Onu 30 yıldan uzun bir zaman önce, Potomac Nehri’nin çamurlu kıyılarında saklıyken bulmuşlardı. Bu ilginç “çökelti canlısı“, bakterilerde daha önce görülmeyen şeyleri yapıyordu.
Geobakter cinsine ait olan bu alışılmadık mikrop, oksijen yokken manyetit üretebilmesiyle dikkat çekmişti. Fakat bilim insanları zamanla, elektrik ileten bakteriyel nanotel gibi başka şeyler de yapabildiğini bulmuştu.
Araştırmacılar yıllardır, bu doğal hediyeden faydalanmanın yollarını arıyordu. Air-gen adını verdikleri bir cihazla, nihayet bunu başarmış olabilirler. Takıma göre bu cihaz, neredeyse havadan elektrik üretebiliyor.
Massachusetts Amherst Üniversitesi’nde çalışan elektrik mühendisi Jun Yao, “Kelimenin tam anlamıyla havadan elektrik üretiyoruz” diyor. “Air-gen, 7/24 temiz enerji üretiyor.”
Bu iddia kulağa abartı gibi gelebilir fakat Yao ve takımının yaptığı yeni bir çalışma; gücünü havadan alan bu jeneratörün, yalnızca etrafındaki havadan nasıl elektrik ürettiğini tarif ediyor. Her şey, Geobakter’in (G. sulgurreducens) ürettiği ve elektriği iletebilen protein nanoteller sayesinde mümkün oluyor.
Air-gen, sadece 7 mikrometre kalınlığında olan ve iki elektrot arasına yerleştirilen; fakat aynı zamanda havaya maruz bırakılan protein nanotellerin meydana getirdiği ince bir tabakadan oluşuyor.
Neme maruz kalan nanotel tabakası, atmosferde bulunan su buharını emebiliyor ve cihaz bu sayede, iki eletrot arasında iletilen sürekli bir elektrik akımı üretiyor.
Araştırma takımı; elektrik yükünün muhtemelen, nanotel malzemesindeki protonların dağılmasını sağlayan nem değişiminden kaynaklandığını söylüyor.
Çalışmanın yazarları şöyle açıklıyor: “Bu yük dağılımının, biyolojik sistemlerde hareketsiz zar potansiyeline karşı dengeleme sağlayan veya eş karşılık sunan bir elektrik alana sebep olduğu öngürülüyor”
“Temel olarak önceki sistemlerde görülen şeylerden farklı olan ve sürdürülen bir nem değişimi; nanotel cihazında sürekli gerçekleşen bu gerilim çıkışını açıklıyor.”
Keşif, neredeyse kaza eseri olmuş. Yao cihazlarla deney yaparken, cihazların görünürde elektriği tamamen kendi kendilerine ilettiğini farketmiş.
“Nanoteller elektrotlarla belli bir şekilde temas ettiklerinde, cihazların bir akım ürettiğini gördüm” diyor Yao. “Atmosferdeki neme maruz kalmanın gerektiğini ve protein nanotellerin suyu emerek, cihaz boyunca bir voltaj değişimi ürettiklerini buldum.”
Daha önce yapılan araştırmalarda, (grafen gibi) diğer tür nanomalzemeler kullanılarak hidrogerilimsel güç üretilmiş. Fakat bu girişimlerde büyük oranda kısa atımlı ve sadece saniyeler süren elektrik üretilmiş.”
Bunun aksine Air-gen, yaklaşık 0.5 volt kadar sürekli bir gerilim ve santimetrekare başına yaklaşık 17 mikroamperlik bir akım gücü üretmiş. Bu miktar fazla olmasa da; takım, birden fazla cihazın bağlanmasıyla akıllı telefonlar ve diğer kişisel elektronik cihazlar gibi ufak aletlerin şarj olacağı kadar güç üretilebileceğini söylüyor. Üstelik tüm bunlar atık oluşmadan ve ortam nemi dışında başka bir şey kullanılmadan yapılacak (Sahra Çölü gibi kuru bölgelerde bile).
“Nihai hedef, büyük ölçekli sistemler yapmak” diyen Yao; gelecekte bu teknoloji kullanılarak, nanotelin duvar boyasına dahil edilmesiyle evlere elektrik sağlanabileceğini açıklıyor.
“Kablo üretimi için endüstriyel bir ölçeğe ulaştığımız zaman, sürdürülebilir enerji üretimine büyük bir katkı sunacak geniş sistemler yapabileceğimizi umuyorum.”
Görünürde inanılmaz olan bu potansiyeli gerçeğe dönüştürmenin önünde bir engel varsa, o da G. sulgurreducens‘in oluşturduğu nanotellerin sınırlı miktarda olması.
Takım üyesi Derek Lovley’in konuyla ilgili yaptığı bir çalışma, bu sorun için çözüm sunabilir (kendisi, 1980’lerde Geobakter mikropları ilk defa tanımlayan bir mikrobiyolog). Koli basili gibi diğer bakteriler üzerinde genetik mühendislik uygulamak, nanotellerin çok büyük miktarlarda tedarik edilmesini mümkün kılabilir.
“Koli basili bakterisini, protein nanotel fabrikasına dönüştürdük” diyor Lovley.
“Bu yeni ve ölçeklenebilir işlem ile birlikte protein nanotel tedariği, artık bu uygulamaların geliştirilmesinde darboğaz oluşturmayacak.”
Bulgular Nature bülteninde sunuldu.
Yazar: Peter Dockrill/ScienceAlert. Çeviri: Ozan Zaloğlu.
