Lağımdan elektrik elde etmek için kullanılan pilin prototipi

Yeşil enerji, günümüz teknolojisinin en sıcak gündem maddelerinden biri. Karbondiyoksit salımını azaltmak ve temiz enerji elde etmek için birçok araştırma yapılıyor, uzmanlar yeni teknolojiler geliştirmeye çalışıyor. İşte bu çalışmaların bir kısmının meyvesi alınmış gibi: Amerika’nın en saygın üniversitelerinden California’daki Stanford Üniversitesi’nden araştırmacılar, lağım pisliği ve bakterilerden elektrik elde etmenin bir yolunu buldu. Yani kent yaşamının en iğrenç öğelerinden biri olan kanalizasyon atıkları, günümüzün en önde gelen ihtiyaçlarından biri olan elektrik enerjisine dönüştürülüyor.

Stanford’dan uzmanlar bu teknolojiye ‘mikropsal batarya’ adını vermiş. Bu teknolojinin bir gün lağım atık arıtma tesislerinin aynı zamanda elektrik üretim merkezleri haline dönüştürmesini umuyorlar. Ancak şimdilik bu teknolojinin prototipi yani ilk örneğinin boyutları, D ebadındaki pillere benziyor. Biri artı, yani anod, diğeri eksi yani katod iki elektrodun bir şişe kanalizasyon suyuna batırıldığını hayal edin. Kanalizasyon suyu dolu şişeye batırılmış eksi elektrodda, elektrodun üzerine yapışmış bakteriler bulunuyor. Bu bakteriler, organik atık maddelerle besleniyor ve artı elektroda iletilen elektriği üretiyor.

Stanford Üniversitesi’nden mühendisler ham lağımdan elektrik elde etmeyi başardı

Stanford Üniversitesi İnşaat ve Çevre Mühendisliği Bölümü’nden Craig Criddle, bu süreci, ‘elektron avına çıkmak’ olarak tanımlıyor.

Elektronlar, egzoelektrojenik mikroplardan geliyor. Telaffuz etmeyi zar zor becerdiğimiz bu ‘egzoelektrojenik’ ne demek diye soracak olursak…. Egzoelektrojenik, havasız ortamlarda evrim geçiren organizmalara verilen ad. Bu organizmalar, bizler gibi oksijen solumak yerine oksitlenmiş minerallerle etkileşime giriyor ve organik maddeleri biyolojik yakıta çeviriyor. Bilimadamları, çok uzun yıllardır bu organizmaların ürettiği enerjiyi kullanmaya çalışıyor ancak başarılı olamıyordu. Stanford Üniversitesi’ndeki uzmanlarsa konuya farklı bir şekilde yaklaşarak başarının kapısını aralamışa benziyor. Pilin eksi elektrodundaki mikrop kolonileri, karbon filamanlara yani tellere tutunuyor. Karbon filamanlar, elektriği etkili bir şekilde iletebiliyor.

Washington DC’deki Blue Plains Kanalizasyon Arıtma Tesisi

Craig Criddle, mikropların ekstra elektronlarını üzerlerinden atmak için nanokablolar yaptığını söylüyor. Bu nanokabloların kalınlığını şöyle tasvir edebiliriz: 100 mikrobu yanyana koyarsak saç teli kalınlığında bir nanokablo elde edebiliriz. Bu mikroplar organik maddeleri hazmederek bunları biyolojik yakıta dönüştürürken ekstra elektronlar da karbon tellere akıyor. Elektronlar sonra da gümüş oksitten yapılmış artı elektroda geçiyor. Artı elektroda akan elektronlar, gümüş oksiti yavaş yavaş gümüşe dönüştürüyor. Ekstra elektronlar da bu süreçte depolanıyor.

Stanford’dan Xing Xie, bir gün sonra artı elektrodun elektronla yüklenme kapasitesini doldurduğunu ve gümüş oksitten gümüşe dönüştüğünü söylüyor. Bu aşamada pilin içinden çıkarılan gümüş elektrod yeniden oksitleniyor ve böylelikle depolanmış elektronlar boşaltılıyor. Bu teknolojinin en büyük dezavantajlarından biri, tahmin edebileceğiniz gibi, hammadde olarak gümüş kullanılması. Prototipte gümüş kullanılmasına rağmen bu değerli metalin büyük miktarda kullanılması, maliyeti çok yükselteceği için neredeyse imkansız.

Washington’daki Blue Plains kanalizasyon arıtma tesisinde bir süzgeç

Stanford uzmanları, lağımın, güneş enerjisinin sahip olduğu potansiyeli hiçbir zaman sunamayacağını söylese de yine de önemli bir aşama kaydedildiğinin farkındalar. Bu teknoloji, en azından, kanalizasyon atıklarının arıtmasında harcanan enerjiyi yerine koymada kullanılabilir. Gelişmiş ülkeler, elektrik enerjilerinin yüzde 3‘ünü kanalizasyon atıklarını arıtmak için kullanıyor.