Enerji sektörü sanırım çağımızın sektörü olma konusunda hızla ilerlerken bu alanda yapılan çalışmalar da hız kesmeden devam ediyor. Bir yandan enerji üretiminde kullanılabilen yöntemler ve teknolojiler sayesinde enerji üretimi gerçekleştirerek onu farklı sektörlerde kullanmaya devam ediyoruz bir yandan da enerjinin kıymeti daha iyi anlaşıldığı için bu tip
sistemlerde yatırım sektöründe halka arzlar ve hisse değerleri giderek artıyor.
Peki hiç düşündünüz mü enerji sektörü neden şu an bu kadar popüler ya da sizce
nereye gidecek bu süreç?
Çünkü uzun yıllardır yaşanan tecrübelerden biliyoruz ki geliştirilen bir ürün, metot, teknoloji ki adına her ne dersek bir süre sonra tükenme ile karşı karşıya kalıyor veya farklı bir yan etkisi ortaya çıkıyor ve sancılı süreç sonunda yeni arayışlar başlıyor ve bir başkasına geçiyoruz. İşte bu sürecin, üreterek-tüketerek devam eden bir serüven olduğunu söyleyebiliriz.
Aslında enerji sektörünün günümüzde bu kadar popüler olmasının altında yatan nedenlerin başında doğal enerji kaynaklarına dönüş arayışları yer alırken bir yandan da petrol türevlerinin kullanımı sonucunda doğaya verdiği hasar ve giderek artan maliyetler söz
konusu. İş te tam da bu gibi nedenlerle enerji teknolojilerinde kullanılabilecek yeni arayışlar hız kesmeden devam ediyor.
Doğal enerji kaynaklarından elde edilen enerjinin, doğal enerji kaynağında herhangi bir problem oluşmaması durumunda petrol türevlerinde olduğu gibi elde etmesinde sıkıntı yaşanma gibi bir durumun olmaması da yer alıyor tabi ki. Örneğin; güneş veya rüzgar gibi doğal kaynaklardan elde edilen enerjilerin bu kaynaklar bakımından risk taşıması oldukça düşük.
Bunun yanında petrol türevlerinin doğaya vermiş olduğu zarar düşünüldüğünde, karbon
ayak izi dediğimiz kavram devreye giriyor ve çevreye verdiğimi hasar çok büyük. İşte tam da bu nedenlerle doğal kaynaklara yönelmiş durumdayız.
Petrolü ve mazotu yakıt olarak kullanan araçlara alternatif olarak çıkan elektrikli araçlarla bir nevi başladı aslında süreç. İlk zamanlar frenine basıldığı zaman itme kuvvetinden doğan basıncın ayartmış olduğu gücün elektrik enerjisi şeklinde depolanması ile ilerleme aşamasında kullanılması ile. Aslında düşük hızlar için bu teknoloji oldukça iyi bir teknoloji.
Yoğun bir trafikte olduğunuzu düşündüğünüzde sürekli yapılan bir hareketten ibaret; dur kalk, dur kalk. Durma esnasında frene basan sürücünün uygulamış olduğu kuvveti esas alarak o kuvvetten doğan enerjinin kullanımını baz alabiliriz. Bu tıpkı bisiklet pedalını çevirerek ışıkları yanan spor salonu bisikletlerini anımsatıyor.
Tabi bu teknoloji düşük hızlarda yani sıklıkla durmayı gerektiren yol koşullarında rahatlıkla kullanılabilir. Zaten hatırlarsanız ilk çıkan elektrikli araçlarda belirli bir km hıza kadar elektrikle kullanım gerçekleşebiliyordu. Ancak şimdilerde araçlar normal çıkabildikleri hız ne ise ona çıkabiliyorlar ve daha uzun süreler kullanılabiliyorlar.
Bu çok büyük bir dönüşüm ve çok büyük bir teknolojik arayışı, yeniliği gerektiren ve içinde barındıran bir süreç. Enerjinin 50 km’lik hızdan örneğin 180’li kilometrelerde bile kullanılabiliyor olmasının arkasındaki tek neden aslında kimya ile ilgili. Çünkü ciddi bir enerji dönüşümü, ciddi bir enerji depolama sistemi var arka planda.
Kullanılan sistemler içerisinde özellikle Lityum temelli piller ile Nikel temelli piller yoğun bir şekilde tercih ediliyor. Bu pillerin kendi içerisinde kullanım açısında taşıdıkları bir takım farklılıklar var. Örneğin lityum piller daha hafif ve yüksek kapasiteye sahipken nikel temelli piller daha hızlı şarj edilebilmekte ve dengeli bir performans sergilemektedir. Bu nedenle tercih edildikleri yerler değişkenlik gösterebiliyor.
Peki günümüzde hem en büyük problemlerden biri haline gelen atıklardan, özellikle plastik
atıklardan enerji elde edemez miyiz? Hem bu problemi bilimsel yollarla çözsek, hem mevcut enerji sektörüne verimli bir alternatif sunsak sizce bu mümkün olabilir mi?
