Alpkan Koç
Başak Nur GÖKÇAM
[email protected]
Birleşmiş Milletler (BM) verilerine göre küresel ölçekte 2,2 milyar insan hâlâ güvenli içme suyuna erişmekte sıkıntı yaşıyor. Kuraklık riskinin her geçen gün giderek arttığı günümüzde, bu durumla mücadele etmek için deniz suyunu arıtma sistemleri stratejik bir yatırım alanına dönüşmüş durumda. Fakat geleneksel ters ozmoz ve termal damıtma teknolojileri, yüksek enerji tüketiminin yanı sıra ekosistemlere zarar veren yüksek konsatrasyonlu sıvı tuzlu su atığı ürettiği için endişelerin odağında yer alıyor.
Bu soruna çözüm bulmak için harekete geçen Rochester Üniversitesi Optik Enstitüsü’ndeki araştırmacıları yeni bir sistem geliştirdi. Journal of Materials Chemistry A’da yayımlanan Araştırmaya optik ve fizik profesörü ve Rochester Üniversitesi Lazer Enerji Laboratuvarı’nda kıdemli bilim insanı olan Chunlei Guo liderlik etti.
Guo liderliğinde geliştirilen sistemde femtosaniye lazer teknolojili yeni nesil güneş enerjili sistem ise deniz suyunu tatlı suya dönüştürürken, zararlı tuzlu su üretmek yerine kalan tuzun neredeyse tamamını katı halde uzaklaştırıyor. Güneş enerjisiyle çalışan ve kendi kendini temizleyen bu teknoloji, lityum gibi değerli mineralleri de geri kazanarak, tuzdan arındırma atıklarını potansiyel olarak faydalı bir kaynağa dönüştürebilecek.
“Güneş enerjili sistemler iyi performans gösteriyor”
Çalışmaya ilişkin açıklamada bulunan Optik ve Fizik Profesörü Chunlei Guo, “Daha önceki güneş enerjili termal tuzdan arındırma sistemleri, su ve sodyum klorürden yapılan basitleştirilmiş yapay deniz suyu kullanılarak yapılan laboratuvar deneylerinde genellikle iyi performans göstermişti” dedi.
Su buharlaştığında sodyum klorür kristalleştiğinde, nispeten taneli ve gözenekli bir yapı oluşturma eğiliminde olduğunun belirtildiği çalışmada, suyun bu kristallerin içinden geçmeye devam ederek biriken tuzu çözmeye ve yüzeyin temizlenmesini kolaylaştırmaya yardımcı olduğu belirtildi. Gerçek deniz suyunun çok daha karmaşık bir yapıda olduğuna dikkat çekilen araştırmada, sodyum klorüre ek olarak, magnezyum, kalsiyum ve diğer birçok çözünmüş madde içerir. Bu bileşiklerin bazıları, çok daha az gözenekli olan sert, yoğun tortular halinde kristalleşebileceği ifade edildi. Söz konusu durum ise duş başlığının veya çaydanlığın içinde zamanla biriken mineral tortusuna benzetildi.
Bu birikintiler arttıkça, suyun artık yüzeyde serbestçe akamadığı, bunun da verimliliği düşürerek sonunda sistemi tıkadığını söyleyen Guo ekibi, bu sorunun üstesinden gelebilmek için tuzların ve minerallerin aktif bölgeden uzaklaştırılması ve inatçı bir kabuk oluşturmaması için siyah metalde mikroskobik oluklar tasarladı.
Kahve halkası etkisinden yararlanıldı
Araştırmacılar ayrıca kahve halkası etkisi olarak bilinen tanıdık bir fiziksel olgudan da yararlandıklarını belirttiler. “Bir yüzeye kahve damlattığınızda, sonunda su buharlaşır ve dış kenarda yoğunlaşmış kahve parçacıklarından oluşan bir halka kalır,” diyen Guo “Tuzları pasif bölgeye taşımak için aynı prensibi kullanıyoruz” bilgisini verdi. Çalışma kapsamında, Pasifik, Atlantik ve Hint Okyanuslarından toplanan gerçek deniz suyu kullanılarak, teknik test edildi. Bu deneylerde, yüzey etkili bir şekilde kendini temizlerken tatlı su üretti ve kalan tuzları daha sonra toplanabilecekleri pasif bölgeye yönlendirdiler ve bu mineral birikiminin panelin tuzdan arındırma verimliliğini düşürmediği kaydedildi. Araştırmanın, Ulusal Bilim Vakfı, Bill & Melinda Gates Vakfı ve Dünya Çapında Üniversiteler Ağı tarafından desteklendiği bildirildi.
Tuzlu sudan lityum geri kazanımı
Ekip, Büyük Tuz Gölü’nden alınan örnekleri kullanarak, tuzdan arındırma işleminden sonra geride kalan tuzlarda bulunan lityumun yaklaşık yüzde 50’sini geri kazanmayı başardı. Bu sonuç, tuzdan arındırma tesislerinin sadece içme suyu üretmekten daha fazlasını yapabileceği olası bir geleceğe işaret ediyor. Aksi takdirde atık sularında hapsolacak olan ticari açıdan değerli malzemeleri de geri kazanabilirler. Henüz başlangıç aşamasında olan teknolojiye ilişkin konuşan Optik ve Fizik Profesörü Chunlei Guo, “Yeryüzünden lityum çıkarmanın enerji ve çevre açısından çok zorlayıcı olduğu kanıtlandı. Bu nedenle lityumu doğrudan tuzlu sudan çıkarmak gelecekte çok önemli bir yol olabilir” dedi.
Arındırma atıkları faydalı malzemeye dönüşecek
Tekniğin bir diğer önemli avantajı ise su uzaklaştırıldıktan sonra tuzun başına gelenlerde ortaya çıktı. Sistem, arıtılması veya deşarj edilmesi gereken konsantre sıvı tuzlu su üretmek yerine, çözünmüş tuzların neredeyse yüzde 100’ünü katı halde çıkardı. Bu malzemenin, atık ürün olmaktan ziyade potansiyel bir kaynak haline gelebileceği, hatta bir kısmının sofra tuzu olarak kullanılabilirken, daha değerli mineraller de geri kazanılabileceği belirtildi.
