İnsan İdrarından Üretilen Dünya’nın İlk Biyo-Tuğlaları

Fotoğraf: Bu hafta Cape Town Üniversitesi’nde, insan idrarı kullanılarak yapılan dünyanın ilk biyolojik tuğlaları (biyo-tuğlalar) ortaya çıkarıldı. Resimde bulunan kişiler (soldan başlayarak), İnşaat Mühendisliği’nde Dr. Dyllon Randall ve onun öğrencileri Vukheta Mukhari ve Suzanne Lambert. (Cape Town Üniversitesi)

Atık geri kazanımında yenilikçi bir yaklaşımın sinyalini veren Cape Town Üniversitesi inşaat mühendisliği yüksek lisans öğrencisi Suzanne Lambert tarafından, insan idrarından elde edilen dünyanın ilk biyolojik tuğlaları (biyo-tuğlalar) ortaya çıkarıldı.

Biyo-tuğlalar, mikrobiyel karbonat çökmesi adı verilen doğal bir proses yoluyla oluşturulur. Lambert’in danışmanı ve su kalite mühendisliğinde kıdemli okutman olan Dr. Dyllon Randall, bu durumun deniz kabuklarının oluşma şeklinden çok da farklı olmadığını söyledi.

Bu durumda, gevşek kum, üreaz üreten bakteriler ile birlikte kolonize edilir. Bir enzim olan üreaz, kompleks bir kimyasal reaksiyon yolu ile kalsiyum karbonat üretirken idrarda bulunan üreyi parçalar.  Bu durum, ister katı bir sütun olsun ya da şimdi ilk kez dikdörtgen bina olsun kumun herhangi bir şekle girmesini sağlar.

Son birkaç aydır, Lambert ve inşaat mühendisliği onur öğrencisi Vukheta Mukhari, inovatif bir yapı malzemesi üretebilmek için çeşitli biyo-tuğla şekillerini ve gerilme mukavemetlerini test ederek laboratuvarda yoğun bir şekilde çalıştılar. Ayrıca Mukhari, inşaat mühendisliği bölümünden Profesör Hans Beushausen’nden eş danışmanlık almaktadır. Beushausen, ürünlerin test edilmesini yardımcı olmaktadır.

Biyo-tuğlalar, oda sıcaklığında kalıplarda yapıldığı için bu gelişme ayrıca çevresel ve küresel ısınma için de iyi bir haberdir. Belirli şekle sahip tuğlalar yaklaşık 1400 ‘de fırınlarda pişirilir ve büyük miktarda karbondioksit üretir.

Üretilen tuğlaların mukavemeti, müşterinin talebine göre değişmektedir.

Randall, ‘’Eğer müşteri yüzde 40’lık kireçtaşı tuğlasından daha sağlam bir tuğla istiyor ise, bakterilerin tuğlayı daha sağlam hale getirmeleri için çok daha uzun süre büyümelerine izin vermelisiniz.’’ diyerek açıklamada bulundu.

‘’Küçük bakterilerin çimentoyu üretmesine ne kadar uzun süre müsaade ederseniz, daha sağlam bir ürün elde edersiniz. Bu prosesi optimize edebiliriz. ‘’

Temel Çalışma

Tuğlaları üretmek için üre kullanma fikri, birkaç yıl içinde sentetik çözeltiler kullanılarak Amerika Birleşik Devletleri’nde test edildi, ancak Lambert’in tuğlasında ilk defa insan idrarı kullanılıyor ve atık geri dönüşümü ve ileri dönüşümü (geri dönüşümü güç olan maddeleri, yeniden kullanılabilir çevre dostu ürünler haline dönüştürme) için önemli sonuçlar doğuruyor. Lambert’in çalışması, 2017 yılında bu fikir üzerine Randall ile dört ay boyunca çalışmış olan İsviçreli öğrenci Jules Henze’nin temel çalışması üzerine kurulmuştur.

Randall, ‘’Araştırmalar ile ilgili sevdiğim şey tam da bu. Diğer çalışmalar için temel inşa edebiliyorsunuz.’’ diyerek açılamada bulundu.

Yan Ürün Olarak Gübreler

Bununla birlikte, biyo-tuğla prosesi, önemli ticari gübre bileşenleri olan azot ve potasyumu yan ürün olarak üretmektedir.

Randall’a göre, kimyasal olarak idrar (ürin) sıvı bir altındır. Evsel atık suyun hacimce yüzde 1’den daha az içermektedir ancak bu evsel atık sudaki azotun yüzde 80’ini, fosforun yüzde 56’sını ve potasyumun yüzde 63’ünü içerir.

