Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 184. Sayı (Kasım 2023)

50 SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • Kasım / 2023 güneş panelleriyle bağlantılı piller, cihazın hiç durmaksızın gece gündüz çalışabilmesini sağlıyor. Araştırmacılar, ürettikleri prototip cihazla Mojave Çölü’nde yaptıkları testler sırasında, kullanılan her bir kilogram MOF başına bir günde 0,7 litre su elde etmeyi başarmışlar. Hava sıcaklığının 25˚C’nin üzerinde, havadaki nem oranının da %7 civarında olduğu en kurak günlerde bile cihaz her bir kilogramMOF başına 0,2 litre su üretmeyi başarmış. Araştırmacılar daha nemli ortamlarda her bir kilog- ram MOF başına günde 1 litre civarında su elde etmenin mümkün olabileceğini belirtiyorlar. Örneğin mikrodalga fırın büyüklüğünde bir cihazla günde 7-10 litre, ufak bir buzdolabı büyüklüğünde bir cihazlaysa günde 200-250 litre su üretmek mümkün olabilir. Prof. Dr. Yaghi, geliştirdikleri cihazın endüstriyel ölçekte üretimini ve satışını yapmak için bir şirket kurmuş. Yakın gelecekte mikrodalga büyüklüğünde su toplayıcıları üretip satmayı planlıyorlar. Şirketin bir diğer amacıysa birkaç yıl içinde güneş panellerinden ve şebeke elektriğinden enerji alarak çalışan, günde 20.000 litre su üretebilecek devasa bir tesis kurmak. Atmosferdeki su miktarı dünyadaki nehir ve göllerdeki tüm tatlı suyun 6 katı olduğu dikkate alındığında bu tür bir yenilik dünyanın su kıtlığı sorununa çözüm sağlama potan- siyeline sahiptir. Hidrojeller, zeolitler veya tuzlar gibi diğer malzemeler düşük nemli koşullarda yeterli enerji verimliliği ve yüksek kapasite sağlayamazlar. MOF teknolojisi, içme suyundan tarıma kadar her türlü su kıtlığı sorunuyla etkili bir şekilde başa çıkmak için güçlü bir araç haline gelebilir. Bu yenilikçi teknoloji, suyun bol ancak temiz suyun nadir olduğu bölgelerde saf su elde etmek için de kullanılabilir. Su kaynaklarının sürdürülebilirliği için bu tür gelişmeler, gelecekte yaşam için önemli bir rol oynayabilir. Özel olarak tasarlanmış MOF’ler toplumun iklim değişikliğiyle başa çıkmasına ve iklim değişikliğine uyum sağlamasına yardımcı olabileceğini gösteriyor. College of Computing, Data Science ve Society’nin Bakar Institute of Digital Materials for the Planet (BIDMaP) uzmanları, veri bilimi ve makine öğrenimini kullanarak bu molekülle- rin, malzemelerin ve cihazların tasarımını hızlandırmaya ve ölçeklendirmeye çalışıyor. BIDMaP’ın eş direktörü Yaghi, “Yaptığımız şey, cihazın verimli ve uyumlu çalışması için molekülün ve malzemenin yapılandırılması, cihazın tasarımı, verimliliği ve performansı olmak üzere bileşenleri birbirine bağlayan dijital inovasyon döngüsü adını verdiğimiz bir yöntem yaratmaktır. Tüm bu unsurlar birbirine bağlıdır ve en yüksek performansı elde etmek için her bir parçanın optimize edilmesi gerekmekte- dir.” dedi. Bu çalışmalar, gelecekte iklim değişikliğiyle müca- delede ve su kaynaklarına erişim konusundaki zorlukların üstesinden gelmede önemli bir rol oynayabilir. Toplumların ihtiyaç duyduğu verimli ve sürdürülebilir çözümleri sunarak, bu tür araştırmalar insan hayatını olumlu yönde etkileyebilir. Sistem Nasıl Çalışıyor? Sistem, solar bir soğurucu ve yoğunlaştırıcı plaka arasına sıkıştırılmış ve özel olarak tasar- lanmış, yaklaşık 900 gram ağırlığında MOF kristaliyle çalı- şıyor. MOF su buharı gibi gazları tutabilen mikroskobik, gözenekler ağı oluşturuyor ve bu sayede oda sıcaklığında gözeneklerde su buharı toplanıp sıcaklık yükseldiğinde su kaçıyor. Ekibin prototipinde, bir MOF-801 tabakası bulun- makta, bu tabaka; Gölgede bırakılır böylece havadaki su buharını toplar. Doğrudan güneş ışığına maruz kaldığında ısınır ve su buharı alttaki bölmeye kaçar. Bölmedeki yoğun- laştırıcı, buharı soğutarak içme suyu haline dönüştürür. Bu işlemin tamamı yaklaşık 2 saat sürüyor. Ne Kadar Su Üretiyorlar: MOF’un dikkat çeken bir özel- liği, atmosferik buharı yakalayarak suyunun %85-%90’unu içme suyu olarak elde edebilmesi ve son derece verimli bir şekilde su toplamasıdır. 2019 yılında yayınlanan bir çalış- mada; Hanikel ve arkadaşları %32 bağıl nemde ve 27°C’de Al-MOF-303 kullanılarak günde 1 kg MOF başına 1,3 litre su üretme kapasitesine ulaştılar. Logan ve arkadaşları 2020 yılında aynı şartlarda Zr-MOF-808 ile 8,66 litre su üretebil- diler. Yaghi ve ekibi tarafından 2017’de Science dergisinde yayınlanan çalışmalarında enerjisini güneşten sağladıkları teknoloji MOF-801’den 2,8 litre su elde ettiler. 2023’te yayınlanan çalışmalarında ise bu cihazı taşınabilir boyuta getirdiler ve bu teknoloji ile 1 kg MOF-303 başına 285 grama kadar su toplayabilmişlerdir. Ayrıca, MOF uzun ömürlü bir yapıya sahiptir ve yıllarca kullanılmaya devam edebilir. Kul- lanım ömrü sonunda ise sürdürülebilir bir şekilde sökülüp geri dönüştürülebilir. Yaghi’nin geliştirdiği cihaz, güneş enerjisi ile çalıştığı için ek güç kaynaklarına ihtiyaç duymaz ve çevre dostudur. Bu Prof. Dr. Omar Mwannes Yaghi TEKNİK