Tofu ve Peynir Atığından Karbon Yakalayan Boncuklar

Hızlı Erişim / İçindekiler

• Karbon Yakalama İçin Yeni Bir Malzeme
• Gıda Atıkları Nasıl CO₂ Tutuyor?
• Düşük Enerjiyle Çalışan Bir Sistem Mümkün mü?

Atmosferdeki karbondioksit miktarının azaltılması, iklim değişikliğiyle mücadelede en çok üzerinde durulan başlıklardan biri. Emisyonların düşürülmesi tek başına yeterli görülmediği için, havadaki karbondioksiti doğrudan çekebilen teknolojilere yönelik yatırımlar da hız kazandı. Son yıllarda geliştirilen doğrudan hava yakalama sistemleri belirli başarılar elde etmiş olsa da yüksek enerji tüketimi ve maliyet gibi sorunlar hâlâ çözülmüş değil.

İsviçre'deki ETH Zurich araştırmacıları ise oldukça sıra dışı bir çözüm ortaya koydu. Peynir üretiminden geriye kalan peynir altı suyu ile tofu üretiminde ortaya çıkan protein bakımından zengin atıklar kullanılarak geliştirilen biyolojik boncuklar, havadaki karbondioksiti yakalayabiliyor. Üstelik bu işlem için mevcut teknolojilerin çoğunda olduğu gibi yüksek sıcaklıklara ya da enerji yoğun sistemlere ihtiyaç duyulmuyor.

Çalışmanın sonuçları, gıda endüstrisinin atık olarak gördüğü malzemelerin iklim teknolojilerinde değerlendirilebileceğini gösteriyor. Aynı zamanda atık yönetimi ile karbon yakalama süreçlerini tek bir döngü içinde birleştiren yeni bir yaklaşımın da kapısını aralıyor.

Karbon Yakalama İçin Yeni Bir Malzeme

Doğrudan hava yakalama, atmosferde oldukça düşük yoğunlukta bulunan karbondioksiti özel malzemeler yardımıyla tutma prensibine dayanıyor. Günümüzde kullanılan sistemlerin büyük bölümü sentetik kimyasallar içeriyor ve yakalanan CO₂'nin yeniden serbest bırakılması için yüksek sıcaklıklarda işlem yapılması gerekiyor. Bu durum hem enerji maliyetlerini artırıyor hem de sistemlerin yaygınlaşmasını zorlaştırıyor.

ETH Zurich ekibi bu soruna farklı bir açıdan yaklaştı. Araştırmacılar, peynir ve tofu üretiminde ortaya çıkan proteinleri kullanarak amiloid fibril adı verilen uzun lifsi yapılar elde etti. Daha sonra bu yapılar potasyum hidroksit ile birleştirilerek gözenekli boncuklara dönüştürüldü.

Yaklaşık yarım santimetre ile bir santimetre arasında değişen bu boncuklar sünger benzeri bir yapıya sahip. İçerdikleri potasyum hidroksit sayesinde havadaki karbondioksitle kimyasal reaksiyona girerek karbonu bünyelerinde depolayabiliyorlar.

Bu yaklaşımın dikkat çekici yönlerinden biri, ham madde olarak ekonomik değeri düşük atıkların kullanılması. Gıda üretim süreçlerinde ortaya çıkan proteinli sıvıların önemli bölümü çoğu zaman değerlendirilmeden bertaraf ediliyor. Yeni sistem ise bu atıkları işlevsel bir iklim teknolojisine dönüştürüyor.

Araştırmacılar, bu tür uygulamaların yalnızca karbon azaltımına katkı sunmakla kalmayacağını, aynı zamanda döngüsel ekonomi anlayışını da güçlendireceğini düşünüyor.

Gıda Atıkları Nasıl CO₂ Tutuyor?

Boncukların çalışma prensibi oldukça basit. Havadaki karbondioksit, malzemenin içindeki potasyum hidroksit ile temas ettiğinde hidrojen karbonat oluşuyor. Böylece CO₂ gazı atmosferden uzaklaştırılarak katı formda tutulmuş oluyor.

Laboratuvar testlerinde elde edilen sonuçlar araştırma ekibini şaşırttı. Bir gram malzeme yaklaşık 97 miligram karbondioksit yakalayabildi. Araştırmacılara göre bu değer, günümüzde kullanılan bazı doğrudan hava yakalama teknolojilerinden yüzde 10 ila yüzde 50 arasında daha yüksek performansa karşılık geliyor.

Teorik hesaplamalara göre yalnızca bir kilogram protein bazlı boncuk, tek çalışma döngüsünde yaklaşık 100 gram karbondioksiti atmosferden çekebilecek kapasiteye sahip.

