Bitkiler, büyümek ve yaşamsal faaliyetlerini sürdürmek için fotosentezle kendi besinlerini ve gereksinim olan enerjiyi üretiyorlar. Fotosentezle birebir vakitte kendi besinlerini üretemeyen diğer organizmaların da besin ve güç gereksinimini karşılıyorlar. İstanbul Bilgi Üniversitesi Genetik ve Biyomühendislik Kısmı mezunu Ömer Yıldız ile BİLGİ Güç Sistemleri Mühendisliği Kısmı öğrencisi Ege Uras’ın ortak çalışmasıyla bitki gelişiminden sürdürülebilir elektrik gücü üretilebiliyor. BİLGİ Güç Sistemleri Mühendisliği Kısmı Öğr. Üyesi ve Yüksek Güç Fiziği Uygulama ve Araştırma Merkez Müdürü Prof. Dr. Serkant Ali Çetin ile BİLGİ Genetik ve Biyomühendislik Kısım Lideri Prof. Dr. Hatice Gülen’in yürütücülüğündeki proje, besin emelli üretim sırasında da elektrik gücü üretimine imkan veriyor. Çift istikametli yarar sunan proje, geniş çaplı ziraî üretim yapılan alanlar ile küçük konut yahut çiftlik bahçelerinde uygulanabiliyor. Bu sistem endüstriyel kirliliği önlemenin yanı sıra verimsizlik üzere aksilikler sebebiyle ziraî üretimin yapılamadığı topraklarda besin dışındaki maksatlarla (süs bitkisi, park/bahçe/çim gibi) bitki yetiştirilerek ıslah edilmesi sürecinde elektrik gücü üretilmesi için kullanılıyor. Bununla birlikte bir saksı boyutunda kullanıma hazır bitkiler ticari bir esere dönüştürüldüğü durumlarda konut yahut ofislerde de kullanım potansiyeline sahip olabiliyor.
Çevreci ve ekosistemle uyumlu üretim
Projede tasarlanan sistem bitkiye ve tabiata ziyan vermiyor. Sistem, bitkilerin büyüme ve eser verme süreci devam ederken tıpkı vakitte elektrik gücü üretilebilmesine imkan sağlıyor. Bitki ürettiği şekerin bir kısmını direkt yahut diğer moleküllere dönüştürerek büyüme ve gelişmesi için kullanılırken bir kısmını da kökleri aracılığıyla toprağa veriyor. Topraktaki mikroorganizmalar ise, bitkilerin toprağa saldıkları şekeri güç kaynağı olarak kullandıklarında karbondioksit (CO2) ve hidrojen (H2) üzere gazlarla birlikte elektron salınımı yapıyorlar. Proje kapsamında ortama salınan elektron ve hidrojenin toprağın içine yerleştirilen anot ve katot plakalarda elektriksel potansiyel fark yaratması sayesinde elektrik gücünü toplayarak elde edilen voltaj ve akım kıymetleri ölçülebiliyor. Günümüzde dünya genelinde toplam güç muhtaçlığının yüzde 80’i kömür, petrol ve doğalgaz üzere fosil yakıtlardan karşılanıyor. Karbonun yakılarak kullanılması, çağımızın en büyük sıkıntılarından biri olan etraf kirliliğinin ana sebeplerinden biri olarak dikkat çekiyor.
Projeyle yakıt hücreleri enerjiyi, kristal yapıda olan karbon paneller ile topluyor. Bu süreçte ömrün kendisine ziyan vermiyor. Elektrik üretimi için özel alana, tesis yahut üretim ünitesi kurulmasına gerek duyulmuyor.