Elbette, neden olmasın, üzerinde ciddi çalışmalar yapmak gerekse de mümkün olmayan bir durum değil. Örneğin ışıma yapan bakteriler var, insan vücudunda her gün ürettiğimiz ve depoladığımız enerji sistemlerimiz var. Bitkiler kendileri için güneş ışığını kullanarak ürettikleri besinlerden enerji temin ederken bu enerji çeşitlerini elektrik enerjisine neden
dönüştürmeyelim? Haydi gelin bir bakalım ne tür enerji sistemleri bizim bünyemizde kullanılıyor ve bunları kullanabileceğimiz formlar neler.
İnsan vücudunda enerji rezervi olarak depolanan maddeler temel olarak yağlar, karbohidratlar ve son başvurulan metabolit türü olan proteinlerdir. En önemli ortak özellikleri karbon bileşiklerinden oluşmalarıdır. Tercih durumlarının değişmesi vücutta
kullanım alanlarına göre çeşitlilik göstermesinden ileri gelmektedir. Ancak bir diğer ortak noktaları ise şu kimyasaldır: Asetil CoA. Asetil CoA enerji üretimi için oksitlenen ve krebs çemberi denilen, enerji üretilmesini sağlayan döngünün ilk bileşenidir.
Aynı zamanda karbon atomlarını bu döngüye taşıyarak onların parçalanmasından
açığa çıkan enerjinin metabolizma tarafından kullanılmasını sağlar. Şimdi ise burada açığa çıkan enerjinin türüne bakalım.
Yanda görmüş olduğunuz reaksiyon çemberinin iç kısmında görmüş olduğunuz kimyasallar NADH ve FADH2 enerji üretimi için döngüden çıkan kimyasallardır. Bu kimyasalların enzimler aracılığı ile dönüşüme uğratılması sonucunda ATP enerjisi elde edilmektedir. 1 mol ATP’nin parçalanması ile yaklaşık olarak 7-12 kilokalori enerji üretilmektedir. Bu üretilen enerji günlük faaliyetlerde tüketilmektedir.
Örneğin bisiklet sürmek yarım saatlik bir süre için yaklaşık 300-400 kalori demektir. Bu bisikletle yarım saat pedal çevirdiğinizde elektrik enerjisi üretebilmiş olmanızı da dikkate alırsak biyolojik bedenler kullanılarak enerji rezervi olan moleküller yardımı ile elektrik enerjisi üretilebilir.
Bu enerji türünü nerelerde kullanabiliriz? Yani metabolik enerji türü günlük hayatta nerelerde kullanılabilir diye düşünürsek, hani az önce atıklardan bahsetmiştik hatırlarsanız. İşte o atıkları kategorize ettiğimizde her biri içerisinde ciddi karbon bağı içermektedir.
Bu karbonlar arasındaki bağların parçalanması ile birlikte yukarıda şekilde vermiş olduğumuz döngünün ilk molekülü olan Asetil CoA’ya ulaşılabilirse. Artık Asetil CoA’nın katılacağı döngü sonucunda ATP enerjisi dediğimiz biyolojik enerji rezervine ulaşmış olacağız.
Bu biyolojik enerji rezervi olan ATP’nin yapısındaki bağ enerjileri yardımı ile kalorisel olarak
üretilen enerjinin elektrik enerjisine dönüşümü yapıldığında belki de evlerimizi aydınlatacak, arabalarımızı çalıştıracak bir enerji üretimini gerçekleştirmiş olabiliriz.
Tüm bu işlemleri bakteriler aracılığı ile elde edeceğimiz bir döngü olduğunu düşünürsek enerji üretimi açısından mükemmel bir enerji mühendisliği planı olabilir. Şöyle düşünebiliriz; plastikleri parçalayarak onlardan kendine besin üreten mantarlar bile doğada varken aslında enerjinin temeli, üretimi depolanması süreçlerinde en büyük mimarlar doğal kaynaklar ve doğal canlılardaki kimyasal çeşitliliktir.
Referanslar
• Doğan, U., Erfidan, T., & Bilgin, M. Z. (2016). Elektrikli Araçlarda Faydalı Frenleme Enerjisinin Depolanması. İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 5(2).
• Winjobi, O., Kelly, J. C., & Dai, Q. (2022). Life-cycle analysis, by global region, of automotive lithium-ion nickel manganese cobalt batteries of varying nickel content. Sustainable Materials and Technologies, 32, e00415.
• Alabduladhem, T. O., & Bordoni, B. (2022). Physiology, krebs cycle. In StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing.
Dr. Ceren Türkcan
Öğretim Üyesi
Biyomedikal Mühendisliği
Mühendislik-Mimarlık Fakültesi
İstanbul Arel Üniversitesi
