Illinois Üniversitesinde yapılan sera gazı emisyonlarını azaltmaya yönelik alternatif yakıt üretme çalışmalarında petrol yerine geçebilecek yeni bir yakıt üretildi. Tarım ve Biyoloji Mühendisliği Kurucu Profesörü Yuanhui Zhang öncülüğündeki araştırma grubu, atık gıdaları hidrotermal sıvılaştırma (Hydrothermal Liquefaction HTL) yöntemiyle rafine edilmeye hazır biyolojik yağa dönüştüren yeni bir yöntem geliştirdi.
Ham madde tedariği sürdürülebilir yakıt üretimindeki önemli kısıtlamalardan biri olarak görülüyor. Araştırma grubu, kentsel gıda atıklarını ham madde olarak kullanarak bu kısıtlamaları aşmayı ve döngüsel bir biyoekonomi oluşturmayı hedefliyor. Nature Sustainability’de yayınlanan çalışma gıda atıklarından elde edilen yakıtın geleneksel jet yakıtıyla karıştırılarak kullanılabileceğini gösteriyor.
Atık sular da ham madde olarak kullanılabilir
Hidrotermal sıvılaştırma ile doğada milyonlarca yılda üretilen petrol oluşturma süreci laboratuvar ortamında simüle edilerek çok daha kısa bir süre içerisinde gerçekleştirilebiliyor. Yüksek sıcaklık ve basınç altında işlenen biyolojik materyaller rafine edilmeye hazır biyolojik ham yağa dönüştürülüyor. Geleneksel piroliz süreçlerinden farklı olarak hidrotermal sıvılaştırmanın ıslak atıklar üzerinde de çalışması kanalizasyon çamuru gibi yüksek nem içeren maddelerin kurutma maliyeti ve enerji kaybı olmaksızın işlenmesine de olanak tanıyor. Bu durum yalnızca kentsel gıda atıklarının değil, aynı zamanda arıtılmış atık suların da ham madde olarak kullanılmasının önünü açıyor. Elde edilen biyolojik ham yağ katalizörler yardımıyla rafine edilerek jet yakıtı standartlarına uygun hale getiriliyor.
Doğada çürüyerek metan ve C02 salınımına yol açan atık gıdaların yeni bir ham madde kaynağına dönüştürülmesi aynı zamanda mevcut su altyapısının da enerji üretimine dahil edilmesi döngüsel sürdürülebilirliği sağlıyor. Bunun yanı sıra HTL sürecinde toksik ancak besin açısından güçlü bir HTL-AP (HTL aqueous phase) isimli bir yan ürün çıkıyor. Bu ürünün elektrokimyasal yöntemlerle arıtılması ve besinlerin doğaya tekrar kazandırılması ile döngüsel biyoekonomi destekleniyor. HTL-AP’nin arıtılması projenin çevresel ve ekonomik sürdürülebilirliği açısından kritik rol oynuyor. Ancak mevcut EC (electrochemical) arıtma teknolojisinin yüksek maliyetleri sebebiyle litre başına üretim maliyetinin neredeyse üç kat arttığı belirtiliyor. Araştırmacılar gelecekte teknolojik ilerlemeler ile birlikte bu maliyetin düşeceğini öngörüyor.
Yakıt tek başına yeterli değil
Araştırmanın liderlerinden aynı zamanda Tarım ve Biyoloji Mühendisliği Bölümü Kurucu Profesörü Zhang, Amerikan Test ve Malzeme Derneği ve Federal Havacılık İdaresi tarafından belirlenen endüstri standartlarına sürdürülebilir havacılık yakıtı ile tamamen uygunluk sağlamanın zor olduğunu söylüyor. Belirlenen standartlara erişmek için SAF (sürdürülebilir havacılık yakıtı) yüzde 50 oranında geleneksel fosil yakıtlarla karıştırılıyor. TechXplore’un aktardığına göre, bu karışımı otomobillerde kullanılan etanol-fosil yakıt karışımına benzeten Zhang, “Testlerimiz yüzde 50-50 oranındaki bir karışıma dayanmaktadır; dolayısıyla, normal yakıtla yüzde 10 veya 20 oranında SAF karışımı kullanmak kesinlikle mümkün olacaktır.” diyerek güncel motor teknolojilerinde bu karışımın çalışacağını vurguluyor.
Lojistik açıdan gıda atıklarının toplanması ve sürdürülebilir biyoekonominin yararına kullanılmak üzere tesislere taşınması projenin önündeki zorluklardan biri olsa da bu çalışma, kentsel organik atıkların sürdürülebilir havacılık yakıtına dönüştürülmesinin teknik olarak mümkün ve çevresel açıdan faydalı olduğunu ortaya koyuyor. Araştırmacılar projenin gelecekte küresel ısınma başta olmak üzere birçok çevre sorununa fayda sağlayabileceği belirtiliyor.
Kaynak: Nature Sustainability