İnsan Bedeninden Elektrik Üretiliyor
Elektrik enerjisi keşfedildiği günden bu yana insanlığın en fazla yararlandığı ve en vazgeçilmez gereksinimlerinden biri haline gelmiştir. Hemen her teknolojiye kolaylık uygulanabilen elektrik enerjisinin tek dezavantajı taşınabilir olmaması. Piller bu yolla gelen sıkıntılara bir nebze derman olsa da enerji kaynağımızın biz hareket halindeyken de yenilenebilmesi ve bir kabloya bağımlı kalmamamıza kesinlikle engel olamıyor.
Bilinen n klasik şeydir. Elektrik edinmek için fişi şarja takın ya da pil yerleştirin aletinize. Yada güneş panelinden elektrik elde edin. Her ne yaparsanız yapın elektrik için bir kaynağa ihtiyacınız vardır.
Peki elektrik enerjimizi vücudumuzdan elde edebilseydik hayatımız ne kadar kolaylaşırdı. Şimdilik bir hayalden biraz daha yakın. Ancak ilerde çok daha kolay bir yöntem olabilir.
Fransa’nın Grenoble kentindeki Joseph Fourier Üniversitesi’nde, Dr. Serge Cosnier ve ekibi insan vücudundan elektrik üretebilecek bir düzenek kurmayı başardı. Biyoyakıt hücresi adı verilen yeni düzenek, insan vücutta bulunan glikoz ve oksijeni yıkarak elektrik enerjisine çeviriyor. Ekip insan vücudundan elektrik enerjisi üretebilecek düzeneği bir canlı üzeriden deneyerek çalıştırmayı başardı.
Şekerli Besinlerle Şarj Olacak Piller
Eğer her şey yolunda giderse önümüzdeki 10 yıl içinde insan vücudu üzerinde alıcılardan, yapay organlara, pek çok sistem insan vücudundan elde edilen bioyakıt sayesinde çalıştırılabilecek.
İnsan vücudunda enerji üretmek için gereken tek şey biraz fazla glikoz. Yani bir çikolata ve bir gazoz ile pillerimizi şarj edebileceğiz. Bioyakıt hücreleri insan vücuduna nakledilecek yapay organları çalıştırmak içinde yeni bir enerji kaynağı olabilir.
Günümüzde insanın gerçek organları kadar olmasa da çok iyi yapay organlar üretilebiliyor. Bu organlar için en büyük sorun enerji problemi. Örneğin biyonik kollar gerçek eller gibi kullanılamasa da oldukça geliştirilmiş durumda. Ancak bu organların en büyük sorunu enerji problemidir. Bu teknolojide olacak gelişmeler ilerde organların enerjilerini bu bioyakıt hücrelerinden almalarına imkan tanıyabilir. Kalp pili gibi çok küçük cihazlar için piller şimdilik yeterli olabiliyor. Ancak çok daha büyük organların işlerini görebilecek karmaşık cihazların en büyük sorunu enerji problemleri. Kalp piller kalbin ritmini düzenlemek için çok küçük bir akıma ihtiyaç duyar. İnsan vücuduna yerleştirile piller bu işi görse de en fazla 5 yılda bir bu pillerin değişmesi gerekir. Bioyakıt hücreleri sayesinde çok daha büyük ve karmaşık organ düzenekleri enerjilerini yine vücuttan alarak ömürlük olarak kullanılabilecek.
Kalp pili ile yaşayan hastaların, pil nakli yapıldıktan sonra 20 yıl kadar yaşayabildikleri görülmektedir. Ancak bu hastalar 20 yıl boyunca en az 3 defa ameliyat olmak zorundadır. Ancak kalpleri zayıf bu hastaların bünyeleri için bu ameliyatlar çok büyük bir risk taşımaktadır. Bu yüzden hastalar bu ameliyatlara çoğu zaman istekli olmuyorlar. Ayrıca bu tür ameliyatların maliyeti de katlanarak artıyor.
Kol, göz, bacak, böbrek gibi organlar için yapay organlar üretilebiliyor. Ancak bu organlar o kadar yüksek enerji istiyorlar ki günümüz pilleri bu organları yalnızca bir hafta kadar çalıştırabilmektedir. Bu yüzden bu organlarda pil kullanmak mümkün olmuyor. Ayrıca enerji üniteleri bu organları hantal, ağır ve büyük imal etme gerekliliği getirdiğinden bu organların vücut içine yerleştirilmeleri de mümkün olmamaktadır.
