4 Ocak 2016 | SÖYLEŞİ 89. Sayı (Aralık 2015)

Ülkemizde membran teknolojileri alanındaki mevcut uygulamalara hız kazandırmak, bilgi birikimi ile yetişmiş insan gücünü artırmak ve dışa bağımlılığı azaltmak için İTÜ bünyesinde 2011 yılında kurulan "Prof. Dr. Dinçer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi (MEM-TEK)", membran alanında sinerji oluşturarak çalışmaları daha ileri düzeylere taşıyor ve polimerik, seramik, kompozit membranların endüstriyel ölçekli üretimine katkıda bulunuyor.

Bilim adamlarına teknolojinin en son olanaklarını sunan MEM-TEK’te, yerli teknolojilerin geliştirilmesi konusundaciddi bir ivme yaratılıyor. MEM-TEK’te yerli teknoloji üretilirken yapılan buluşlar ve patent başvurularıyla uluslararası literatüre ve membran bilimine de katkıda bulunuluyor... Bu kapsamda Merkez ve yapılan çalışmalar hakkında bilgi aldığımız Prof. Dr. Dinçer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi (MEM-TEK) Müdürü ve İTÜ İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. İsmail Koyuncu, “Su ve atıksu uygulamalarında membran üretimi, modül imalatı ve proses geliştirilmesi üzerine dünya çapında lider bir araştırma merkezi haline gelmeyi amaçlıyoruz” diyor.



Su&Çevre: MEM-TEK hakkında bilgi alabilir miyiz? Neden kuruldu ve ne tür imkanlara sahip?

Prof. Dr. İsmail Koyuncu: Türkiye, su stresi altındaki ülkelerden biri olduğu için su geri kazanımı ve desalinasyon gibi alternatif su kaynakları sağlayan teknolojiler yakın gelecekte çok önemli bir hale gelecek. Bununla birlikte Türkiye’de membran sistemler yaygın olarak kullanılmalarına rağmen polimerik veya seramik membranların üretimi için herhangi bir tesis bulunmuyordu. Membran bilimi ve teknolojisi global ölçekte de mevcut su kaynaklarının tükenmeye başlamasıyla çok fazla önem kazanmaya başladı. Membran üretimi yüksek teknoloji, bilgi birikimi ve deneyim gerektiriyor. Membran teknolojisi henüz yaygın kullanım için yeterli ucuzlukta da değil. Bu kapsamda Türkiye’de membran üretmek, modül ve proses geliştirmek, membran teknolojileri üzerine çalışan araştırmacılara fırsatlar sunmak ve global membran bilimine katkıda bulunmak amacıyla (Kalkınma Bakanlğı’nın da desteğiyle) 2010 senesinde Ulusal Membran Teknolojileri Araştırma Merkezi (MEM-TEK) projesini başlatmıştık. Bireysel araştırmaları ve diğer üniversitelerdeki çalışmaları tek bir merkezde toplamayı amaçlıyorduk. 
İstanbul Teknik Üniversitesi’nin Maslak kampüsündeki Bilim ve Teknoloji Parkı’nda faaliyet gösteriyoruz. Membran Üretim Araştırma Grubu, Modül Geliştirme Araştırma Grubu ve Proses Geliştirme Araştırma Grubu olmak üzere üç araştırma grubumuz var. Merkezimizin toplam alanı 1000 metrekare.

Su&Çevre: Laboratuvarlarla ilgili ayrıntı alabilir miyiz?