İdrarda bulunan fosforun yüzde 97’si, dünya genelinde ticari çiftçiliğin temelini oluşturan gübrelerdeki ana bileşen olan kalsiyum karbonata dönüştürülebilir. Dünyadaki doğal fosfat rezervleri tükendiğinden dolayı bu gelişme oldukça önemlidir.

Sıfır Atık

Bu gübreler, biyo-tuğla üretmek için kullanılan aşamalı prosesin bir parçası olarak üretilir.

İlk olarak, idrar yeni gübre üreten idrar kaplarında toplanır ve katı gübre üretmek için kullanılır. Daha sonra geri kalan sıvı, bio-tuğla üretmek için biyolojik proseste kullanılır.

Randall, ‘’Ancak, bu proseste sadece iki bileşen ile ilgileniyoruz: karbonat iyonları ve kalsiyum. Son olarak yaptığımız işlem ise biyo-tuğla prosesinden kalan sıvı ürünü almak ve ikinci bir gübre yapmak.’’ diye belirtti.

Tüm proje, idrarın tamamen üç yararlı ürüne dönüşmesi ile birlikte etkili bir şekilde sıfır atık ile sonuçlanacaktır.

‘’Hiç kimse bu projeye, tam bir döngü ve birden fazla değerli ürüne dönüşebilecek potansiyel olarak bakmadı. Bir sonraki soru ise idrardan kar elde edilebilmesi için bunun optimize edilmiş bir yöntemle nasıl yapılacağıdır. ‘’

Ayrıca, lojistik de dikkate alınması gereken bir diğer konudur; idrarın toplanması ve kaynak geri kazanımı için taşınması. Randall, idrar ile ilgili son makalesinde bu iki durumdan bahsetti. Randall’ın yüksek lisans öğrencilerinden bir diğeri, toplanan idrarların taşınması ve gelecek vaat eden sonuçların değerlendirilmesi üzerine araştırma yapmaktadır.

Sosyal kabul de düşünülmesi gereken diğer konulardan biridir.

‘’Şu anda, sadece erkeklere ait idrar kaplarından idrar toplanması ile ilgileniyoruz. Çünkü bu durum sosyal olarak kabul edilmiş durumda.’’ Peki ya nüfusun diğer yarısı ?

Biyo-tuğlaların ortaya sürecinde, her iki öğrenci de sürdürülebilirlik alanındaki inovasyon potansiyeli hakkında oldukça iyimser olduklarını belirttiler.

Lambert, ‘’ Bu proje son bir buçuk yıldır hayatımın büyük bir parçası oldu ve gerçek dünyada bu prosesin uygulaması için çok fazla potansiyel olduğunu görüyorum. Dünyanın buna hazır olacağı zaman için sabırsızlanıyorum.’’ diyerek açıklamada bulundu.

Mukhari, ‘’ Bu projede çalışmak ufuk açıcı bir deneyim oldu. UCT’deki araştırmada kaydedilen ilerlemeler dikkate alındığında, gerçekten sürdürülebilir bir yapı malzemesi oluşturmak artık mümkün.’’ diyerek ekledi.

Randall, bu çalışmanın, toplumun atıkları ve bu atıkların ileri dönüşümünü nasıl değerlendirdiğine göre değişen yaklaşımlar yarattığını belirtti.

Ayrıca Randall, ‘’ Bu örnekte, atık olarak kabul edilen bir şeyi alıyorsunuz ve bu atıktan birden fazla ürün yaratabiliyorsunuz. Aynı işlemi, herhangi bir atık sistemi için kullanabilirsiniz. Bu durum bazı şeyleri yeniden düşünmek ile alakalı.’’ diyerek açıklamada bulundu.

Kaynak: phys.org

1993 yılında Bursa’da doğdu. İlk ve orta öğrenimini Bursa’da tamamladıktan sonra 2016 yılında lisans egitimini Marmara Üniversitesi Kimya Mühendisliği bölümünde tamamladı. Şu an Marmara Üniversitesi’nde ikinci anadalı olan Biyomühendislik bölümünde eğitimine devam etmektedir. Bilimsel haberleri takip ederek kendini geliştirmek amacıyla dergimizin haber çeviri ekibinde ilgi duyduğu alanlarda çeviri yapmaktadır.
×
1993 yılında Bursa’da doğdu. İlk ve orta öğrenimini Bursa’da tamamladıktan sonra 2016 yılında lisans egitimini Marmara Üniversitesi Kimya Mühendisliği bölümünde tamamladı. Şu an Marmara Üniversitesi’nde ikinci anadalı olan Biyomühendislik bölümünde eğitimine devam etmektedir. Bilimsel haberleri takip ederek kendini geliştirmek amacıyla dergimizin haber çeviri ekibinde ilgi duyduğu alanlarda çeviri yapmaktadır.