Çalışmanın öne çıkan başka bir yönü ise yakalanan karbonun serbest bırakılma yöntemi. Geleneksel sistemlerde bu işlem için yoğun enerji harcanırken yeni yöntemde boncuklar oda sıcaklığında hafif asidik ve bazik çözeltilerle sırayla temas ettiriliyor. Yaklaşık on dakika süren bu işlem sırasında karbonu tutan bağlar çözülüyor ve karbondioksit toplanabiliyor.

Bu sayede yüksek sıcaklık ihtiyacı ortadan kalkıyor. Enerji tüketimindeki düşüş ise teknolojinin ekonomik açıdan daha ulaşılabilir hale gelmesini sağlayabilir.

Düşük Enerjiyle Çalışan Bir Sistem Mümkün mü?

Karbon yakalama teknolojilerinin geleceğini belirleyecek en önemli unsur, laboratuvar ölçeğindeki başarıların sanayi ölçeğine taşınabilmesi. ETH Zurich ekibi de bu sorunun farkında. Şu ana kadar yapılan deneylerde yalnızca birkaç gram malzeme kullanıldı ve yaklaşık 50 gram karbondioksit toplandı.

Buna rağmen araştırmacılar sonuçların umut verici olduğunu düşünüyor. Çünkü kullanılan malzemeler toksik değil, gıda sınıfı bileşenlerden oluşuyor ve uzun süre kararlılıklarını koruyor.

Deneylerde boncuklar 30 kez karbon yakalama ve bırakma döngüsüne tabi tutuldu. Bu süreç boyunca performansta belirgin bir düşüş görülmedi. Araştırmacılar malzemenin birkaç bin döngü sonrasında yenilenmesi gerekebileceğini tahmin ediyor.

Malzemenin kullanım ömrü sona erdiğinde ise tamamen biyolojik yapısı sayesinde yeni bir avantaj ortaya çıkıyor. Boncuklar tarımsal gübre olarak değerlendirilebilir ya da biyoyakıt üretiminde kullanılabilir. Böylece sistem yalnızca karbon yakalamakla kalmıyor, kullanım sonrasında da ekonomik değer üretmeye devam ediyor.

Ekibin gerçekleştirdiği yaşam döngüsü analizleri de dikkat çekici sonuçlar verdi. İlk değerlendirmeler, bu yaklaşımın mevcut karbon yakalama teknolojilerine kıyasla daha düşük çevresel etki oluşturabileceğini gösteriyor.

Henüz ton başına karbon yakalama maliyeti hesaplanmış değil. Ancak araştırmacılar, düşük enerji ihtiyacı ve bol miktarda bulunan atık hammaddeler sayesinde maliyetlerin mevcut sistemlerden daha aşağıda olacağını düşünüyor. Eğer büyük ölçekli testler de başarılı sonuç verirse, bugün atık olarak görülen tofu ve peynir yan ürünleri gelecekte atmosferden karbon temizleyen önemli araçlardan biri haline gelebilir.

Kaynak: ScienceDaily Scientists turn tofu and cheese waste into tiny CO2-catching beads

BilimBox Yorumu: Karbon yakalama teknolojileri yıllardır gündemde olsa da en büyük sorun maliyet ve enerji tüketimi oldu. Bu çalışmanın dikkat çekici tarafı, çözümün ileri teknoloji malzemelerden değil, çoğu zaman ekonomik değeri düşük kabul edilen gıda atıklarından gelmesi. İklim teknolojilerinde son dönemde sıkça konuşulan kavramlardan biri kaynak verimliliği. Bir malzemenin yalnızca görevini yerine getirmesi değil, üretiminden kullanım sonuna kadar çevresel yükünün düşük olması bekleniyor. Protein bazlı bu boncuklar tam da bu noktada farklı bir yerde duruyor. Atıkların değerlendirilmesi, düşük enerji ihtiyacı ve biyolojik olarak parçalanabilmeleri tek başına önemli avantajlar. Elbette laboratuvar başarısının sanayiye taşınması her zaman kolay olmuyor. Ancak burada dikkat çeken nokta, sistemin mevcut endüstriyel süreçlerle uyumlu görünmesi. Eğer büyük ölçekli uygulamalarda da benzer performans elde edilirse, karbon yakalama teknolojilerinin maliyet yapısında önemli değişiklikler yaşanabilir. İklim krizine tek bir çözüm bulunmayacak. Fakat bu tür çalışmalar, farklı sektörlerden çıkan atıkların beklenmedik alanlarda değer kazanabileceğini göstererek geleceğin sürdürülebilir üretim anlayışına somut örnekler sunuyor.