Ağaçların Ürettiği Elektrik Gücü
 
 Hollanda'da bir grup araştırmacı,bitkilerin köklerinin etrafında yaşayan birtakım mikroorganizmaların özel bir yakıt hücresi içinde elektrik üretme kapasitesi olup olmadığını araştırmaya başlar.

Klasik yakıt hücreleri,örneğin hidrojen,yakıtını oksijen ile birleştirerek su ve elektrik üretir.Bu tür sistemler elektronları yakıttan çekip alabilmek için pahalı metallerden,örneğin platinden yapılmış elektronlara ihtiyaç duyar.Hollanda'daki Wageningen Üniversitesi'nden Bert Hamelers ve ekibi bu pahalı metallerle ayni işi görmesi için toprakta,bitkilerin kökleri arasında yaşayan bakterilerin oluşturduğu enzimleri kullanmaya karar verir.

Ekibin ihtiyacı olan şeyler:Kökleri çok derinlere gitmeyen yeşil bitkiler(Çim,su kamışı,vb.),güneş ışığı ve suya doymuş ıslak toprak.Islak topraklarda gelişebilen kısa köklü bitkilerle çalışabilmek,kabloların ve elektronların yerleştirilmesinde kolaylık sağlıyor.Ayrıca ıslak toprakta oksijen elementi sınırlı seviyelerde bulunuyor.Bu önemli bir husus,çünkü normalde oksijeni bol olan toprakta bakteriler karbonhidratları parçaladığı zaman açığa çıkan elektronlar oksijenle birleşerek su ve karbondioksit oluşturur.Fakat suya fazlasıyla doymuş ıslak topraklarda oksijen ya hiç yoktur ya da çok kısıtlıdır.

Bu koşullarda anaerobik bakteriler karbondioksitin yanı sıra serbest elektronlar ve protonların açığa çıkmasını sağlarlar.Elektronlar normalde topraktaki sulfat ve nitratla etkileşir,ancak araştırmacılar bakterilerin oluşturduğu elektronları çekecek uygun elektrotları toprağa yerleştirerek bu sorunu çözdü.Katot ve anot için grafitten yapılmış malzemeler kullanıldı.

Olayı kısaca özetlemek gerekirse,herşey güneş enerjisi ve fotosentez ile başlar.Bitkiler güneşten aldıkları enerjiyi organik maddeye dönüştürür ve oluşan organik maddenin neredeyse yarısı da bitki kökleri vasıtasıyla toprağa iletilir.Toprakta bakteriler organik maddeyi parçalayınca protonlar ve elektronlar atık madde olarak açığa çıkar.İşte bu elektronlar uygun elektrotlar vasıtasıyla toplanarak yan ürün olarak hem su hem de elektrik akımı elde edilir.

Peki bu sistemin bitkilere bir zararı var mı?Yapılan çalışmalar şimdilik bitkilerin gelişmesinde herhangi bir gerileme olmadığını gösteriyor.Hatta kablolu bitkilerin diğer bitkilere göre daha iyi geliştiği bile gözlenmiş.Ama aksini savunanlar da var.Bitkilerin fotosentez yapabilmek amacıyla ürettiği elektriğin bir kısmının uzaklaştırıması ile fotosentezin etkisinin azalacağı,bunun sonucunda da daha az gıda üretileceği düşünülüyor.

Ekonomik Boyutu
 
 Holanda'da bitki kullanılarak üetilen elektrik enerjisi şu an için 500 miliwatt/m2 civarında,yani şimdilik ancak bir cep telefonunu şarj etmeye yeterli.Bu elektriği üretebilmek için araştırmanın yapıldığı binanın çatısında 16 m2'lik bir çim alan kurulmuş.Çalışma başladığından beri geçen 5 yılda,üretilen enerji 5 kat arttırılmış.Elde edilen enerjinin miktarı şimdilik bir evi çekip çevirmeye yetecek kadar yeterli değil,ama çalışmalar hızla devam ediyor.Araştırma ekibinde fizikçi,çevre biyoteknoloğu,çevre teknolojisi uzmanı,elektrik mühendisi,botanik uzmanı ve mikrobiyologlar yer alıyor."Plant Power" isimli Avrupa Birliği projesinden 4 milyon avroluk destek alan ayni ekip,bitki yakıt hücrelerini ticari ürün haline getirmek için "Plant-e" adında bir de firma kurmuş.

