Gelişen Mikroalg Teknolojileri ile Üçüncü Nesil Biyoyakıt Üretimi
- Ayşe Özlem Akın
- 7 Tem
- 3 dakikada okunur
Şehirleşmeyi durdurmak imkansız fakat şehirleşme olgusunda yeni yakıt türleri ile karbon salımlarını azaltmak mümkün. Gelişen mikroalg teknolojileri bize bu konuda büyük fırsatlar tanımaktadır. 20. yüzyıldan itibaren petrol kaynaklı fosil yakıtların enerji alanında kullanımına yoğun olarak devam edilmektedir. Fosil yakıtların kullanımı hidrosfer, atmosfer ve biyosfer üzerinde olumsuz etkiler bırakmaktadır ve çevre kirliliğinin başlıca sebepleri arasında yer alır. Özellikle sera gazı salımlarının büyük bir hızla artmasına sebebiyet vermiş ve küresel sıcaklık artışını son elli yılda, önceki dönemlerde olmadığı kadar büyük bir oranda arttırmıştır. Öyle ki, enerji kaynağı açısından henüz yerine konulabilecek başka bir kaynak yoktur. Bu yüzden petrol, şu ana kadar yarattığı çevresel sorunlarla birlikte gelecekte de birçok olası çevre felaketine neden olacaktır.
Mikroalg endüstrisi, iklim değişikliğinin sonuçlarının en ağır yaşandığı bu günlerde, yenilenebilir enerji kaynakları arasında araştırılan ve üstünde denemeler yapılan yeni bir endüstridir.
Mikroalgler ile ilgili enerji alanındaki yapılan son araştırmalar, biyoyakıt sağlama konusunda önemli bir boyutta verim alınabileceğini göstermektedir. ABD’de 20. yüzyılın ortalarında başlayan mikroalg araştırmaları, günümüze kadar teknolojide farklı kullanımları alanları ile çevresel kullanımları dikkat çekmektedir.
İçindekiler
Mikroalg Nedir?
Mikroalgler yaşam alanları su olan hetotrof/ototrof ve çok/tek hücreli organizmalardır. Zorlu ortamlarda tek veya basit çok hücreli yapıları nedeniyle direnç gösteren bu organizmalar optimum koşullar sağlandığında yüksek seviyede üreme hızı ile çoğalırlar. Mikroalglerin atık su arıtımında kullanılması ile çevreci bir yöntem oluşturulmuştur.
Mikroalglerin Teknolojileri Avantajları
Üretimde Verimlilik
Mikroalglerin azot ve fostat açısından zengin sularda hızlı üreme potansiyeli, nitrifikasyon tanklarında arıtma verimliliği açısından tercih edilmesinin nedenleri arasındadır. Oksijeni sağlamasının yanı sıra hızlı üreme kapasitelerinin verimlilik, maliyet ve yenilenebilirlik açısından avantaj sağlaması atık suların çevreci bir anlayışla geri kazandırılmasını sağlar
Mikroalglerin atık su arıtımında kullanılması çökeltim havuzlarında nitrifikasyon sırasında Oksijen molekülünün sağlanmasında büyük bir kolaylık oluştururken aynı zamanda dezenfeksiyonunun en üst limitte gerçekleşmesine olanak sağlar. ”Organik maddece zengin atık sularda mikroalgler ile bakteriler arasında ortak bir ilişki vardır. Mikroalgler fotosentez yaparak oksijen ürettiklerinde aerobik bakterilerin oksidasyonunu desteklemiş olurlar. Böylece oksidasyon sonucu açığa çıkan karbondioksit ve nütrientler, mikroalgler tarafından büyüme ve biyokütle üretimi için kullanılırken aynı zamanda ilave bir atık su arıtımı da sağlanmış olur”(Oktor, 2018).
Maliyette Verimlilik
Etkin maliyeti, düşük enerji gereksinimi, yararlı biyokütle üretimi, çamur oluşumunda azalma, ağır metallerin uzaklaştırılmasındaki başarısı, biyokütle içinde % 50'den fazla yağ ihtiva etmesi, elde edilen biyokütlenin yeniden değerlendirilip biyodizel üretiminde kullanılabilmesi ve arıtma verimliliğinin yüksek olması; atıksu arıtımında mikroalg kullanımının avantajları arasında sayılabilir (AYDIN, 2019) Buna ek olarak mikroalglerin Ni, Cu, Co, Zn, Cd vs. gibi ağır metalleri biyosorpsiyon işlemi ile hücre yüzeylerinde adsorbe etme kapasiteleri de vardır. Bu sayede mikroalgler atık su arıtımına ve metal giderimine önemli ölçüde katkıda bulunurlar (Oktor, 2018).
