İnsanlar, bitkilerin yapamadığı pek çok şeyi yapabiliyor. Gezebiliyoruz, konuşabiliyoruz, duyabiliyoruz, görebiliyor ve dokunabiliyoruz. Fakat bitkilerin, insanlara göre önemli bir üstünlüğü var: Doğrudan Güneş’ten enerji alabiliyorlar.
Fotosentez adı verilen bu güneş ışığını doğrudan kullanılabilir enerjiye dönüştürme işlemi, yakında insanların da taklit edebildiği bir marifet haline gelebilir. Bu sayede Güneş’in enerjisi temiz, depolanabilir ve verimli bir yakıt olarak toplanabilir. Eğer böyle olursa, temiz enerjide tamamen yeni bir sınır açılabilir. İnsan medeniyetinin tamamının bir yıllık enerji ihtiyacını karşılamaya yetecek kadar enerji, sadece bir saatte güneş ışığı halinde Dünya’ya çarpıyor.
Purdue Üniversitesi Fen Bilimleri Fakültesi’nde biyokimyacı ve fizik profesörü olan Yulya Puşkar, bu enerjiyi bitkileri taklit ederek toplamanın yöntemini bulmuş olabilir.
Rüzgar enerjisi ve fotovoltaik hücreler ile toplanan güneş enerjisi, günümüzde kullanılabilen iki büyük temiz enerji şekli. Yapay fotosentez olan üçüncü bir yöntemin eklenmesi, yenilenebilir enerji manzarasını önemli ölçüde değiştirebilir. Enerjiyi hantal piller olmadan kolayca depolayabilmek, insanların topluma temiz ve verimli şekilde enerji sağlamak kabiliyetini büyük oranda geliştirebilir.
Çevresel etkiler ve komplikasyon etmenleri bakımından hem rüzgar türbinlerinin, hem de fotovoltaiklerin olumsuz tarafları var. Puşkar, yapay fotosentez ile bu güçlüklerin üstesinden gelinebileceğini umuyor.
“Biz ve dünya çapındaki diğer araştırmacılar, erişilebilir enerjiye ulaşmak için inanılmaz derecede sıkı çalışıyoruz” diyor Puşkar. “Zararlı olmayan, kolayca bulunabilen elementlerle oluşturabileceğimiz temiz ve sürdürülebilir enerji… Yapay fotosentezimiz, bizi bu noktaya ulaştırabilir.”
Fotosentez, bitkilerin güneş ışınımını ve su moleküllerini glukoz şeklinde kullanılabilir enerjiye dönüştürdüğü karmaşık bir işlem dansı. Bunu yapmak için ise bir pigmentin (genelde meşhur klorofil) yanısıra proteinler, enzimler ve metaller de kullanıyorlar.
Günümüzde insanların yapay fotosenteze en çok yaklaştığı süreç, bir güneş
hücresinin güneş enerjisini elektriğe dönüştürdüğü fotovoltaik teknolojisi. Fakat
bu sürecin çok verimsiz olduğu ve güneş enerjisinin sadece %20 civarını
yakalayabildiği biliniyor. Diğer taraftan fotosentez, önemli derecede daha verimli:
Güneş’in enerjisinin %60’ını, ilişkili biyomoleküllerde kimyasal enerji şeklinde
depolayabiliyor.
Puşkar’ın grubu, ışığı toplayıp su moleküllerini ayrıştırarak hidrojen oluşturan kendi yapay yaprak örneğiyle bu süreci taklit ediyor. Hidrojen, yakıt hücreleriyle kendi başına bir yakıt olarak kullanılabilir, doğal gaz gibi diğer yakıtlara eklenebilir veya yakıt hücrelerine eklenerek taşıtlardan evlere, küçük elektronik cihazlardan laboratuvar ve hastanelere kadar her şeye güç sağlayabilir. Puşkar’ın, su moleküllerinin fotosentez esnasında ayrışma şekline yönelik son keşfi geçenlerde Chem Catalysis bülteninde yayımlandı.
Yazar: Brittany Steff/Purdue Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