Hedefleri ise çok yakın bir gelecekte 3.2 W/m2 bitkisel elektrik üretebilmek.Bu hedefi tutturabilmek o kadar kolay değil.Üzerinde durulması gereken birkaç önemli husus var.Öncelikle toprağa daha fazla organik madde veren bitki türlerinin kullanılması gerekiyor.Örneğin şeker pancarı bu konuda çok etkin.Topraktaki organik maddeyi en iyi şekilde parçalayan ve elektronları açığa çıkaran bakteri karışımının çok iyi ayarlanması gerekiyor ki üretilen enerjinin miktarı artsın.Yakıt hücresinin ve özellikle elektronları yakalayacak elektrotların çok iyi tasarlanması gerekiyor.

Hollandalı ekip bitkilerin köklerinin geliştiği kısımda pozitif anot olarak grafit granülleri kullanmış.Ancak kullanılan bu anot,elektronları katoda çok hızlı bir şekilde iletiyor,bu da verim kaybına neden oluyor.Uzmanlar,bu sorunun etkili bir bakteri kültürü karışımının toprağa eklenmesi ile çözülebileceğini düşünüyor.Bu şekilde elektronlar,protonlar ve oksijen daha hızlı birleşerek su moleküllerini oluşturabilir.Son olarak da bu teknolojinin büyütülmesi ve uygulamaya konulması gerekiyor.Şu anda kullanılan ve deneme aşamasındaki sistem,pratikte kullanılmaya başlandığında hedeflenen üretimin ancak yarısına(1.6 W/m2) ulaşılabilecek.Bu miktar günümüzde rüzgar türbinleri ya da güneş panelleri ile elde edilen elektrik enerjisinin yaklaşık olarak 1/5'i kadar.Ancak bitkilerin elektrik gücünün biyo-yakıtlardan üretilen güçten daha etkili olduğu bulunmuş.

Ayrıca bitki merkezli jeneratörler inşa etmek için güneş panelleri ya da rüzgar türbinleri için gereken yüksek teknoloji ürünlerine ve karmaşık mühendislik bilgisine de ihtiyaç duyulmuyor.Bu sistemin en dikkat çekici yanlarından biri de güneş panellerinin aksine karanlıkta da elektrik üretmeye devam etmesi.Çatıya kurulan bitki jenaratörlerinin bir yılda 14 kilowatt saat/m2 elektrik üretebileceği düşünülüyor.Holanda'da ortalama bir evin bir yılda kullandığı elektrik yaklaşık 3500 kW saat,yani 50 m2'lik çim alanla kaplanmış bir çatı bu ihtiyacın neredeyse yüzde yirmisini karşılayabilir.

Sistemin yaratıcıları çatıdaki bitki jenaratörlerinden sadece elektrik üretmekle kalmayıp başka faydalar da sağlayacağını düşünüyor.Yeşil çatıya sahip bir evin başka ne tür avantajları olabilir?İlk aklımıza gelenleri hemen söyleyelim:En başta gözü yormayan aksine dinlendiren güzel bir görüntü,fazladan izolasyon,yağmur suyunu depolama sistemi ve yabani hayat için doğal bir yaşam alanı.İlerde bu sistem çayırlık alanların bulunduğu nehir kıyılarına,pirinç ve su kamışı dikili tarım arazilerine taşınabilir.Bu tür araziler üzerinde bitlilerin elektrik üretilmesine uygun altyapı hazırlandığı takdirde üretim kapasitesinin çok daha fazla olacağı düşünülüyor.Özellikle pirinç ve su kamışı gibi sulak ortamlarda gelişen bitkiler anaerobik bakterilerin faaliyetleri neticesinde ortama fazlaca metan gazı salınmasına neden oluyor.Bu da atmosferdeki sera gazlarının oranını arttırıyor.Dünyadaki metan salımının yaklaşık yüzde 20'si pirinç tarlalarından oluyor.Uygun anotların toprağa yerleştirilmesi ile elektronlar metan gazı üretmek yerine elektrik üretmeye başlayarak dünyamıza faydalı bir hizmet sunmuş olacak.

Ama gene de elektriğin bitkilerden üretildiği bu sistemin,küresel elektrik enerjisi ihtiyacını karşılama yolunda diğer yenilenebilir yeşil enerji kaynakları ile rekabet edebilmesi için bir hayli yol alınması gerekiyor.

Alıntıdır.Kaynak:

Bilim ve Teknik Dergisi,Temmuz 2012 Yıl 45 Sayı 536 Sayfa 44 Yeşil Elektrik,Elektrik Üreten Bitkiler