Prof. Dr. İsmail Koyuncu: Laboratuvarı oluştururken membranlar ile ilgili bütün ihtiyaçların bir çatı altında olacağı bir konsept düşündük. Bu konsept içerisinde “Membran Üretimi ve Geliştirilmesi”, “Modül Geliştirilmesi”, “Proses Geliştirilmesi” “Enstrümental Analiz” laboratuvarları ve “Simülasyon Laboratuvarı” olmak üzere 5 temel laboratuvar var. Bu 5 laboratuvar aynı çatı altında ve birbirleri ile organik ilişki içerisindeler. Bu konseptin şöyle bir faydası oluyor; örneğin üretilen bir membran hızlı bir şekilde aynı çatı altında karakterize edilip, modül haline getirilebiliyor. Oluşturulan modüller proseslerde denenebiliyor. Karakterizasyon ve proseslerde istenilen sonuç elde edilemiyorsa hızlı bir geri dönüş yapılabiliyor. Bu özellik, laboratuvara sonuca ulaşma yönünden hem hız kazandırıyor hem de pek çok farklı projenin ahenk içerisinde yürümesini sağlıyor.
Prof. Dr. Dinçer Topacık Ulusal Membran Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi (MEM-TEK) dahilinde üç adet “Membran Üretimi ve Geliştirilmesi Laboratuvarı” bulunuyor. Bir numaralı laboratuvarda, laboratuvar ve pilot ölçekli düz plaka membran üretimi gerçekleştirilebilirken, iki numaralı laboratuvarda pilot ölçekli hollow fiber membran üretimi gerçekleştirilebiliyor. Ayrıca bir numaralı laboratuvarda nanofiltrasyon ve ters ozmos membranı üretimi için pilot ölçekli ince kompozit film kaplama makinesi bulunuyor. Üç numaralı laboratuvarda ise hem pilot hem de laboratuvar ölçekli elektrospinning cihazları mevcut. Bu laboratuvarda ise nanofiberlerden membran filtre üretimi üzerinde çalışılıyor.
“Modül Geliştirme Laboratuvarı”nda, çapraz akışlı hollow fiber membran modülleri, spiral sargılı membran modülleri, MBR için vakum prensibiyle çalışan hollow fiber modülleri ile düz plaka membran modülleri üretilebiliyor. Ayrıca yenilikçi modüller üzerinde çalışılabiliyor.
“Proses Geliştirme Laboratuvarı”nda, üretilen membranların ve membran modüllerinin performansları test edilebiliyor. Yenilikçi prosesler üzerinde çalışılıyor, mevcut proseslerin iyileştirilmesi sağlanıyor. Ayrıca farklı sektörlerin atıksularının arıtılabilirlik testleri bu laboratuvarda yürütülüyor ve uygun arıtma prensipleri geliştiriliyor.
“Karakterizasyon Laboratuvarı”nda, üretilen membranların fiziksel ve kimyasal özellikleri en son teknoloji cihazlarla analiz edilebiliyor. Ayrıca su ve atıksu karakterizasyonları da bu laboratuvarlarda yapılabiliyor. Pilot Ölçekli Sistemler Laboratuvarı”nda pek çok membran prosesi pilot ölçekli sistemler halinde bulunuyor.  İstanbul Kalkınma Ajansı’nın katkısı ile kurulan “Simülasyon Laboratuvarı”nda ise Workstation Bilgisayar, ANSYS Fluent ve CFX Simülasyon programı, Comsol Multiphysics programı ve Solidworks programı mevcut.


Türkiye’de üretilen ilk UF membran modülü ve kol gücüyle çalışan seyyar filtre cihazı

Su&Çevre: MEM-TEK’te bu zamana kadar neler yapıldı ve ne tür katkılar sunuldu?

