Anasayfa / Biyoloji / Enerji Problemine Çözüm

Enerji Problemine Çözüm

Enerji iş yapabilme yeteneğidir.Hiç bir makina enerjiisiz çalışamaz.Organizmalar da aslında birer makinadır. Her makina farklı enerji türleriyle çalışabilir.Canlıların da hayatlarını devam ettirebilmeleri için enerjiye ihtiyacı vardır. Hücrelerde  kullanabilecek enerji türü ATP dir.ATP eldesi için de besin maddelerindeki kimyasal bağ enerjisini  kullanırız .Besinlerin içine bitkiler tarafından yüklenmiş bu enerjinin kaynağı ise güneştir.Başka bir deyişle güneş enerjisi dönüp dolaşıp bütün canlıların kullanımına sunulmuş olur.

Gün boyu kullandığımız hemen her şey (arabalar, bilgisayarlar ve büyük küçük cihazlar), bir şekilde enerjiye muhtaçtır. Kullanma sahası, bu kadar geniş olunca hemen her gün, ihtiyaç duyulan enerji ciddi miktarlarda artmakta ve doğal olarak bu ihtiyacın karşılanması günden güne zorlaşmaktadır.

Araştırmalara göre, ABD’nin 2010 yılı ortalama enerji harcaması 3,2 trilyon wat iken, bu rakam 2050 yılına kadar yaklaşık 10 trilyon wat’a, yani yaklaşık üç katına çıkacaktır.1 Dünyadaki bütün nehirler, göller ve dereler baraj yapılarak enerji elde edilse bile, bu sadece 5 trilyon wat’a karşı gelmektedir. Uranyum ve plütonyum gibi bazı ağır atomların parçalanması veya yapı itibariyle hafif helyum, hidrojen ve lityum gibi atomların çekirdeklerinin bir araya getirilmesiyle elde edilen nükleer enerji ile hidrojen yakıtı, bu eksiği gidermek için en makul kaynaklar kabul edilebilir.

Güneş enerjisinden hidrojen yakıtı üretimi düşüncesi, 1970’lerdeki petrol krizinden beri devam etmektedir. Günümüzde de enerjiyle alâkalı benzer problemler söz konusu olduğu için, bu konular yeniden önem kazanmıştır. Bu husustaki çalışmaların sayısı ve yapılan harcamalar, her geçen gün artmaktadır. Sözkonusu çalışmalara son beş yılda 122 milyon dolar harcandığı ve harcamaların yapılanlara ve beklentilere değer olduğu ifade edilmektedir.

Güneş, enerji ihtiyacımızı karşılayabilecek önemli bir kaynaktır. İnsanlığın bir yılda kullanacağı enerji, her saat Güneş’ten Dünya’ya gönderilmektedir. Bu enerjiyi kullanılabilir hâle getirmek için, bitkilerin fotosentez reaksiyonlarının anlaşılıp modellenmesine, sentetik yapraklara ihtiyaç vardır. Bitki yapraklarından ilham alınarak yapılan sentetik yapraklarda üretilen bu enerjiyi , benzin veya doğalgazı kullandığımız gibi araçlarda kullanabilir, bu yakıttan elektrik elde edebilir ve gerektiğinde kullanmak üzere depolayabiliriz.

Bilim adamları, bu konuda da yeşil bitkileri ve fotosentezi taklit etmeye çalışmışlardır. Fotosentez olaylarında su, karbondioksit, klorofil ve güneş enerjisi, besin maddesi üretiminde kullanılır. Karbondioksit, yeşil yapraklarındaki gözenekler(stoma) tarafından emilir. Klorofil maddesi fotosentezde temeldir.Işığı soğuran klorofil fotosentez olaylarını başlatır.karbondioksiti kullanarak organik bileşikler sentezlenir.

Lâboratuvar şartlarında sudan hidrojenin ayrıştırılması işlemleri, kullanılan malzemeleri çok fazla aşındırdığından, üretilen örneklerin kullanma süreleri çok kısa olmaktadır. Bitkilerde bu problem, hem kendilerine verilen fotosentetik yapıyla hem de fotosentez işleminde bir basamakta üretilen bir ürünün diğer reaksiyonun başlatıcı unsuru olarak kullanılmasıyla çözülmüştür. Fotosentez olaylarında, karanlık devrenin  enerji ihtiyacı, ışıklı devrede elde edilen ATP’lerden karşılanır. Işıklı devrede elde edilen hidrojenler ise, karbondioksitin indirgenmesinde, dolayısıyla organik bileşiklerin sentezinde kullanılır.

