Kuraklıkla mücadelede yeni teknoloji: Tuz kabuğundan mineral ekonomisine

Başak Nur GÖKÇAM
basaknur.gokcam@dunya.com

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.