Prof. Dr. İsmail Koyuncu: MEM-TEK’in katkılarını yerli üretim ve uluslararası bilime katkı, endüstriye katkı ve yetişmiş insan gücüne olan katkı olmak üzere 3 ana başlıkta toplayabiliriz. Laboratuvar çalışmalarından pilot çalışmaya geçmek çok önemli bir aşama. Bu anlamda MEM-TEK’in en büyük katkısı da bu oldu. Laboratuvarlarda yapılan bireysel çalışmalar boyut büyütülerek pilot ölçekli üretim haline getirildi. Aynı zamanda kendi bünyemizde laboratuvar ölçeğinde de birçok çalışma yapılıyor. Yani yerli teknolojilerin geliştirilmesi konusunda ciddi bir ivme yaratıldı. Yerli teknoloji üretilirken yapılan buluşlar ve patent başvuruları ile uluslararası literatüre ve membran bilimine de katkıda bulunuluyor. Bu çalışmaların tek bir merkezde olması önemliydi. Yaptığımız SAN-TEZ, TEYDEP gibi projeler, danışmanlık, arıtılabilirlik ve analiz hizmetleri ile de endüstriye de katkıda bulunuyoruz, sanayi-üniversite bağını güçlendirmeye çalışıyoruz. Örneğin endüstriye sunduğumuz membran otopsisi hizmetimiz sektör açısından büyük önem arz ediyor. Kirlenen membranları analiz ediyoruz. Membranın neden kirlendiği belirlenmezse, sonraki membranlarda da aynı problemler yaşanır. Birçok büyük firmanın bu konudaki problemini çözdük. Öncesinde membranlar otopsi için yurtdışına gittiğinden hem pahalı oluyor hem de sonuçlara ulaşmak uzun sürüyordu. Bu sorunu yurtiçinde daha düşük maliyetle çözüyoruz. MEM-TEK’in diğer bir katkısı ise membran teknolojileri sektörüne yetişmiş insan gücü yaratması.
MEMTEK’in kuruluşunun en önemli amacı, yerli membran teknolojilerinin oluşturulmasıydı. Membran teknolojileri çevre sektöründe hem su hem atıksu arıtımında kritik öneme sahip olmaya başladı. Ayrıca membranlar, endüstriyel kuruluşlarda proses içerisinde de aktif bir rol oynuyorlar. Dolayısıyla bu kadar kritik öneme sahip bir teknolojinin yerli olarak üretilmesi önemliydi. MEM-TEK’te öncelikle konuyla ilgili dünyada neler yapıldığını ve ticari olarak üretilen ürünleri araştırdık. Kendi teknolojimizi üretmeyi hedefliyorduk. Şu ana kadar hem levha hem silindirik membranları üretmeyi başardık. Ticari olarak üretilen levha ve silindirik membranları mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon seviyesinde rahatlıkla yapabiliyoruz. Nanofiltrasyon ve ters ozmos seviyesinde de pilot ölçekte levha membran olarak üretebiliyoruz. Yani ticari olarak üretilen ürünleri pilot seviyede üretebilir hale geldik.
Nanofiltrasyon ve ters osmoz membranları spiral sargılı modül haline getirebiliyoruz. Ultrafiltrasyon ve mikrofiltrasyon membranlarının yine basınç kapları içerisine yerleştirilmesi gerekiyor. Aslında üretilen membranı bir modül içerisine yerleştirmek çok daha zor. Şu anda onun know-how’ını da elde ettik. Membran biyoreaktör (MBR) membranlarını da  MEM-TEK’te üretebiliyor ve modül haline getirebiliyoruz. Ticari membranların çok üstünde kapasitede su geçirebilen ve tuzu tutabilen levha formunda ve silindirik membranlar elde ettik. Bunların patent başvurularını da yaptık. Ülkemizde gerçekleştirdiğimiz öncü çalışmaların yanında yurtdışındaki araştırmacılarla da dünyadaki membran teknolojilerine katkı sağlayan çalışmalar gerçekleştiriyoruz. Bu amaçla TÜBİTAK ikili işbirliği programı dahilinde projeler yürütüyoruz. Avrupa Birliği projeleri için açılan çağrıları takip ediyoruz. Bu projeler global ölçekte MEM-TEK’in tanıtımına yardımcı oluyor. Sayılı membran merkezleri arasında girmiş durumdayız. Birçok araştırmacıdan merkezimizde çalışmak isteği üzerine talepler alıyoruz. Bunun çok daha iyi noktalara ulaşması için vizyonumuzu genişletiyoruz bu anlamda güncel çalışmaları takip ediyoruz.



Su&Çevre: Dünyada membran teknolojileri ne yönde gelişiyor? Ve MEM-TEK bu çalışmaların neresinde?