Güneş enerjisinden hidrojen yakıtı elde etmenin yollarından biri, yapraklarda gerçekleştirilen fotosentez mekanizmasını taklit ederek, sudan hidrojen elde etmektir. Bu konuda çok sayıda çalışma yürütülmektedir. 1998 yılında bir araştırmacı, suya atılıp güneş ışığı verildiğinde, büyük miktarlarda hidrojen ve oksijen elde edilmesini sağlayan, kibrit kutusu büyüklüğünde bir cihaz icat etmiştir. Bu cihaz, yapraktan 12 kat daha verimliydi. Ancak bu cihazın içinde çok nadir olan pahalı malzemeler bulunmaktaydı. Üretilen ilk güneş yakıt hücreleri, sadece 20 saat çalışabilmiştir. Çalışmalar neticesinde daha ucuz ve daha uzun süre dayanabilen güneş ışığı toplayıcı cihazlar üretilmiştir. Bazı çalışmalarda daha hesaplı kataliz yapabilen fosfat ve kobalt kombinasyonları denenmiştir. Ancak araştırmacılar daha iyi bir katalizör bulamamıştır. Cihazın bir santimetrekaresi yaklaşık 20.000 liraya mal oluyordu ki, bu şartlarda böyle bir cihaz, ancak askerî maksatla veya uydu yapımında kullanılabilirdi.

Son yıllarda modellenen yeni sistem ise, bilgisayar çipinden daha küçük boyuttadır. Araştırmacılar, son ürünler farklı olsa da yapraktakine benzer bir sistem geliştirmeye çalışmaktadır. Modellenen sentetik yaprakta iki asıl mekanizma yer almaktadır. Bunlar, güneş enerjisi olan fotonları elektrik enerjisine çeviren bir toplayıcı ile elektron enerjisiyle suyu hidrojen ve oksijene parçalayan bir elektroliz sistemidir. Bu dönüşümü sağlamak için kimyasal veya metal bir katalizör de mekanizmaya dâhil edilmiştir. Bu sistemde yer alan fotovoltaik (ışıktan elektrik üreten) hücreler, halen güneş ışığından elektrik üretiminde ve elektroliz yapan sistemlerde kullanılmaktadır. Lâboratuvar ortamında elde edilen az sayıda numuneden küçük miktarlarda, doğrudan güneş enerjisi yakıtı veya elektro yakıt üretilmiştir. Ancak daha çok miktarda ve daha ucuza yakıt üretebilmek için, teknolojinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu maksatla çip benzeri ayrı cihazların yerine, esnek güneş yakıtı şeritlerinin (filmlerinin) üretilmesinin daha faydalı olacağı düşünülmektedir. Filmler aslında çok fazla yüzey alanına sahip olmakla beraber, az yer kaplayacaktır. Ancak asıl mesele bu ikiliyi ucuz bir şekilde güneş enerjisi filmlerinde etkin bir şekilde kullanmaktır. Bu birlikteliğin nasıl çalıştığını görmek için imal edilen numuneler, büyük ebatlarda da üretilmiştir. Bir araba firmasında çalışan mühendisler, buzdolabından daha büyük ve iç kısmı fotovoltaik hücrelerle kaplı kutular geliştirmiştir. Bu kutuların içinde bulunan bir elektroliz sistemi, su moleküllerini parçalayıp, oluşan oksijeni çevredeki havaya vermektedir. Geride kalan hidrojen ise depo edilerek, yakıt hücreli araçların yeniden şarj edilmesinde kullanılmaktadır.

Prensip olarak bu sistem, enerji problemini çözebilir. Çünkü bu şekilde enerji elde etmek için güneş ışığı ve su yeterlidir. Ayrıca işlemlerin sonunda oksijen açığa çıkmaktadır. Yakıt hücresinde hidrojenin yakılmasını takiben tekrar su oluşmaktadır. 

Sonraki Konu

zerdecal

Zerdeçal

Zerdeçal ! Zerdeçalın Sindirim Sistemine Olan Yararı Kurkumin yağları yakan safra akışınına neden olur. Bir …

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.