Günümüzde dünyamızda artan nüfusu düşündüğümüz zaman sınırsız, ucuz ve temiz bir enerji kaynağı hepimiz için önemli bir ihtiyaç. Güzel haber. Böyle bir kaynağı keşfetmiş olabiliriz. Bilim insanları, havadan elektrik üreten ve neredeyse sınırsız bir temiz enerji kaynağının kilidini açma potansiyeline sahip bir enzim keşfetti.
Havadan elektrik dediğimiz zaman aklınıza Nikola Tesla’nın hayali gelmiş olsa da aslında bu yazıda bahsedeceğimiz konunun kablosuz elektrik iletmek ile bir ilgisi yok. Eğer o konu hakkında bilgi istiyorsanız bu yazımıza bakmalısınız. (Tesla’nın Hayali Kablosuz Elektrik Bir Hayal mi Yoksa Gerçek mi?)
Bizim ele alacağımız aslında daha da şaşırtıcı bir süreç. Bir süredir, zor zamanlarda ve başka yiyecek bulunmadığında, bazı toprak bakterilerinin bir enerji kaynağı olarak havadaki eser miktarda hidrojeni tükettiklerini biliyoruz.
Aslında, bakteriler her yıl 70 milyon ton kadar hidrojeni atmosferden uzaklaştırırlar. Bu, soluduğumuz havanın bileşimini kelimenin tam anlamıyla şekillendiren bir süreçtir. Ancak bu bilgiyi bilsek bile bakterilerin bugüne kadar bunu nasıl yaptıklarını bilmiyorduk.
Sonunda Avustralya’nın Melbourne şehrindeki Monash Üniversitesi’nden bir ekip, bakterilerin hidrojeni tüketmesini ve ondan enerji elde etmesini sağlayan bir enzimi izole etti. Sonrasında da çok az miktarda hidrojene maruz kaldığında doğrudan elektrik akımı üretebildiğini buldu.
Bakteriler Havadan Elektriği Nasıl Üretiyor?
Araştırmacılar havadan hidrojen tüketen Mycobacterium smegmatis adlı bir toprak bakterisinin genetik kodunu incelediler. Sonrasında da bu genlerde yazılı olan, hidrojeni tüketmekten ve onu bakteri için enerjiye dönüştürmekten sorumlu olan enzimi buldular. Hidrojenaz adı verilen bu enzime de bilim insanları kısaca Huc adını vermeyi tercih etti.
Bu enzim bakteriler tarafından yapılmaktadır. Onların toprakta, okyanuslarda, volkanik kraterlerde ve hatta Antarktika’da büyümelerine ve hayatta kalmalarına yardımcı olur. Huc aynı zamanda bir hidrojen gazı temizleyicisi olarak çalışır. Bilinen diğer tüm enzimlerin ve kimyasal katalizörlerin aksine, atmosferik seviyelerin altındaki gazı tüketir. Bu şekilde, küçük bir elektrik akımı üreten doğal bir pil gibidir.
Hidrojen, evrende bulunması en kolay olan elementlerin başında gelir. Hidrojen atomu içerisinde protondan meydana gelmiş bir çekirdek ve bir birim elektrondan oluşan elektron bulutu bulunmaktadır. Normal koşullarda hidrojen gazı bir diatomik molekül biçimindedir. Yani iki hidrojen atomu her zaman bir arada olur ve aralarında bir bağ yaparlar.
Huc bu bağı koparır. Sonrasında protonların yolları ayırır ve devamında elektronlar serbest kalır. Bakterilerde, bu serbest elektronlar daha sonra “elektron taşıma zinciri” adı verilen karmaşık bir devreye akar. Bu da hücreye enerji sağlamak için kullanılır. Ortada bir elektron akması var ise elektrik de var demektir. Yani Huc hidrojeni doğrudan elektrik akımına dönüştürür.
Elbette araştırmacıların bu bilgiye erişmeleri kolay olmadı. Enzimi başarılı bir biçimde izole edinceye kadar birkaç yıl uğraştılar ve epeyce deneysel sorun yaşadılar. Sonucunda önce bakterileri büyütmek, sonra onları kırmak ve ardından izole etmek için bir dizi yeni yöntem geliştirmeleri gerekiyordu.
Ancak sonucunda Huc’un bakterilerden izole edildiğinde bile havadan hidrojen tüketebildiğini buldular. Bu sayede de Huc’un havadaki çok küçük hidrojen konsantrasyonlarını doğrudan bir elektrik devresine güç sağlayabilen elektriğe dönüştürebildiğini gösterdiler.
Bu Buluş Güneş Enerjisine Bir Alternatif Olabilir
Elbette hemen bugün havadan elektrik üretmeye başlayamayacağız. Sonucunda konu ile ilgili ek araştırmalar yapılması ve bazı teknik zorlukların üstesinden gelinmesi gerekiyor. Bunun en başında da daha çok enzimin izole edilmesi gerekiyor. Şu anda bu enzim miligram miktarlarda izole edilmiş durumda. Ancak araştırmacılar gerçek potansiyelini görmek için bunu arttırmak zorunda.
Sonuç olarak Huc, güneş enerjisine alternatif olma potansiyeli taşıyor. Muhtemelen Huc’un en ilginç uygulaması, küçük elektronik cihazları hava veya düşük konsantrasyonlarda hidrojen kullanarak çalıştırmak olacaktır.
Havada bulunan hidrojen miktarı çok az olduğu için havadan çok az miktarda elektrik elde edilebilir. Bununla birlikte, bu sisteme daha fazla hidrojen sağlanırsa, Huc daha fazla güç üretebilir.
Araştırmacıların da dediği gibi yeterli miktarda Huc üretildiğinde, temiz enerji üretmek için onu kullanmanın tam anlamıyla sınırı gökyüzüdür. Ayrıca göz atmak isterseniz: Centennial Lamp Ve Diğerleri: Bir Ampulün Yüzyıl Çalışması Aslında Mümkün!
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Grinter, R., Kropp, A., Venugopal, H. et al. Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05781-7
- Electricity from thin air. an enzyme from bacteria can extract energy from hydrogen in the atmosphere. Yayınlanma tarihi: 8 mart 2023; Bağlantı: https://theconversation.com
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
