Hindi ve Tavuk Dışkılarını Enerji Elde Etmek İçin Kullanabiliriz

İsrail'in Negev çölünde yine sıcak bir gündü ve Ben-Gurion Üniversitesi'nden birkaç araştırmacı bir saha tuvaleti kuruyordu. Esasen, bilim insanlarının taşınabilir tuvaletlerin bile olmadığı ya da bulundukları ekosistemin insan atıklarını ayrıştıramayacak kadar hassas olduğu uzak yerlerde çalışırken kullandığı, asgari düzeyde kolaylık ve geçici bir mahremiyet sağlayan, altında plastik bir torba yuvası olan metal bir çerçeve üstüne yapıştırılmış bir klozettir. Ancak bu durumda, tuvaletin kendisi bir çalışmanın parçasıydı. Araştırma, tuvaletin içeriğine ve insan medeniyetine enerji üretme potansiyeline odaklandı. Basit bir ifadeyle, bilim insan pisliğini kömüre dönüştürebileceklerini görmek istediler.

Tuvalet kurulduktan sonra, birkaç kişi onu kullandı ve dışkılarını torbaya bıraktı. Ekibi atıkları kaynaklara dönüştürmenin yollarına odaklanan Ben-Gurion Çevresel Hidroloji ve Mikrobiyoloji Departmanı başkanı Amit Gross, “Onlara kaka gönüllüleri adını verdik” dedi. Her günün sonunda, toplanan madde mikropları öldürmek ve araştırmacıların çalışmasını güvenli hale getirmek için sterilizatörler ile ısıtıldı. Yüz maskelerine, eldivenlere ve laboratuvar önlüklerine bürünmüş öğrenciler kuru kakayı mekanik bir öğütücüde toz haline getirdi. Gross, "Bir kez toz haline getirildikten sonra çalışmak daha kolay" diye açıklıyor projelerinin zorluklarını. “Bu malzeme insanlar için oldukça itici olabilir. Ama toz haline getirilmiş formda, neyle uğraştığınızı bir nevi unutuyorsunuz.”

Madde koyu kahverengi toza indirgendiğinde, gerçek deneyler başladı. Araştırmacılar kuru tozu suyla karıştırdı, küçük gruplar halinde bölüp bunları yüksek sıcaklık ve basınç altında çalışmak üzere tasarlanmış dokuz adet 50 mililitrelik laboratuvar reaktörüne yükledi ve tüm pislikleri pişirmeye başladı.

Aşçılar en iyi sonuçları elde etmek için tarifler üstünde deney yapmayı sever ve Ben-Gurion araştırmacıları da bir istisna değildi. Çeşitli pişirme süreleri ve sıcaklıkları denediler. Grupları 180C, 210C ve 240C'ye kadar ısıttılar. Kimini 30 dakika, kimini bir saat, kimini iki saat kaynattılar. Yine de, tüm grupların ortak bir yanı vardı, hepsini su ile pişirildiler ama oksijensizdiler.

Hidrotermal karbonizasyon veya HTC olarak adlandırılan bu yöntem, hidrokömür (kahverengi bir su bulamacı ve yanmış karbonatlı biyokütle parçacıkları) üretti. Odun kömürünün ya da kuru biyokütlenin yakılmasıyla elde edilen biyokömürün aksine, hidrokömür suda kaynatılır. Suyu buharlaştırmak için ısı harcanmadığından, bu yöntemin yapılması daha az enerji gerektirir. Gross, "Suyu uzaklaştırmak enerji açısından pahalıdır" diye açıkladı. "Suyu içeride bırakarak ve daha yüksek basınç ve daha düşük sıcaklık kullanarak çok daha az enerji kullanıyoruz."

Bu hidrokömür bulamacının çift kullanımı var. Parçacıklar, kömür benzeri yanma özelliklerine sahip bir toz halinde ayrılabilir ve kömürle çalışan bir elektrik santralinin endüstriyel fırınını beslenebilir. Ya da sıvı, pişirme sırasında hiçbir patojen hayatta kalamayacağından güvenli bir organik gübre olarak kullanılabilir.