Biyolojik Verimlilik
Mikroalgler, bulunduğu çevreye uyumlu olarak üreme verimi gösterirler. Sıcaklık derecesi, ışık kaynağı ve süresi, aldığı besinler ve bulunduğu ortamın pH değeri, üreme hızını ve fotosentezi yavaşlatır veya artırır. En iyi verimin alınabilmesi için mikroalg türlerinin özelliklerine bakılarak optimum koşullar sağlanması gereklidir. Mikroalg için en önemli besinler azot, karbon ve fosfordur. Evsel ve endüstriyel atık sular, organik bakımından zengindir ve mikroalgler için gerekli besinleri sunar. Bu nedenle evsel ve endüstriyel atık su tesislerinde dezenfeksiyon işlemlerinde mikroalgler kullanılmaya başlanmıştır.
Sürdürülebilirlik
Mikroalg endüstrisinde organik atık ve hayvansal yağ, birçok biyoyakıt türü için potansiyel besin kaynaklarını oluştururlar. Enerji sektörünün ihtiyacını ortadan kaldırmak için biyodizel, biyoetanol, biyogaz ve biyohidrojen gibi biyoyakıtlar, fosil yakıtların yerine alternatif yakıt kaynağı olarak tercih edilmektedir. Günümüzde mikroalglerden üretilen biyoyakıtlar, üçüncü nesil biyoyakıtlar arasında yer alarak yenilenebilir ve çevreci özelliktedir. Günümüzde sera gazı salımları, fosil kaynaklı yakıtlar nedeniyle sürekli artarken üçüncü nesil biyoyakıtların yaygınlaşması ile salımın düşürülebileceği öne sürülmektedir. Üçüncü nesil biyoyakıt türü olan Biyodizel, hayvansal bir atık olan hayvansal yağların kullanımı ile ortaya çıkan bir yakıt türüdür.
Değerlendirme ve Sonuç
Üçüncü nesil biyoyakıt üretimi için gerekli mikroalglerin, yapay havuzlarda yetiştirilmesi oldukça maliyetli olması nedeni ile sürdürülebilir olması ve ekonomik koşulların sağlanması gereklidir. Atık su arıtma tesisinin atık su karakterizasyonuna uygun mikroalg türleri seçilerek biyoyakıt için gerekli üreme kapasitesi ve maliyet-verim dengesi kontrol altında tutulup iki sektör için sürdürülebilir süreçler oluşturulur. Ayrıca diğer biyolojik sistemlerle karşılaştırıldığında, atık su arıtımında mikroalg kullanılmasının birçok avantajı vardır. Etkin maliyeti, düşük enerji gereksinimi ve yararlı biyokütle üretimi ile sürdürülebilir sistemler içerisinde gelecekteki yerini sağlamlaştıracaktır.
İklim değişikliğinin sonuçlarını yaşadığımız bu günlerde; sera gazları salımının azaltılması, buna bağlı olarak küresel sıcaklık artışının kontrol altında tutulması ve su kaynaklarımızın sürdürülebilirliği birincil amaçlarımızdan olması gerekmektedir. Gelişen mikroalg teknolojileri endüstrisi, biyoyakıt türlerinde göstereceği ilerleme ile birlikte atmosferde karbondioksit, dizotmonoksit ve metan vb. sera gazlarının azalmasına katkıda bulunurken mikroalglerin atık su arıtımında kullanımı, dünya için su yönetimi konusunda yeni bir yol ve yöntem oluşturacaktır.
Kaynakça
Şişman Aydın, H.G., “Bizi Mikroalg Kurtaracak”, Uluslararası Çevre ve Sağlık Kongresi, Aydın, 2018.
Aydin-Sisman G.,“Mikroalg Teknolojisi ve Çevresel Kullanımı”, Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 4(1): 81-92, (2019).
Eleren, S.Ç., Öner, B.,”Sürdürebilir ve Çevre Dostu Biyoyakıt Hammaddesi: Mikroalgler”, Uludağ Üniversitesi, 2018.
Kutluk, T.,” Farklı Chlorella Türlerinin Biyodizel ve Atıksu Arıtımında Kullanılmak Üzere Üretimi”, Kocaeli, 2019.
Yorumlar