Türk bilim insanları, atık sudan elektrik üretti

Türk bilim insanları kenevir metabolitlerini kullanarak, elektrik üretmeyi başardı. Üsküdar Üniversitesi ve İstanbul Teknik Üniversitesi iş birliği ile gerçekleştirilen çalışma,  Bioresource Technology Reports dergisinde yer aldı.

Üsküdar Üniversitesi ve İstanbul Teknik Üniversitesi kenevirin temel etken maddesinin ürünlerini içeren atık sudan elektrik üretti.

Üsküdar Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Nevzat Tarhan, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Tunç Çatal, Biyomühendislik Bölümü Öğretim Üyesi Dr. Vildan Enisoğlu Atalay, Uzm. Selma Özilhan, Uzm. Murat Özdemir ve İstanbul Teknik Üniversitesinden Prof. Dr. Hakan Bermek’in Bioresource Technology Reports dergisi için yazdıkları makalede, mikrobiyal yakıt hücrelerinde şimdiye dek kullanılmamış bir atık suyu enerji kaynağı olarak kullandıklarını belirtti. 

“THC, kişiye sarhoşluk veren ana bileşiktir”

Biyoyakıt hücreleri doğaya kullanılmadan bırakılan ve kimi zaman çok zararlı olabilen biyokimyasal bileşiklerin yıkımını yapan ve katma değer olarak da düşük güçte ama kesintisiz DC voltaj üretimi gerçekleştirmek için özel bakterileri kullanan biyo-elektrokimyasal araçlardır. Bu çalışmada söz konusu molekül; COOH-THC (aka 11-Nor-9-carboxy-THC), THC'nin (delta9-tetrahydrocannabinol) biyolojik parçalanmasının ana ürünü olarak karşımıza çıkmaktadır. THC kenevir bitkisinden elde edilir ve kişiye “sarhoşluk veren” ana bileşiktir.   Hint kenevirinin etken maddesi THC, karaciğerdeki sitokrom p450'nin enzimatik reaksiyonları yoluyla çeşitli küçük ve çoğunlukla biyo-aktif moleküllere metabolize edilir. Ana yıkım ürünleri arasında Δ9-THC, 11-OH-THC ve 11 veya 9 carboxy Δ9 tetrahydrocannabinol (COOH-THC) bulunmaktadır. İkincisi, insan idrarında bulunan primer glukuronid konjugatıdır.

“Kenevir metabolitlerinin atık sulara karışmasının nedeni kenevir kullanıcılarının idrarları”

Kenevir metabolitlerinin atık sulara karışmasının temel kaynağının kenevir kullanıcılarının idrarları olduğunu belirten Prof. Dr. Tunç Çatal, 
“Peki, bu nasıl gerçekleşiyor? Yıkım ürününün (metabolitin) hem doğaya verdiği olası zararın ortadan kaldırılması ve hem de aynı anda elektrik üretimi nasıl mümkün olacak?” Yeni yayımlanan bilimsel makaleye göre, hava katodlu mikrobiyal yakıt hücrelerinde (MFC) bu madde idrarla birlikte bakteriler tarafından yıkılmakla kalmayıp, yanında 0.3 Volta ulaşan elektrik üretildi. 

MFC'ler şu şekilde çalışıyor: Karbon bazlı bileşikleri parçalayan ekzoelektrojenik mikroorganizmalar, elektronları elektrik üretiminde kullanmak üzere değerlendirebiliyor. Bu elektronlar bir katoda taşınıyor ve süreçte bir elektrik akımı üretiyor. Bu ekzoelektrojenik bakteriler, polisakkaritler gibi karbon temelli substratları özellikle tercih ederken, hiç tahmin bile edemeyeceğiniz çok zehirli veya kanserojen kimi maddeleri de bertaraf edebiliyorlar” şeklinde konuştu.  

Bu teknik, birçok alanda başarı ile kullanıldı

Bu teknik; tüm karbohidrat türevleri, amonyak, hidrokarbonlar, etanol, propanol, etilen glikol, gliserol, halkalı ve polialkoller, formik asit vb. gibi standart biyomoleküllerden sonra her çeşit zararlı endüstriyel ve evsel atık sularda ve hatta çok yakın zamanda idrar gibi direkt atıklarda da başarıyla kullanılmıştır. Hem sentetik hem de COOH-THC bulunan gerçek idrar elektrik üretimi bazında karşılaştırıldı. Son olarak Prof. Dr. Tunç Çatal ve birlikte çalıştığı bilim insanları tarafından, doğaya insan atıkları içerisinde karışarak çok zararlı olma potansiyeli mevcut olan antibiyotikler veya keyif verici madde metabolitleri-kokain, kannabinoid gibi substratlar bu amaçla kullanılmıştır. Araştırmacılar, bu son çalışmada örneklerden COOH-THC'nin %62'sinden fazlasını bertaraf etmeyi başardılar. 

“İdrar kullanarak elektrik üretmek mümkün”

İstanbul Protein Araştırma-Geliştirme ve İnovasyon Merkezi (PROMER), Mikrobiyal Biyoteknoloji laboratuvarında gerçekleştirilen çalışma ile ilgili olarak PROMER Müdürü Prof. Çatal, “İdrar kullanılarak herhangi bir ön muameleye gerek kalmaksızın elektrik üretiminin mümkün olabildiğinin gösterildiğinin, bu çalışma ile doğaya idrarla karışarak tahribata yol açan kenevir metabolitlerinin dikkate değer oranda giderilebildiğinin altını çizdi.

“Mikrobiyal yakıt hücreleri, geleceğin vazgeçilmez teknolojilerinden biri olacak”

Araştırmanın katılımcılarından ve Türkiye’ye mikrobiyal yakıt hücreleri çalışmalarını ilk tanıtan kişilerden biri olan İstanbul Teknik Üniversitesi Öğretim Üyesi Prof. Dr. Hakan Bermek, çalışma hakkındaki düşüncelerini şöyle ifade etti:

“Özellikle bugünün enerji kaynakları ve bunların kullanımına dayalı dünyaya verdiğimiz hasar artık yeni enerji kaynaklarının ve teknolojilerinin kullanılmasını kesinlikle zorunlu hale getirmiştir. Mikrobiyal yakıt hücrelerinin bu aşamada avantajı, elde edilen enerji seviyesinin şu an itibarıyla biraz düşük kalmasına rağmen, doğayla son derece uyumlu bir yaklaşımla atık arıtımını da beraberinde mümkün kılması sebebiyle kesinlikle geleceğin vazgeçilmez teknolojilerinden biri olacaktır. Biz de bu sebeple 10 yıldan fazla bir süredir buradaki örnekte görüldüğü türden çalışmalarımızı MFC (microbial fuel cell) üzerine yoğunlaştırmış biçimde sürdürmekteyiz.”
Üsküdar Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Nevzat Tarhan da çalışmaya ilişkin şu değerlendirmelerde bulundu: 

“Hesaplamalı kimya ile hesaplamalı psikiyatri birleştiğinde bağımlılıkla mücadele daha kolay olacak. Çünkü madde kullananların kendilerine ve doğaya verdikleri zaralar ölçülebilecek ve görülebilecek. Böylece hasta ve yakınlarımız yaptıkları işin sonucunu kötü tecrübe yaşamadan görebilecekler, bağımlılıkla mücadele kolaylaşacak. Üsküdar Üniversitesi Laboratuvarlarında bu çalışmaların yapılabilmesi Türkiye için şanstır.”