Ana sayfa 150. Sayı Gün ışığını sıvı yakıta çeviren biyonik yaprak

Gün ışığını sıvı yakıta çeviren biyonik yaprak

895
PAYLAŞ
Yeni “biyonik yaprak” sistemi sıvı yakıt üretmek için güneş enerjisini kullanıyor. ©Jessica Polka/Silver Lab.

Çeviren: Defne Saraç

Yakıt aramak için toprağı delik deşik etme devri bitmek üzere olabilir, çünkü Daniel Nocera’ya bakılırsa ihtiyacımız olacak tek şey güneşli bir gökyüzü.

Harvard Üniversitesi Patterson Rockwood Enerji Profesörü Nocera ile Harvard Tıp Fakültesi Elliott T. ve Onie H. Adams Biyokimya ve Sistem Biyolojisi Profesörü Pamela Silver birlikte, sıvı yakıt elde etmek için su moleküllerinin güneş enerjisiyle parçalandığı hidrojen yiyici bakterili bir sistem yarattılar.

Bu çalışma, Science dergisinde yayımlanan, başyazarları arasında doktora sonrası çalışmalarını sürdüren akademi üyelerinden Chong Liu ve mezun öğrenci Brendan Colón’un yer aldığı bir akademik bildiride de anlatılıyordu.

“Bu tam anlamıyla yapay bir fotosentez sistemi” diyor Nocera. “Önceden yapay fotosentez yalnızca suyun parçalanarak hidrojen ve oksijen molekülleri haline getirilmesi için kullanılıyordu. Ancak bizim yaptığımız fotosentezi A’dan Z’ye kapsayan gerçek bir yapay fotosentez sistemi, verimi ise doğadaki fotosentezin katbekat üstünde.”

Harvard Üniversitesi Wyss Enstitüsü’nün kurucu üyelerinden biri olan Silver ise sistemin potansiyelinin kullanıma hazır yakıt üretiminin ötesinde olduğunu söylüyor. “Biyolojinin güzelliği, dünyanın en iyi kimyageri olmasından geliyor; biyoloji, kimya alanında bizim kolay kolay erişemeyeceğimiz bir yetkinlik sergiliyor” diyor Silver. “Temelde, işlem sonrasında herhangi bir karbon bazlı molekül oluşturabilecek bir platformumuz var. Dolayısyla inanılmaz sayıda farklı iş için kullanılma potansiyeli var.”

Tam adıyla “bionic leaf 2.0” (biyonik yaprak 2.0) olarak bilinen yeni sistem Nocera, Silver ve diğer biliminsanlarının önceki güneş ışığını izopropanole çevirebilen, ancak bu esnada birçok engelle karşılaşan çalışması üzerinden geliştirilmiş.

“Sorunlarımızın en büyüğü” diyor Nocera “hidrojen üretmek için kullandığımız nikel-molibden-çinko alaşımı katalizörün aynı zamanda bakterilerin DNA’sına saldırıp onu yok eden tepkin oksijen türevlerini ortaya çıkarmasıydı. Bu engeli aşabilmek için araştırmacıların sistemi oldukça yüksek, verimi düşürecek kadar yüksek voltajlarda çalıştırması gerekiyordu.” “Yeni çalışmamız için hiçbir tepkin oksijen türü oluşturmadığını kanıtladığımız yeni bir kobalt-fosfor alaşımı katalizör oluşturduk. Bu sayede voltajı düşürüp verimi etkiyelici bir seviyede arttırabildik.”

“Sitem şu an gün ışığını, en hızlı büyüyen bitkilerin yüzde 1’lik fotosentez veriminin çok daha üstündeki yüzde 10’luk bir verimle biyokütleye çevirebiliyor” diyor Nocera.

“Dan’in dahiyane fikri” diyor Silver, “bu katalizörler biyolojik olarak tamamiyle uyumlular”. “Sistemin veriminin daha da arttırılması mümkün olsa da” diyor Nocera, “bu haliyle de ticari amaçlarla kullanılabilecek kadar verimli çalışıyor. Ancak teknolojik dönüşümün mümkün olması için başka bir modelleme gerekiyor.” “Fotosentezden daha yüksek bir verim alabileceğimizi keşfetmiş olmamız çok önemli” diye devam ediyor Nocera, “Ancak bu teknolojiyi gelişmekte olan ülkelerle de paylaşmak isterim.”

Nocera, araştırmaya mali destek sağlayan Harvard’ın First 100 Watts programı ile bağlantılı çalışmasını sürdürerek bu sistemi ve uygulamalarını Hindistan gibi ülkelerde, onların biliminsanlarının da yardımıyla geliştirmeyi hedefliyor.

Nocera’ya göre “biyonik yaprak” birçok açıdan “yapay yaprak” adını hak ediyor; sonuçta güneş ışığını kullanarak suyu hidrojen ve oksijen molekülleri haline getirip hidrojen yakıtı elde ediyor. “Düşününce fotosentez hayret verici bir süreç. Girdileri gün ışığı, su ve hava; bir de ağaca bakın. Biz de tam olarak bunu yaptık, tabii bizim yaptığımız aslında daha bile iyi çünkü tüm bu enerjiyi yakıta dönüştürebildik.”