Prof. Dr. İsmail Koyuncu: Nature Dergisi’ndeki bir makaleye göre gelecekte üç membran türünün etkin olacağı düşünülüyor. Bunlardan biri İleri Ozmos, biri Aquaporin proteinin ters osmoz üzerine yerleştirilmesiyle oluşturulan Aquaporin Membranları, üçüncüsü de Karbon Nanotüp Membranları. MEM-TEK olarak ileri ozmosta çok iyi seviyeye geldik. Bu konuda bir patent başvurumuz var, bir patentte yazım aşamasında. Aquaporin membranlarda ise en önemli aşama olan Aquaporin proteinin sentezlenmesini İTÜ Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümündeki arkadaşlarımızla bir sene içinde başardık. Şimdi onu membran üzerine yerleştirmeye çalışıyoruz. Karbon Nanotüp membranlar da iyi olduğumuz alanlardan birisi. Bu konuda pek çok yayın yaptık ve bir adet patent başvurusu gerçekleştirdik.
Dünyada geliştirilen, ileri osmoz gibi yeni membran türleri veya membran distilasyonu konuları var. Bu konularda da çalışmalar yürütüyoruz. Özellikle ileri ozmos, tuzlu suyun arıtımında ters ozmosa alternatif olacak bir sistem. İleri ozmosun, az su geçirmesi dolayısıyla ticarileşmesi yavaş ilerliyor. Bizim yaptığımız çalışmalar ise geçirilen su oranını artırmaya yönelik. Bunu da başardığımızı söyleyebilirim. Deniz suyundaki tuzu yüzde 99.9 oranında tutabiliyoruz ve geçirdiğimiz su da ticari membranlara göre 20-30 katı daha fazla kapasitede. Bu membranı atıksuya da uyguladık. Membran bioreaktörlerle ileri ozmosu birleştirdik. İleri ozmos membran bioreaktör sistemi geliştirdik ve kendi geliştirdiğimiz ileri osmoz membranı kullandığımızda, konvansiyonel membran bioreaktörlerin daha üstünde su geçirme kapasitesine sahip, fakat daha düşük işletme maliyetiyle işletilebilecek bir proses geliştirdik. Bunların patent başvurusunu yaptık. Özellikle ileri ozmos konusunda yapılan çalışma, MEM-TEK’in membran literatüründe üzerine koyduğu en önemli katkılardan biri oldu. Çünkü dünyada bu ölçekte geliştirilmiş bir membran türü yok. Dünyada MDBR (Membran Distilasyonu Bioreaktör Sistemi) konusunda da çalışmalar yapılıyor. Yüksek sıcaklıkta su, membranlardan geçiriliyor. Özellikle yüksek sıcaklıkta olan atıksularda çok rahatlıkla kullanılabilecek bir sistem. Tuzlu su arıtmada kullanılan membranlarda da aynı basınçta daha fazla suyun geçirilmesi yönünde çalışmalar var. Dünyadaki araştırma merkezlerinin ağırlıklı yaptığı çalışmalardan birisi de maliyetleri düşürmeye yönelik çalışmalar. Çalışmalarımızda görüldüğü üzere benzer yönde.

Su&Çevre: Özel sektörle ne tür çalışmalar yürütüyorsunuz, ne tür işbirlikleri yapıyorsunuz?

Prof. Dr. İsmail Koyuncu: En çok üzerinde durduğumuz konulardan biri, elde ettiğimiz sonuçların ticarileşmesi. Projelerimizin yarısından fazlası endüstriyel ortaklı projeler. Bilim ve Sanayi Bakanlığı’nın verdiği SAN-TEZ projeleri kapsamında yürüttüğümüz 3 proje var. Bu kapsamda firmalarla ortak projeler yürütüyoruz. Bunun yanında TÜBİTAK’ın TEYDEP projelerinde de endüstri kuruluşlarıyla yürüttüğümüz iki tane proje mevcut. Ayrıca TÜBİTAK tarafından desteklenen diğer projelerimizde de endüstriyel ortaklarımız mevcut. Projelerimizin hemen hemen tamamında bir endüstriyel ortağımız oluyor.
Şu anda yürüttüğümüz bir SAN-TEZ projesinden çok güzel sonuçlar çıktı ve firmaya da bunu sunduk. Firma bunu şu anda değerlendiriyor, çok yakın zamanda bu konuda bir karar alabilir. Bunun yanında pilot ölçekte ürettiğimiz ürünlerin fizibilitelerini de yaptık. Özellikle nanofiltrasyon ve ters ozmos membran üretimi konusunda yaptığımız fizibilite çalışmalarında güzel sonuçlar aldık. Geliştirdiğimiz know-how’ın ticarileştirilmesi konusunda sanayicileri bekliyoruz. MEM-TEK olarak sanayi işbirliğine çok önem veriyoruz. Projelerimizden birçoğunu da sanayicilerle ortak yapmaya çalışıyoruz.

