Sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji üretimi, dünyamızın ve bizlerin geleceği adına ve günümüz ihtiyaçları doğrultusunda stratejik bir konudur. Bu enerji türüne erişim amacıyla farklı yöntemlere başvurulur. Bu yöntemlerden biri, çevreye duyarlı ve kirlilikten uzak atıktan elektrik üretimidir.
Çevre ve ekonomi açıdan muazzam bir sorun olan gıda israfı her yıl dünya çapında 1,3 milyar ton olarak gerçekleşirken gıda israfına ilişkin maliyetler ise yaklaşık 2,6 trilyon dolar civarındadır.1
Gıda israfı ile oluşan organik atıklardan elektrik üretilmesi, biyokütleyi yakma, gazlaştırma veya biyogaz üretimi gibi yöntemleri içerir. Bu yöntemlerle, atık miktarı azaltılarak çevresel fayda sağlanırken aynı zamanda sürdürülebilir enerji üretimine de katkıda bulunulur.
Gıdalardan elektrik üretimi için zeytin posası veya çekirdeği, muz ve nar kabuğu gibi meyve atıkları kullanılabilir. Bunlar arasından özellikle zeytin çekirdeği, yüksek kalorifik değeri ile biyokütle yakıtı olarak avantaj sağlarken, muz ve nar gibi atıklar biyogaz üretiminde verimli sonuçlar doğurur. Bu verimli meyvelerden birisi de narenciye grubundan pomelo meyvesidir.
Araştırmacılar, pomelo meyvesinin özellikle israf edilen kısmını değerlendirmek istediler. Güneydoğu ve Doğu Asya’da yaygın olarak yetiştirilen bu büyük meyvenin kalın kabuğu (Şekil 1), önemli miktarda atık oluşturuyor. Araştırmacılar, bu atık biyokütleyi küçük elektrikli cihazları çalıştırabilecek ve biyomekanik hareketleri takip edebilecek bir malzeme olarak kullanmayı başardılar.
Şekil 1. Pomelo meyvesi ve kalın kabuğu.
Yapılan araştırmada, meyvenin %30-50’sini oluşturan kabuğunun dış katmanı çıkarıldıktan sonra, kalan kalın ve süngerimsi beyaz kısım küçük parçalara ayrılmış ve üç boyutlu gözenekli yapısının muhafazası için dondurularak kurutulmuştur. Bu kabuğun kimyasal yapısı ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Bu beyaz kısımdan mekanik enerjiyi elektriğe dönüştürebilen ve hareket sensörleri olarak kullanılabilen cihazlar oluşturulmuştur.2
Çalışma sonucu oluşturulan cihazlar, temas elektrifikasyonu prensibine dayanmaktadır. Temas elektrifikasyonu iki farklı malzemenin birbirine temas edip ayrılması sonucu, birinin pozitif, diğerinin negatif elektrik yükü kazanması olayıdır.
Araştırmacılar, pomelo kabuğu biyokütlesini ve bir plastik (poliimid filmi) triboelektrik katmanlar olarak kullanmıştır. Bu katmanlar, dışarıdan bir kuvvet uygulandığında temas ederek elektrik üretmiştir. Üzerine bakır folyo elektrotlar eklenen bu cihazla, mekanik enerjinin elektrik üretimi için kullanılabilirliği test edilmiştir.
Pomelo kabuğu bazlı triboelektrik cihazlara parmakla dokunulduğunda, yaklaşık 20 LED ışığının yanmasını sağlayacak bir enerji eldesi gözlemlenmiştir (Şekil 2). Ayrıca, bir enerji depolama sistemiyle entegre edildiğinde, hesap makinesi ve spor saati gibi küçük elektronik cihazların harici bir elektrik kaynağına ihtiyaç duymadan çalıştırılabileceğini gösterdiler.3
Bu çalışma, gıda ve tarım atıklarının daha verimli değerlendirilmesine yönelik önemli bir adım olarak görülüyor. Ayrıca pomelo meyvesinin suyundan çıkan atıkların değerlendirilmesinde önemli bir adım olarak duruyor. Bu da pomelo gibi diğer meyvelerin atıklarından üretilebilecek bir enerjinin varlığını sorgulamamıza ve sürdürülebilir enerji eldesinin çeşitliliğinin artmasına zemin hazırlamaktadır.
Kaynaklar
- Wu, S., Wang, Q., Fang, M., Wu, D., Cui, D., Pan, S., … & Wang, Z. (2023). Hydrothermal carbonization of food waste for sustainable biofuel production: Advancements, challenges, and future prospects. Science of The Total Environment, 897, 165327.
- https://techxplore.com/news/2025-02-wealth-pomelo-electricity-generation-devices.html
- Li, L., Jin, Z., Wang, C., & Wang, Y. C. (2024). Valorization of Food Waste: Utilizing Natural Porous Materials Derived from Pomelo-Peel Biomass to Develop Triboelectric Nanogenerators for Energy Harvesting and Self-Powered Sensing. ACS Applied Materials & Interfaces, 16(29), 37806-37817.