Hidrokömürün tıpkı kömür gibi yanmasının nedeni, benzer şekilde oluşmasıdır. Ben-Gurion ekibinin onu oluşturmak için kullandığı koşullar, bir dereceye kadar, yeryüzünde meydana gelen ve fosil yakıtların oluşumuna yol açan jeolojik koşulları taklit ediyor. Fosil yakıtlar adlarını diğer organik maddelerin birçok katmanının altında ölü ve gömülü olan eski organizmaların ve bitkilerin fosilleşmiş kalıntılarına borçludur. Kömür yatakları, dünyanın yoğun ormanlarla kaplı olduğu Karbonifer döneminde yaklaşık 300 milyon yıl önce oluşmaya başladı. Denizler ara sıra ormanlık alanları sular altında bırakıp ağaçları ve bitkileri bataklık sulak alanlarda hapsettiğinde, bitkiler bitki örtüsü katmanlarının altına gömüldü ve bu da turba bataklıklarına dönüştü. Sürekli yığılan bitki katmanları, bitki materyalini yeryüzüne daha derine bastırdı, burada daha yüksek basınç ve sıcaklık, oksijen eksikliği ile birleştiğinde organik molekülleri yavaş yavaş kömür içeren uzun zincirli hidrokarbonlara dönüştürdü.

Gross'un “atık pişirme işine” girişi, kümes hayvanı endüstrisi dışkısıyla başladı. Küresel olarak, dünyadaki kümes hayvanları çiftlikleri, kaynağa bağlı olarak yılda 625 ila 938 milyon ton atık üretiyor. Kanatlı atığı, enerji üretimi için gerekli olan kimyasal elementler olan karbon ve nitrojen bakımından yüksektir. Ve meralara yayılabilen inek gübresine kıyasla, kümes hayvanı gübresi belirli bir yer içinde toplanır. Bu ilgi çekici bir atık şekliydi, bu nedenle ekip yakındaki bir çiftlikten dışkı topladı. Bunları toz haline getirdi ve kuru, ıslak, farklı sıcaklık vb değişkenler ile pişirdi. Projede bir başka araştırmacı olan Vivian Mau, ortaya çıkan hidrokömürün kömüre çok kadar benzer olduğunu kanıtladı ve hemen elektrik üreten tesislere gönderilebileceğini söyledi. Hatta hidrokömür zaten birçok termik santralin tercih ettiği toz kömür şeklindedir. Mau, "Aslında jeneratörleri besleyebilecek çok iyi bir uyum" dedi. Hidrokömür, yemek pişirmek veya ızgara yapmak için tuğla haline getirilebilir, diye ekledi. Ekibi bir gün tavuk kakası barbeküsü yapmak istiyor. Kendi kakasından yapılan hidrokömürün üzerinde bir kuş kızartmak ve onu yemek istiyorlar. Yani teorik olarak, bir Şükran Günü hindisi, ömrü boyunca ürettiği kaka üzerinde kavrulabilir. Ve muhtemelen güzel kokacak, diye düşünüyor Mau. hidrokömür yanarken koku yapmaz, aksine hoş bir aroma üretir. "Kahve kokuyor" dedi Mau. Hindinin kahve gibi kokarak çıkıp çıkmayacağını görmek ilginç olurdu dedi.

Ekibin matematiğine göre, dünyanın kümes hayvanı gübresi, elektrik üretiminde kullanılan kömürün yaklaşık yüzde 10'unun yerini alabilir ve fosil yakıt kullanımını azaltabilir. Ayrıca sıvılar, 19. yüzyılın başarılı kanalizasyon çiftliklerine pompalanmasından farklı olarak ve tamamen patojensiz olarak tarım alanlarına yönlendirilebilir.

Ancak insan kakası, enerji üretme potansiyelinde kuş pisliğini yener. Daha fazla bitki bazlı yemek yiyen kuşların aksine, insanlar çok çeşitli diyetlere sahiptir ve dışkılarında daha fazla yağ üretir ve bu da yanmaya yardımcı olur. Gross, "Çok fazla yağ yiyoruz, bu yüzden muhtemelen yağlı kaka ile sonuçlanıyoruz ve bu onun özelliklerini değiştiriyor" dedi. Bu nedenle insan materyalindeki enerji potansiyelleri tavuk gübresine göre daha yüksektir. Gross, "İnsan atığı, üzerinde çalışılması ilginç bir malzemedir" dedi. Tipik bir gübreden daha umut vericidir ve diğer enerji biçimlerine de "pişirilebilir".

Lina Zeldovich'in The Other Science Dark Matter: The Science and Business to Turning Waste to Wealth and Health adlı kitabından uyarlanmıştır.

Kaynak:
https://www.popsci.com/environment/poultry-poop-energy/