Dünyadaki enerji krizi her geçen gün büyürken bilim insanları da bu krize yeni çareler bulmaya çalışıyorlar. Cambridge Üniversitesi‘nden araştırmacılar da, güneşi seven bakterilerin hızla büyüyebileceği yüksek katlı “nano-housing” ızgaraları oluşturmak için 3D baskıyı kullandılar. Araştırmacılar, bakterinin fotosentezden arta kalan atık elektronlarını çıkarabildiler, bu elektronlar sayesinde küçük elektroniklere güç sağlayabildiler. Daha hala ufak bir adım gibi gözükse de geliştirildiği taktirde gelecekte kullanılması muhtemel bir yöntem olacağa benziyor.
Araştırmacılar, bakteri toplulukları için sadece güneş ışığı ve sudan elektrik üretmelerine yardımcı olan küçük ‘gökdelenler’ yaptılar.
Diğer araştırma ekipleri, fotosentetik bakterilerden enerji çıkardılar, ancak Cambridge araştırmacıları, onlara doğru türde bir ev sağlamanın, çıkarabilecekleri enerji miktarını büyük ölçüde artırdığını buldular. Yaklaşım, geleneksel yenilenebilir biyoenerji üretim yöntemlerine karşı rekabetçi gözükmekle beraber, halihazırda birçok mevcut biyoyakıt üretim yöntemlerini geride bırakabilecek güneş enerjisi dönüşüm verimliliğine ulaştığı söylenebilir.
Nature Materials dergisinde yayınlanan sonuçları, biyoenerji üretiminde yeni yollar açıyor ve ‘biyohibrit’ güneş enerjisi kaynaklarının sıfır karbonlu enerji karışımında önemli bir bileşen olabileceğini öne sürüyor.
Peki ya, yenilenebilir enerji kaynakları?
Silikon bazlı güneş pilleri ve biyoyakıtlar gibi mevcut yenilenebilir teknolojiler, karbon emisyonları açısından fosil yakıtlardan daha iyidir, ancak aynı zamanda madenciliğe dayalı olma, geri dönüşümdeki zorluklar, tarım ve arazi kullanımına bağlı olma gibi sınırlamaları da vardır. Bu da biyolojik çeşitlilik kaybına neden olur.
Araştırmayı yöneten Yusuf Hamied Kimya Bölümü’nden Dr. Jenny Zhang, “Yaklaşımımız, gelecek için daha da sürdürülebilir yenilenebilir enerji cihazları üretmeye yönelik bir adım” dedi.
Zhang ve Biyokimya Departmanından ve Malzeme Bilimi ve Metalurji Departmanından meslektaşları, biyoenerjiyi sürdürülebilir ve ölçeklenebilir bir şeye dönüştürmek için çalışıyorlar.
Fotosentetik bakteriler veya siyanobakteriler, Dünya’da en bol bulunan yaşam formudur. Birkaç yıldır araştırmacılar, onlardan enerji elde etmek için siyanobakterilerin fotosentez mekanizmalarını ‘yeniden bağlamaya‘ çalışıyorlardı.
Cambridge ekibi, fotosentez gerçekleştirirken siyanobakterilerle çalışmak üzere uyarlanmış metal oksit nanoparçacıklarından özel elektrotları 3D yazdırdı. Elektrotlar, küçük bir şehir gibi çok dallı, yoğun şekilde paketlenmiş sütun yapıları olarak basıldı.
Zhang, “Fotosentetik sistemlerden gerçekte ne kadar enerji elde edebileceğiniz konusunda bir tıkanıklık durumu oldu, ancak kimse tıkanıklığın nerede olduğunu anlamadı” dedi. “Çoğu bilim insanı, tıkanıklığın biyolojik tarafta, bakterilerde olduğunu varsayıyordu, ancak tıkanıklığın aslında maddesel tarafta olduğunu bulduk.”
Siyanobakterilerin büyümek için bol güneş ışığına ihtiyacı vardır( yazın bir gölün yüzeyi gibi) ve fotosentez yoluyla ürettikleri enerjiyi elde etmek için bakterilerin elektrotlara bağlanması gerekir.
Zhang’ın ekibi, birden fazla uzunluk ölçeği üzerinde kontrole izin veren, yapıları son derece özelleştirilebilir hale getiren ve çok çeşitli alanlarda fayda sağlayabilecek bir baskı tekniği geliştirdi. Zhang, “Elektrotlar, çok sayıda pencereli yüksek katlı bir apartman dairesinde olduğu gibi mükemmel ışık işleme özelliklerine sahip” dedi. “Siyanobakteriler, bağlanabilecekleri ve komşularıyla bir topluluk oluşturabilecekleri bir şeye ihtiyaç duyarlar. Elektrotlarımız, camdan bir gökdelen gibi, çok fazla yüzey alanı ile çok fazla ışık arasında bir dengeye izin veriyor.”
Kendi kendine birleşen siyanobakteriler yeni “kablolu” evlerine yerleştikten sonra, araştırmacılar biyoyakıtlar gibi diğer mevcut biyoenerji teknolojilerinden daha verimli olduklarını keşfettiler. Bu teknik, fotosentezden biyoenerji üretmek için kullanılan diğer yöntemlere göre elde edilen enerji miktarını arttırdı.
Zhang, “Yaptığımız sayıları elde edebildiğimize şaşırdım – benzer sayılar uzun yıllardır tahmin ediliyordu, ancak bu sayılar deneysel olarak ilk kez gösteriliyor” dedi. Daha sonrasında “Siyanobakteriler çok yönlü kimyasal fabrikalardır. Yaklaşımımız, enerji dönüşüm yollarından erken bir noktada yararlanmamıza olanak tanıyor, bu da enerji dönüşümünü nasıl gerçekleştirdiklerini anlamamıza yardımcı oluyor, böylece yenilenebilir yakıt veya kimyasal üretim için doğal yollarını kullanabiliriz.” diye belirtti.
Kaynak: “3D-printed hierarchical pillar array electrodes for high performance semi-artificial photosynthesis” 7 March 2022, Nature Materials. DOI: 10.1038/s41563-022-01205-5
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01205-5
Girişim Haberleri Kimdir?
Girişim Haberleri; Kasım 2020’den beri etkin ve aktif faaliyet gösteren, girişimcilik ekosistemine ait her bir parçaya değer vererek ilerleyen bir haber ve içerik sitesidir. Girişim Haberleri’nin en büyük misyonu, iş dünyasına hükmeden girişim ve yatırım aksiyonlarını inovatif bir ele alış ile bu sistemin parçası olan herkese dağıtmaktır. En büyük amacımız ise, ekosistemin en büyük haber kaynağı ve en çeşitli içerik üreticisi olarak, okurlarımıza yalnızca gelişmeleri iletmek değil, onların da bu gelişmelerin bir parçası olduklarını hissettirmektir. Siz de ekosistemdeki gelişmelerden haberdar olmak istiyorsanız bültenimize abone olabilir, bu ekosistemin bir parçası olarak her gün büyümek ve gelişmek istiyorsanız bizleri sosyal medya hesaplarımızdan takip ederek ailemize katılabilirsiniz.
Dilerseniz Girişim Haberleri İnstagram hesabına buradan ulaşabilirsiniz.
Dilerseniz Girişim Haberleri Linkedin hesabına buradan ulaşabilirsiniz.
