Atık Sulardan Elektrik Üretilebilir mi?
Atık suların “atık” olup olmadığı bakış açısına göre değişir.
St. Louis- McKelvey Washington Üniversitesi, Mühendislik Okulu, Çevre ve Kimya Mühendisliği Departmanı Enerji Bölümü’nde Profesör olan Zhen (Jason), bu atığın neyden olduğunu sorguladı.
Zhen, “Bunlar organik materyallerden oluşmuştur” dedi, yani enerji sağlamanın çeşitli yollarından biridir. Ayrıca atık sularda başka bir değerli kaynak daha vardır:
Su.
Zhen, laboratuarında atık suları filtreleyen ve bu işlem esnasında elektrik üreten bir sistem geliştirmektedir. Bench ölçekli denemelerden gelen sonuçlar, 6 Mayıs’ta Environmental Science: Water Research & Technology Dergisi’nde ön kapak makalesi olarak ve haber olarak yayınlandı.
Atık sularındaki atıkların tamamı bakteriler için yemek kaynağı olan organik maddelerdir.
Zhen, “Bakteriler bu organik maddeleri sever ve onları bizim kullanabileceğimiz şeylere dönüştürür. Biyogazlar atık sulardan elde ettiğimiz birincil enerji kaynaklarıdır, bir diğeri ise biyoelektriklerdir.” dedi.
Atık sulardan enerji üretmek için bakterileri kullanma yolları çoktandır vardı ama bu yolların metotlarında filtreme gibi yöntemlerde ve sulama ya da tuvalet sifonlarındaki gri su gibi amaçlarla kullanılan suyun israfı söz konusuydu.
Zhen ise laboratuarında filtreleme ve enerji sağlama yollarını bir arada yapmaya ve mikrobiyal elektrokimyasal sistemlerde filtreleme işlemini anot elekrotuna entegre etmeye çalışmaktadır.
Sistem tipik bir mikrobiyal yakıt hücresi gibi kurulur, sıradan bir yakıt hücresinin platin kullanacağı katalizördeki elektrokimyasal olarak aktif bakterileri kullanan bakteriyel bir pil gibi. Bu tür bir sistemde, bakteriler elektrota bağlanır. Atık su anot içine pompalandığında, bakteriler organik maddeleri yerler ve elektronları serbest bırakarak elektrik oluştururlar. Ancak suyu filtrelemede farklı bir sistem kullanılır. Dolayısı ile Zhen laboratuarında, filtreleme eylemi için geçirgen anotları geliştirerek, sistemleri birleştirmeye çalışmaktadır.
Anot karbon örtüsünden yapılmış, iletken dinamik bir zardır. Bakteri ve zar birlikte, organik materyalleri %80-90 oranında filtreleyerek doğaya salınacak kadar temiz su bırakır veya içilemez su kullanımları için daha fazla arıtılabilir.
Zhen bu sistemi oluşturmak için karışık bir bakteri kültürü kullandı ancak bakterilerin çevrede hiç oksijen kalmadığında bile yaşayabilme özelliğini paylaşması gerekiyordu. Zhen, “Eğer oksijen olsaydı, bakteriler elektronlarını elektrota değil oksijene düşürürlerdi. Dolayısıyla elektrotla nefes alamasaydınız, mahvolurdunuz” dedi. Zhen doğru bakteriyi bulmak için, doğayı kullandı.
Ancak bulduğu bakteri için açıklaması şöyleydi, “Bunlar %100 doğal değil ancak bu şartlara uyum sağlayabildiği için biz bunları seçtik. Bu daha çok ‘tasarlanmış seçime’ benzemektedir, elektrotla hayatta kalan ve solunan bakterileri sistem için seçtik.”
Üretilen elektrik miktarı, diyelim ki bir şehre enerji sağlamak için yeterli değilse bile; tipik bir ABD su arıtma tesisinde kullanılan önemli miktarda enerjiyi dengelemeye yardımcı olmak için teorik olarak yeterlidir.
“Amerika’da elektriğin yaklaşık %3-%5’i su ve atık su aktivitesinde kullanılır. Yerel bir belediye yeri tarafından kullanımı göz önüne alınınca, Zhen sistemin önemli ölçüde enerji tüketimini de azaltabileceğine inanmaktadır.
Zhen, “Her metre küpte sistem, yaklaşık olarak 0.5 KWH elektriği tüketir. Bench ölçekli deneylere odaklanırsak, elektriğin yarısını ya da daha fazlasını azaltabiliriz.” dedi.
Ancak onun sisteminin ilk hedefi elektrik üretmek değil, atık su arıtma ve organik maddelerin geri kazanımıydı.
Zhen, “Bakteriler, organik materyalleri kullanabileceğimiz şeylere dönüştürür. Gübre için nitrojen ya da fosfor gibi yapı maddelerini de geri kazanabiliriz. Bitkileri beslemek için kullanabiliriz. Böylece bu atık sular, sadece kullanmadığımız zaman atık olurlar. Atık sular yanlış yerde bulunan bir kaynaktır.” dedi.
Kaynak : sciencedaily.com