Su&Çevre: Yaptığınız membran otopsilerinde genelde ne tür sonuçlar çıkıyor? Türkiye’de sorun genelde ne oluyor?

Prof. Dr. İsmail Koyuncu: Ağırlıklı olarak membranların yüzeyinde zamanla kireçlenmeler oluşuyor. Kireçlenme de membranın tuz tutma kapasitesini azaltıyor ve yüzey özellikleri değiştirebiliyor. Normalde 4-5 sene ömrü olması gereken membranlar 5-6 ayda kullanım ömürlerini tamamlayabiliyorlar. Bunun nedeni ise genelde membran filtrasyon öncesinde yapılması gereken bazı işlemlerin yanlış uygulanması. Bir diğer önemli problem de silika kirlenmesi. Silika kirlenmesi belirli bir seviyeden sonra geri dönüşsüz olduğu için ya ürün suyu miktarını azaltıp işletmeyi zora sokuyor veya tesislerde membran değişim maliyeti yaratıp büyük masraflara yol açabiliyor.
Atıksu arıtımında da membranlar çok hızlı tıkanıyor. O tıkanmayı önleyici bir ön işlem olabilir veya tıkanan membranın temizlenmesi için bir prosedür geliştirilebilir. Otopsi işlemi ile kirletici belirlendiği için membranların tıkandıktan sonra hızlı bir şekilde temizlenmesine yönelik olarak çözümler oluşturabiliyoruz.

Su&Çevre: Alternatif sistem ve ürünlere göre membran teknolojilerinin avantajları nelerdir?

Prof. Dr. İsmail Koyuncu: Membranlar özellikle tuzlu suyun arıtılmasında çok başarılı sonuçlar veriyorlar. Ayrıca atıksu geri kazanımında avantajlara sahipler. Maliyetleri de gün geçtikçe düşüyor. Membranların maliyetinin azalması, membran entegre edilen tesislerin ilk yatırım maliyetlerini de azalttı. Aynı zamanda son geliştirilen yeni membran türleriyle birlikte işletme maliyetleri de düştü.

Su&Çevre: Türkiye’deki arıtma ve su sektörüyle ilgili izlenimleriniz nelerdir?

Prof. Dr. İsmail Koyuncu: Türki-ye’de çevre sektöründe güzel projeler ortaya konuyor fakat sektörün bence en büyük sorunu yerli üretimin yetersizliği. Yerli teknoloji ve üretimin desteklenmesi gerekiyor. Tesisler, yabancı ürün ve sistemler kullanılarak kuruluyor. Bu durum tesislerin bakım-onarımı, yedek parça ihtiyacı gibi konularda sıkıntılar yaşamasına neden oluyor. Yerli ekipman kullanımında ise bu tür problemler daha az yaşanır. Yerli sistem ve ekipman kullanımının oranın artması gerektiğini düşünüyorum.

Su&Çevre: MEMTEK 2015 nasıl geçti?

Prof. Dr. İsmail Koyuncu: 7-8 Ekim 2015 tarihleri arasında düzenlediğimiz 4. Ulusal Membran Teknolojileri ve Uygulamaları Sempozyumu (MEMTEK 2015), Süleyman Demirel Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü ve MEM-TEK tarafından ortaklaşa organize edildi. Sinerjiyi artırmak ve membran konusunda bütün paydaşlar arasında kaynaşmayı sağlamak amacıyla, ilk ikisi İstanbul Teknik Üniversitesi, üçüncüsü ise Fırat Üniversitesi tarafından düzenlenen MEMTEK sempozyumları, gerek akademi ve kamu gerekse özel sektör temsilcileri tarafından membran teknolojileri alanındaki son yeniliklerin paylaşıldığı, bilgi alışverişinin yapıldığı ve yeni ortaklıkların geliştirildiği bir platform. Bu konferansa özel sektörün daha fazla katılmasını ve yaptıkları çalışmaları sunmalarını arzu ediyoruz. MEM-TEK konferansları çok verimli oluyor ve bundan sonra da belli bir düzene oturdu. Artık her iki yılda bir ekim veya kasım aylarında yapılacak.


 

---

R E K L A M