşturmak için kullanılan organik atıklar ne kadar kapsamlı ve önemli olsa da sistemde kullanılan diğer malzemelerin de birbiri üzerindeki etkisi her zaman önemlidir. Küçük sandığımız her şey büyük enerjiler ve büyük etkiler ortaya çıkartabilmektedir.

Kaynaklar

1. Chaudhary, T. N., Ahmed, S., Usman, M., Maka, A. O., Rasool, S., Ghaleeh, M., & Chen, B. (2025). Utilizing different food cultures for wastewater treatment and enhanced power generation in microbial fuel cells. Biomass and Bioenergy, 195, 107706.
2. Demir, Ö., & Gümüş, E. (2016). Mikrobiyal Yakıt Hücreleri ile Çamur Arıtımı ve Elektrik Üretimi. Sinop Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 1(2), 81-89.
3. Karanfil, G. (2020). Bazı Küflerin Toprak Bazlı Mikrobiyal Yakıt Hücresindeki Potansiyellerinin İncelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (18), 707-710.