İşte bioyakıt hücreleri bu noktada devre giriyor. Bütün bu enerji sorunları insan bedeninde çözülebilirse biyonik yapay organlar insan vücudunda pek çok işi yaparak organ nakillerini kolaylaştırabilir.
Dr. Cosnier ve ekibinin buluşları bütün çalışmalarını yapay organ üretmeye adayan uzmanların en büyük sorunları için bir çözüm olabilir. Enerji Kaynağı Vücuttaki Sıvılar
Yakıt hücreleri enzimleri ile karbon nano teknolojik borucukların baskılanması ile üretiliyor. Aslında çok karmaşık görünen bu sistem basit bir mantığa dayanıyor. Nano borucukların içerisinde iki basit elektrot bulunuyor. Bu elektrotlardan biri glikozdan elektron alıyor. Diğeri ise elektronları oksijen ve hidrojen atomlarına aktararak su meydana çıkmasını sağlıyor.
Bu elektrotlar glikozlu ve oksijenli bir çözeltinin içinde muhafaza edildiğinde bir elektrik devresi oluşturuyor. Bu devre üzerinden bir elektrot üzerinden diğerine elektron taşınması ile elektrik üretimi sağlanıyor. Glikoz ve oksijen insan bedeninin yapı taşlarıdır. Glikoz hemen her besin maddesinde buluna temel bir şekerdir. Dolayısıyla bu piller teorik olarak insan bedeninde bir ömür boyu elektrik üretebilir.
Dr. Cosnier’a göre pil içinde bulunan enerjiyi bitirdiğinde pilinde ömrü dolmuş oluyor. Ancak bioyakıt hücreleri vücutta glikoz ve oksijen bulunduğu müddetçe elektrik üretmeye devam edebilir. Bu maddeler insan vücuduna her zaman bulunur. Bu da süresiz bir enerji kaynağı anlamına gelmektedir.
Bioyakıt hücreleri oluşturarak bunları insan vücudunda bulunan glikoz ve oksijen ile çalıştırma fikri ilk olarak 1970’li yıllarda akıllar geldi. Ancak o dönem ilk prototip bioyakıt pillerinin ürettiği enerji miktarı istenilenin çok altında olduğu için o dönemde bu düşünceden vazgeçildi. Kudüs’te bulunan İbrani Üniversitesi’nde görevli bilim insanı Itamar Willner ve beraberindeki ekip arkadaşları 2002 yılında bioyakıt hücrelerinin yeni teknolojiler ile yeniden üretilmesini sağladılar.
Dünyanın en saygın bilim dergilerinden Science’ta yayınlanan bir makalede Willner biyoteknoloji alanında kat edilen mesafelerin yapay ve protez organları vücut sıvılarından elektrik üreten bioyakıt hücreleri ile çalıştırmanın mümkün olabileceğini yazdı. Son yılarda yaşanan teknolojik ilerlemeler ışığında, insan vücudundan salgılanan ve enzim adı verilen moleküler sıvıların daha iyi analiz edilebilmesine olanak tanımıştır. Enzimler aslında vücutta gerçekleşen kimyasal tepkimelerde katalizör görevi görerek tepkime süresini ve hızını arttıran özellikler göstermektedir. Enzimlerin yapısında bulunan ve glikozdaki elektronları ayırmakta oldukça iyi sonuçlar veren oksitleyici adındaki enzim bileşenin bioyakıt için kullanılabilecek ideal sıvı olduğu anlaşıldı.
Bioyakıt hücreleri şuanda bir kalp pilinin görevini görebilecek kadar elektrik üretebiliyor. Ya da bir mesane kasını hareket ettirebilecek kadar enerji üretebiliyor. Yeni çalışmalar bu enerjiyi 50 kat arttırarak geliştirilecek daha karışık ve büyük yapay organları çalıştırabilecek kadar çok enerji üretmek üzere yoğunlaştırılmış durumda.
