PROF. DR. AHMET SAMSUNLU
Ä°TÜ Ä°nÅŸaat Fak. Çevre Müh. Böl. ÖÄŸretim Üyesi
44. Hükümet Ä°mar ve Ä°skân Bakanı

Su ve Çevre Teknolojileri dergisinin Mayıs 2018 sayısında, “2018 Stockholm Su Ödülü Prof. Rittmann ve Prof. Mark van Loosdrecht’e verildi” baÅŸlıklı yazımda, Prof. Dr. Bruce Rittmann’ın atıksudan enerji elde edilmesi konusundaki çalışmaları ile bu ödüle layık görüldüÄŸünü sizlerle paylaÅŸmıştım. Kendisinin bu konuyla ilgili olarak yazdığı “The Energy Issue in Urban Water Management” baÅŸlıklı uzun makalesinin konuyla ilgili kısmı aÅŸağıda özetlenerek tercüme edilmiÅŸtir.

1. GÄ°RÄ°Åž
Atıksu arıtımından enerji kazanımı için kullanılan birkaç yöntem Åžekil 1’de verilmiÅŸtir. Enerji (yenilenebilir enerji), metan gibi yararlı biçimlerde doÄŸrudan elde edilebilir. Dolaylı olarak da, arıtmanın enerji maliyetinin düÅŸürülmesiyle besin veya ısı geri kazanımıyla gerçekleÅŸtirilebilir (Rittmann, 2013). (Rittmann, 2013). 

Atıksudaki besi maddelerine dayalı yakıt üretme fikri oldukça yenidir. Fotosentez yoluyla petrol yerine geçebilecek yakıt molekülleri üretme üzerine çalışmalar yapılmış olup, özellikle fotosentetik bakterileri modifiye (deÄŸiÅŸtirme) ederek uzun zincirli yaÄŸ asitleri üretme ve salgılama yetenekleri geliÅŸtirilmiÅŸtir. Bu yaÄŸ asitleri yakıt ihtiyacını karşılayan öncüler olarak kabul edilebilir. Potansiyel olarak bu keÅŸif petrolün yerini tutabilir. Mavi-yeÅŸil renklerinden dolayı siyanobakteri olarak adlandırılan fotosentetik bakteriler güneÅŸ Ä±ÅŸÄ±ÄŸÄ± enerjisini emer ve CO2’i organik karbona dönüÅŸtürürler. Daha sonra organik karbonu yakıtın ana bileÅŸenleri olan yaÄŸ asitlerine dönüÅŸtürürler. Kısacası, yenilenebilir taşıt yakıtı üretmek için güneÅŸ ışığı, CO2 ve siyanobakteriler kullanılmaktadır (Rittmann, 2011).

2. KÜRESEL ENERJÄ° ELDESÄ° HEDEFÄ°
Dünya genelinde günde yaklaşık 13 TW (birincil enerji) enerji tüketilmektedir (Rittmann, 2008), (Goldenberg ve Johansson, 2004). Dünya nüfusu yaklaşık 6,5 milyar olarak alındığında kiÅŸi başı 2.000 W’lık bir tüketime denk gelmektedir. Fiili enerji kullanım aralığı, en fakir ülkede kiÅŸi başı günlük <400 W (örn. BangladeÅŸ, Haiti ve Kongo), geliÅŸmiÅŸ batı ülkeleri için 5.000 W ve ABD’de 10.000 W ve BAE’nde 14.000 W seviyelerindedir. 2.000 W hedefine ulaşıldığında ve dünya nüfusunun 9 milyarda dengelenmesi halinde toplam 18 TW’lık bir enerjiye ihtiyaç duyulacaktır. Bugün kullanılan 13 TW’dan yaklaşık 11 TW’ı (~ %84’ü) fosil yakıtlardan saÄŸlanmaktadır. Fosil yakıt kullanımının bu yüksek oranı, hızla artan CO2 konsantrasyonunun temel nedenidir. Atmosferdeki CO2 seviyesini bugünkü seviyelerinde tutmak için (~390 ppm) günümüz fosil yakıt kullanım oranının ~1/3’üne indirilmesi gerekmektedir. DiÄŸer bir deyiÅŸle, fosil yakıt kullanım oranının 11 TW’dan 4 TW’a düÅŸürülmesi saÄŸlanmalıdır. Aradaki 7 TW fosil enerji için alternatif enerji kaynakları olan güneÅŸ kaynaklı fotovoltaikler, fotosentetik mikroorganizmalar, rüzgâr ve diÄŸer imkânlarla saÄŸlanabilecektir.

EÄŸer talep 18 TW’a yükselirse, o zaman 14 TW ikame enerjiye ihtiyacımız olacaktır. Mevcut durumda, bu ikameyi saÄŸlamak için gerekli olan teknobilgisel araçlara sahip olmadığımızdan doÄŸru politika ve hedefi belirleyerek karar vermek için 20 veya 30 yıl geçmesi gerekecektir. 

Ayrıca toplumlar, enerji tüketimi konusunda önlemler almak zorundadırlar. GeliÅŸmiÅŸ ülkeler kiÅŸi başına enerji tüketimlerini 2.000 W indirmeleri ve geliÅŸmekte olan ülkelerin ise bu seviyeyi aÅŸmadan yaÅŸam standartlarını iyileÅŸtirmeleri gerekmektedir (Rittmann, 2013).

3. YENÄ°LENEBÄ°LÄ°R ENERJÄ° KAYNAKLARI
Yenilenebilir enerjinin tüm ana kaynağı, dünyanın yüzeyinde bol olan güneÅŸ ışığıdır. GüneÅŸ enerjisi, dünyaya 173.000 TW ya da fosil yakıt kullanımından yaklaşık 16.000 kat daha fazla oranda ulaşır.

GüneÅŸ ışığı enerjisini çeÅŸitli ÅŸekillerde yakalayabiliriz; yeryüzüne düÅŸen su, rüzgâr, okyanus akıntıları, fotovoltaikler, güneÅŸ ısısı ve biyokütle. Atıksu arıtma, son kategori, yani biyokütle içinde deÄŸerlendirebilir. 

4. FOTOSENTEZ, BÄ°YOKÜTLE VE BOÄ° 
Bitkiler, algler ve bakteriler bir dizi moleküler anten ve fotosistemler kullanarak görünür ve yakın kızıl ötesi radyasyonu yakaladıklarında fotosentez yapabilirler (Madigan ve diÄŸ., 2003). Kendilerini sentezlemek ve devam ettirmek için enerjiyi kullanırlar. Fotosentez stratejilerinin detayları ile fotosentez türleri arasında az fark olsa da temel ÅŸekil (pattern) aynıdır. En bilinen fotosentez türü oksijenli fotosentez olup, temel ÅŸeklin iyi bir örneÄŸidir.

Tüm yaÅŸam, elektronların yüksek enerjili durumdan düÅŸük enerjili bir duruma aktarılmasına baÄŸlıdır. Organizmalar elektronların transferinden enerji toplarlar ve bu enerjiyi büyümek için kullanırlar. Oksijenik fototrofların elektron vericileri, elektronları çok düÅŸük enerjili bir halde saÄŸlayan H2O’dur. Böylece, fototroflar, elektronların (e-1) enerji düzeylerini, protonlardan (H+) ayırdıklarında ve oksijen (O2) üretirken enerji seviyesini artırmak için güneÅŸ ışığında yakalanan enerjiyi kullanırlar.

Yazının devamını e-dergi'den okumak için lütfen tıklayınız...