Geleceği Silisyum mu? Karbon mu? şekillendirecek! Bitkilerden elektrik enerjisi elde edilebilir mi?

Merhaba:
Bugün Facebook’a bakarken eski öğrencilerimden sayın Uğur Umutluoğlu’nun gönderdiği bir resim uzun süredir yazmayı düşündüğüm bu yazı yazıyı yazmama neden oldu. Resim bana güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde etmede geldiğimiz noktayı göstermesi açısından çok anlamlı geldi.

Güneş pilleri, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları 100 cm2 civarında, kalınlıkları özellikle en yaygın olan silisyum güneş pillerinde 0.2 – 0.4 mm arasındadır.

Resim üzerinden konuşmaya devam edecek olursak, yakın bir gelecekte bu tür güneş pilleri giyilebilir hale gelebilirler ve cebimize koyduğumuz herhangi bir cihazın hiçbir zaman pili bitmeden kullanımımıza hazır olabilir (havalar güneşli olduğu sürece). Tam bu nokta da benim aklıma organik sistemlerle yukarıda örneğini konuştuğumuz inorganik sistemlerden hangisinin gelecekte daha çok tercih edileceği sorusu geldi? Organik gurubunda yer alan canlı sistemleri kullanarak bu tür bir enerji dönüştüren sistem düşünülebilir mi?. Bitkileri düşündüğümüzde “Fotosentez” yapan bitkiler yaşamları boyunca güneş enerjisinden elde ettikleri enerjiyi kimyasal enerjiye çevirerek hem yaşamsal faaliyetlerini sürdürmekte hem de besin olarak kullandıkları/kullandığımız karbonhidratları (basitçe şeker diyebiliriz) sentezlemektedirler. Bu enerji dönüşümünü güneş enerjisi—-> kimyasal enerji olarak söyleyebiliriz. Elde edilen enerji ATP (Adenozin tri fosfat), NADPH olarak depolanmakta ve canlı ne zaman enerji ihtiyacı olursa 3 fosfat bağından birini kırarak ortaya çıkan enerjiyi kullanarak sağlamaktadır. Sonuç olarak güneş enerjisi “Fotosentez” yapabilen canlılar için masrafsız enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır (aynı zamanda tertemiz enerji, işlem sonucunda oksijen verilmekte) 🙂 Tam bu noktada, neden bu sistem evlerimizin ısıtmasında, soğutulmasında, diğer elektrik enerjisi isteyen etkinliklerin sürdürülmesinde kullanılmasın? “Fotosentez” yapan canlılar neden bu enerji üretiminde kullanılmasın diye bir soru sorsam? cevabı çok kolay olmayacaktır sanırım. Nedenine gelince, insanoğlu olarak günümüzde “Teknolojik araç gereç” olarak kullandığımız bütün yapılar ne yazık ki inorganik malzemeler kullanılarak elde edilmiştir. Güneş pillerinin temel malzemesi olan Silisyum bunların en şöhretli olanıdır. Bilgisayar diye nitelediğimiz yapıların temelinde de silisyum tabanlı çipler kullanılmaktadır. Organik olarak adlandırdığımız canlılar ise Karbon tabanlıdır. Bu iki element doğada yaygın olarak bulunmaktadır. Kısaca bilgi vermek için her ikisinin kimyasal bağ yapma özelliklerine baktığımızda;

Birbirlerine çok benzediklerini söylemek çok iddialı olmayacaktır. Birbirlerine bu kadar benzeyen iki yapıdan doğa canlılar için Karbonu kullanırken, en büyük insan buluşlarında Karbon yerine Silisyum tercih edilmiştir. Bu tercihler sonucunda olanlara baktığımızda ise, günümüz teknolojik cihazlarının temelini oluşturan bilgisayarlar ikili bir sistemle kodlanabilirken (binary) canlılar 4’lü bir kodlama sistemine göre kodlanmaktadır (DNA, RNA) İkili sistemle kodlanan cansız yapılar ancak sayısal verileri anlayabilirken 4’lü sistemle kodlanan canlılar analog elektrik sinyallerini anlayabilmekte ve yorumlayabilmektedirler. Canlı sistemler bu 4’lü kodlama sistemini kullanarak kendi benzerlerini hatasız olarak üretebilmekte, ve mutasyonlar yoluyla da sürekli olarak ortam koşullarına uygun değişimler geçirerek evrimleşmektedirler. Henüz, en küçük canlı özelliği gösteren bir varlığı silisyum tabanlı olarak üretebilmiş değiliz. Aslıda bunun için daha çok uğraşmamız gerekecek gibi, canlıların yaşı göz önüne alındığında arkasında 3.5 milyar yıl gibi bir tecrübenin olduğunu hatırlamak faydalı olacaktır.

Bu bilgileri göz önüne aldığımızda önce seçim konusunda radikal bir dönüşüm gerekecek gibi görünüyor silisyum yerine karbon tabanlı sistemlere dönüş 🙂 eğer bu gerçekleşebilirse o zaman şöyle hayaller kurabiliriz. Canlılar tarafından üretilen elektrikle aydınlatılan şehirler. buzdolapları, klimalar, bu elektriği kullanarak pillerini doldurduğumuz arabalar vb. 🙂

Ek olarak, wireless iletişim yerine feremon tabanlı iletişim. Böcekler bu yöntemle kilometrelerce uzaktan birbirleriyle iletişim kurabiliyorlar. Arılar polenlerin yerini birbirlerine adresleyebiliyorlar. Bu tür bir iletişim sayesinde bugünlerde maruz kaldığımız birçok zararlı etki ortadan kalkacaktır 🙂

1990’lı yılların sonundaki derslerimde öğrencilerle gelecekten konuşurken bir zaman sonra silisyum tabanlı çiplerin yerine karbon tabanlı çiplerin alacağını (adı için de ZENTIUM diye bir adlandırmam olmuştu) çocuklara doğumlarından itibaren bu çiplerin takılacağını bu çipler sayesinde kablosuz? iletişim sağlanırken düşünme aktarma, beyin okuma dahil (çipi hacklenenler? :-)) aklımızda şuan olamayan birçok şeyin gerçekleşebileceğini konuştuğumuzu hatırlıyorum. Aslında, doğa bu konudaki alıştırmalarına/araştırmalarına devam ediyor, Bacterial rhodopsin’den yola çıkarak insan gözündeki rodopsin’e kadar ışığa duyarlı yapılar ışık enerjisiyle işler yapmaktalar. Kim bilir, yakın bir gelecekte bu proteinler kullanılarak güneş enerjisinden bizim istediğimiz yönde gelişmeler olursa sürpriz olmaz.

Saygılarımla,