Dünyamız üzerinde enerji var olmaya devam ettiği müddetçe bir tüketim mevcuttur. Üretim ve tüketim arasındaki denge sosyal ve ekonomik anlamda çevreyi etkilemektedir. Günümüzde fosil yakıt kullanımı ve diğer yenilenemez enerji kaynaklarının kullanımı oldukça artmış durumdadır. Fosil yakıtların amansızca kullanımı ciddi sorunlar oluşturabilmektedir. Her gün fark etmeden de olsa sürdürdüğümüz alışkanlıklar ve devamlı tüketilen enerji yavaş yavaş küresel ısınmaya sebep olmakta, iklimleri değiştirmekte ve canlıların yaşamını tehlikeye atmaktadır. Bu tehlikelerden korunmak adına üzerinde çalışılan sistemler olumlu yönde gelişim göstermektedir. Bu çalışmalardan biri de mikrobiyal yakıt hücreleridir (MFC).
MFC, mikro boyutta küçük organizmaların kullanılması ile belirli bir elektrik enerjisi elde etmek üzere çalışan bir yakıt sistemidir. MFC’nin çalışma prensibi detaylı olarak incelendiğinde mikroorganizma içeriğinin atık maddelerden sağlandığı görülür. Atık maddeler içerisinde birçok mikroorganizma barındırır. MFC elektrik üretirken aynı zamanda atık maddelerin temizlenmesini de sağlamaktadır.
MFC çalışma prensibi, anot bölmesinde anaerobik bakterilerin organik bileşikleri parçalayarak proton ve elektron üretmesini içerir.1 Elektronlar, anottan katoda membran sisteminden geçerek elektrik akımı oluşturur. Oluşan bu elektrik akımı bir enerji olarak incelenir ve sistemin çalışma prensibine göre verimlidir. Ancak bu sistemlerinin enerji üretimi üzerindeki potansiyeline rağmen endüstriyel ve ticari alanlarda kullanımı hakkında sorunlar mevcuttur. Bu sorunlar; elde edilen enerjinin verimliliğinin düşük olması ve kullanılan membran sisteminin yüksek maliyetiyle beraber temininin de zor olmasıdır. Ancak tüm bu sorunlara çözümler geliştirilmektedir.
Bu konu üzerine yapılan incelemelerde temel sorun sera gazının çevreye salınımı, fosil yakıtların sıklıkla kullanımı ve atık su yönetiminin zorlukları hedef alınmaktadır. Bu sorunlar çevreye büyük ölçüde zarar vermektedir. Yapılan gözlemler sonucunda çevrede bulunan olumsuz etkiler; iklim değişiklikleri küresel ısınma ekosistemin bozulması ve var olan sürdürülebilir su varlığının tehlikeye girmesidir. Bu sorunun incelenmesine karşılık yapılan çalışmada, atık suların içerisinde bulunan ağır metallerden arıtılması hedeflenerek temiz bir enerji eldesi sağlanırken çevreye olan negatif etkilerini minimuma indirmektir. Bu hedef doğrultusunda MFC sistemlerinin çalışma prensibi üzerinde araştırmalar yapılarak bu sistemlerin atık su arıtımı ve enerji üretimindeki potansiyelinin incelenmesi amaçlanmaktadır.2
Yapılan çalışmaların sonucunda MFC çalışma sisteminin eş zamanlı çalışma sistemi ileriye dönük olumlu sonuçlar vermektedir. Ancak maliyetin değerlendirilmesi ve performans optimizasyonu üzerine zorluklarla karşılaşılabilmektedir. Bu zorluklara çözüm olarak membran zarının materyali üzerinde yapılan değişiklikler yer almaktadır. Florürsüz membran kullanımı sistem üzerinde çevre dostu ve düşük maliyetli bir etki oluşturmaktadır. Nanopartiküllerin kullanımı gerçekleşen hidroliz olaylarının aktivitesini artırarak maliyet üzerinde olumlu etki sağlarken aynı zamanda enerji üretimine de katkı sağlamaktadır. Maliyeti olumlu yönde etkileyecek bir diğer çözüm ise projenin tasarımı olarak görülmektedir. MFC sistem tasarımı enerji potansiyelini artırıcı ve maliyeti düşürecek şekilde tasarlanabilmektedir.
MFC sistemlerinin bir çok alanda kullanımının mümkün olduğu yapılan araştırmalarla kanıtlanmaktadır. Fosil yakıtların kullanımı azaltılarak yerine yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması daha temiz bir dünya için atabileceğimiz en önemli adımdır.
Kaynaklar
- Erensoy, A., & Çek, N. (2020). Mikrobiyal Yakıt Hücrelerinde Kullanılan Saf Kültür Mikroorganizmaları ve Genel Özellikleri. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (18), 109-117.
- Hassan, M., Kanwal, S., Singh, R. S., SA, M. A., Anwar, M., & Zhao, C. (2024). Current challenges and future perspectives associated with configuration of microbial fuel cell for simultaneous energy generation and wastewater treatment. International Journal of Hydrogen Energy, 50, 323-350.