Birinci sefer mısır ve kenevir denendi
Sistemin temeli 1911 yılında botanik Prof. M.C. Potter tarafından atıldı. Potter bakteri kolonisini şeker ile besleyip çıkan yansıyı elektrik gücüne çeviriyor ve bu sisteme mikrobiyal yakıt hücresi ismini veriyor. Günümüzde ise birçok araştırmacı bu sistemi sürdürülebilir bir biçimde bitkiler kullanarak uygulamaya geçiriyor. Kurulan sistem ise birinci sefer ziraî bitkilerle güç üretimini daha verimli hale getirmeyi sağlıyor. Bu manada proje kapsamında tasarlanan sistem, birinci defa mısır ve kenevir üzere gerek kök yapısı gerekse toprağa verdiği glikoz ölçüsüyle büyüme ve gelişme suratı bakımından tesirli ziraî bitkilerle denendi. Proje, mikroorganizma olarak bitki kökleriyle ortak yaşama özelliğine sahip fungus çeşidinin bu gayeyle birinci defa kullanılmış olması tarafıyla de özgünlük taşıyor.
Elektrik gücünün 200 katına ulaşıldı
Proje kapsamında her iki bitkinin büyütme sistemiyle ölçüm ve müşahedelere devam ediliyor. Şu ana kadar yapılan ölçüm ve değerlendirmelerde, bitkisel yetiştiriciliğe dayanmayan yalnızca mikrobiyal yakıt hücrelerinin kullanıldığı çalışmalarda elde edilmiş en yüksek elektrik gücünün yaklaşık 200 katına ulaşıldı. Yeniden misal halde yapılan ve farklı glikoz uygulamalarıyla elektrik üretiminin artırılmasına yönelik literatürde yer alan bir öbür çalışmada elde edilmiş en yüksek voltaj pahasının ise neredeyse 10 katı sonuçlar elde edildi.
Proje iki tarafıyla öne çıkıyor
Mühendislik bilgisini temel bilimlerden gelen bilgiyle birleştirerek bir tasarım ortaya koymayı önemsediklerini söyleyen Prof. Dr. Hatice Gülen “Bu proje iki tarafıyla öne çıkıyor. Birincisi farklı mühendislik kısımlarından öğrencileri bir ortaya getirerek çok disiplinli kadrolarda çalışabilme hünerini kazandırıyoruz. İkincisi ise öğrencilerin mühendislik dizaynlarında tabiatla dost teknolojiler geliştirmelerini ve sürdürülebilir biyo-çözümler üretmelerini özendiriyoruz. Bu durumla öğrenciler karmaşık mühendislik sorunlarına bütünsel bakış açısı ve bütünleşik yaklaşım geliştirebiliyorlar. Bunun yanı sıra projenin TÜBİTAK dayanağına hak kazanmış olması, öğrencilerin bir araştırma fikrini muhakkak bir bütçe ile belirli bir iş planlaması dahilinde dizayna ve hatta protatip üretimine dönüştürme sürecini deneyimlemelerine ve tüm bu etapları raporlayıp sunma maharetini kazanmalarına imkan sağlaması bakımından da ayrıyeten değer taşıyor. Üstte bahsettiğim sebeplerle projenin bir birinci olması öteki öğrenciler için de bir motivasyon kaynağı oluyor” dedi.
Tahlil üreten mühendisler yetiştiriyoruz
Bağımsız müşahede yapabilen, sorun belirleyebilen ve tahlil üretebilen mühendisler yetiştirmek hedefliyoruz diyen Prof. Dr. Serkant Ali Çetin, şu formda devam etti: “Bu çerçevede büsbütün öğrencilerimizin merakı ve soruyu ortaya koymaları ile tetiklenmiş olan bu proje beni çok heyecanlandırdı. İki farklı programdan öğrencilerin birlikte çalışması da projenin kıymetli bir ögesi. Aslında gerek Güç Sistemleri Mühendisliği gerekse Genetik ve Biyomühendislik programları tabiatları gereği disiplinlerarası alanlar. Bu proje ile bu çok disiplinliliğin daha da genişletilmiş çok hoş bir örneği oluştu. Her iki programdaki danışmanlar olarak, bizim de kendi araştırmalarımızda deneysel çalışmalar yapmamız öğrencilerimize deneysel metodoloji hakkında geniş bir bilgi transferini sağladı. Bu çerçevede süreç bana da deneysel çalışmalardaki farklı yaklaşımları deneyim etme fırsatı verdi. Projenin maksat çalışmasının, bilimsel literatüre katkı yapabilecek nitelikte olması da ayrıyeten bir kıvanç kaynağı.”