Dr Serge Cosnier, Joseph Fourier Üniversitesi bünyesinde yaptığı çalışmalarda bioyakıt hücreleri üzerine araştırmalar yaparken, enzimlerin yönlendirilmesi konusunda da büyük ilerlemeler kaydetti. Ayrıca günümüzde elektrik iletkenliği çok ileri derecede olan karbon nanoborucuklar yapmakta oldukça kolay. Bu imkanlar dahilinde yakın bir gelecekte dünyanın her yerinde çok gelişmiş bioyakıt hücreleri yapmak mümkün olacak.
Dr. Cosnier ve ekibi ise bioyakıt hücresi gelişmelerini bir adım daha ileri taşıyarak ilk defa canlı bir denek üzerinde çalışan ve enerji üreten bir bioyakıt hücresi yaptılar. Dr Cosnier ve ekibi gelişmiş nanteknolojik karbon borucukları ve süper iletken metalleri kullanarak pirinç büyüklüğünde bir bioyakıt hücresi geliştirmeyi başardılar. Bu bioyakıt ünitesi bir farenin bedenine nakledildi. Yakıt hücresi 2010 yılında farenin bedeninde 40 gün boyunca durdu. Yapılan deneylerde hücre beden içinde sorunsuz çalıştı. Bioyakıt hücresi 40 gün boyunca vücuttan sürekli bir biçimde bir elektrik akımı üretmeyi başardı. Elektrik akımının oluşturulması farenin fiziki ve psikolojik sağlığı üzerine önemli bir olumsuz yan etki bırakmadı.
Farenin bedenine yerleştirilen düzenek için iki elektrot kullanıldı. Bunlardan biri karbon nano borucuklardan oluşan bir macun glikoz oksitleyici ile karıştırılıp sıkıştırıldı. İkinci elektrot ise glikoz ve polifenol oksitleyici ile karıştırılarak sıkıştırıldı. İki elektrot platin bir tel ile bir birine bağlandı. Elektrotların içinde bulunduğu nanoborucuklar enzimin birbirine karışması için iletken olmayan bir madde ile sarıldı. Bu şekilde üretilen pil düzeneği vücutta sağlam kalacak şekilde muhafaza içine yerleştirilerek glikoz ve oksijen akışını sağlayacak biçimde bir sistem ile sarılıyor. Bioyakıt hücresi bu şekilde canlı bedene yerleştirildi.
Fareler üzerinde yapılan deney pratik olarak bir bedende bir yakıt hücresinin barındırılabileceğini göstermesi bakımında önemli. Bu deney canlı bedeninde bir elektrik üretecinin çalışabileceğini kanıtlamış oluyor. Ancak deney bir fare üzerinde uygulandığından bazı sorunlar var. Fare çok küçük olduğu için çok küçük bir pil kullanmak gerekiyor. Ayrıca üretilen enerji de fare bedenine göre oluyor. Bu enerji ile bir organ çalıştırmak neredeyse imkansız. Ancak ekinin bir sonra ki hedefi daha büyük ve kullanışlı bir pil tasarlayarak bunu bir ineğin bedenine yerleştirmek. İneğin vücudu çok büyük olacağından üretilen enerjinin de büyük olacağı tahmin ediliyor. Ayrıca bu şekilde daha büyük bir pil ve pili kontrol etmeye yarayacak sensörler içinde yer bulunmuş olacak. Uzmanlar bu deneyde sensörleri çalıştırabilecek kadar enerji elde etmeyi hedefliyor.
Bioyakıt hücreleri ile şimdilik hedef karışık ve büyük organları çalıştırmak. Ancak bu enerji türü bu kadar basit olmayabilir. İlerleyen yıllarda bu teknolojinin sadece canlı bedeninde değil bir çok sahada kullanılması mümkün olabilir. Uzmanlar 10 yıl içinde bu pilleri bir dizüstü bilgisayarı çalıştıracak kadar çok enerji üretecek kadar geliştirmeyi hedefliyor. Ayrıca bu bioyakıt hücreleri harici olarak da cep telefonu, mp3 player gibi birçok pilli cihazı elektrik olamayan ortamda şarj etme imkanı sunabilir. Tek yapmanız gereken biraz glikoz ve oksijen bulmak…
Yorum yapabilirsiniz.