Bitkiler büyürken elektrik üretilebilecek

Bitkiler, büyümek ve yaşamsal faaliyetlerini sürdürmek için fotosentezle kendi besinlerini ve ihtiyaç olan enerjiyi üretiyorlar. Fotosentezle aynı zamanda kendi besinlerini üretemeyen başka organizmaların da besin ve enerji ihtiyacını karşılıyorlar.
İstanbul Bilgi Üniversitesi Genetik ve Biyomühendislik Bölümü mezunu Ömer Yıldız ile BİLGİ Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü öğrencisi Ege Uras’ın ortak çalışmasıyla bitki gelişiminden sürdürülebilir elektrik enerjisi üretilebiliyor. BİLGİ Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü Öğr. Üyesi ve Yüksek Enerji Fiziği Uygulama ve Araştırma Merkez Müdürü Prof. Dr. Serkant Ali Çetin ile BİLGİ Genetik ve Biyomühendislik Bölüm Başkanı Prof. Dr. Hatice Gülen’in yürütücülüğündeki proje, gıda amaçlı üretim sırasında da elektrik enerjisi üretimine imkan veriyor. Çift yönlü fayda sunan proje, geniş çaplı tarımsal üretim yapılan alanlar ile küçük ev veya çiftlik bahçelerinde uygulanabiliyor. Bu sistem endüstriyel kirliliği önlemenin yanı sıra verimsizlik gibi olumsuzluklar sebebiyle tarımsal üretimin yapılamadığı topraklarda gıda dışındaki amaçlarla (süs bitkisi, park/bahçe/çim gibi) bitki yetiştirilerek ıslah edilmesi sürecinde elektrik enerjisi üretilmesi için kullanılıyor. Bununla birlikte bir saksı boyutunda kullanıma hazır bitkiler ticari bir ürüne dönüştürüldüğü durumlarda ev veya ofislerde de kullanım potansiyeline sahip olabiliyor.

Çevreci ve ekosistemle uyumlu üretim
Projede tasarlanan sistem bitkiye ve doğaya zarar vermiyor. Sistem, bitkilerin büyüme ve ürün verme süreci devam ederken aynı zamanda elektrik enerjisi üretilebilmesine imkan sağlıyor. Bitki ürettiği şekerin bir kısmını doğrudan veya başka moleküllere dönüştürerek büyüme ve gelişmesi için kullanılırken bir kısmını da kökleri aracılığıyla toprağa veriyor. Topraktaki mikroorganizmalar ise, bitkilerin toprağa saldıkları şekeri enerji kaynağı olarak kullandıklarında karbondioksit (CO2) ve hidrojen (H2) gibi 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 enerjisini toplayarak elde edilen voltaj ve akım değerleri ölçülebiliyor.

Günümüzde dünya genelinde toplam enerji ihtiyacının yüzde 80’i kömür, petrol ve doğalgaz gibi fosil yakıtlardan karşılanıyor. Karbonun yakılarak kullanılması, çağımızın en büyük sorunlarından biri olan çevre kirliliğinin ana sebeplerinden biri olarak dikkat çekiyor.
Projeyle yakıt hücreleri enerjiyi, kristal yapıda olan karbon paneller ile topluyor. Bu süreçte yaşamın kendisine zarar vermiyor. Elektrik üretimi için özel alana, tesis veya üretim ünitesi kurulmasına gerek duyulmuyor.

İlk kez mısır ve kenevir denendi
BİLGİ’nin üzerinde çalışma yaptığı sistemin temeli 1911 yılında botanik Prof. M.C. Potter tarafından atıldı. Potter bakteri kolonisini şeker ile besleyip çıkan tepkiyi elektrik enerjisine çeviriyor ve bu sisteme mikrobiyal yakıt hücresi adını veriyor. Günümüzde ise birçok araştırmacı bu sistemi sürdürülebilir bir şekilde bitkiler kullanarak uygulamaya geçiriyor. BİLGİ’nin kurduğu sistem ise ilk kez tarımsal bitkilerle enerji üretimini daha verimli hale getirmeyi sağlıyor. Bu anlamda proje kapsamında tasarlanan sistem, ilk kez mısır ve kenevir gibi gerek kök yapısı gerekse toprağa verdiği glikoz miktarıyla büyüme ve gelişme hızı bakımından etkili tarımsal bitkilerle denendi. Proje, mikroorganizma olarak bitki kökleriyle ortak yaşama özelliğine sahip fungus türünün bu amaçla ilk kez kullanılmış olması yönüyle de özgünlük taşıyor.

Elektrik gücünün 200 katına ulaşıldı
Proje kapsamında her iki bitkinin büyütme sistemiyle ölçüm ve gözlemlere devam ediliyor. Şu ana kadar yapılan ölçüm ve değerlendirmelerde, bitkisel yetiştiriciliğe dayanmayan sadece mikrobiyal yakıt hücrelerinin kullanıldığı çalışmalarda elde edilmiş en yüksek elektrik gücünün yaklaşık 200 katına ulaşıldı. Yine benzer şekilde yapılan ve farklı glikoz uygulamalarıyla elektrik üretiminin artırılmasına yönelik literatürde yer alan bir diğer çalışmada elde edilmiş en yüksek voltaj değerinin ise neredeyse 10 katı sonuçlar elde edildi.