İçerikte Neler Var?

Bakterilerden Süper Verimli Roket Yakıtı Yapabilir Mi?

Uzaya ulaşmak ciddi bir itici kuvvet gerektirmekte. Roketler, kalkışları sırasında atmosferde en çok su buharı ve karbondioksit salınımına sebep oluyor; katı yakıtlar, içerisinde ozon tabakasını da bulunduran stratosferde dört yıl kadar asılı kalabilen ve ozon kaybına doğrudan sebep olan klor ve alümin saçıyorlar.

Uzay roketleri; ortaya çıkardıkları kimyasal salınımlar ve oranları farklılık göstermekle beraber büyük oranda karbondioksit, su buharı ve sera gazı salınımlarına yol açarak Dünya atmosferini tehdit ediyor ve hava kirliliğine yol açıyor.

roket yakıtı — *Streptomyces bakteri kültürü*

Dünyanın en küçük sakinlerinden bazıları, insanlığın son sınırı keşfetmesine yardımcı olabilir.

Araştırmacılar, Streptomyces bakterileri tarafından yapılan bir antifungal moleküle dayanan bir biyoyakıtın, gelecekteki roket fırlatmalarında kullanılabileceğini söylüyor. Dünya atmosferine karbon salan roketlere yönelik potansiyel çevre dostu çözümün, bugün kullanılan roket yakıtlarından önemli ölçüde daha fazla enerji yoğunluğuna sahip olabilir.

Energy’s Joint’in CEO’su proje lideri Jay Keasling: “Bu yakıtlar, bitki maddesiyle beslenen bakterilerden üretileceğinden, bakterilerin motorlarda yakılması, petrolden üretilen herhangi bir yakıta kıyasla eklenen sera gazı miktarını önemli ölçüde azaltacaktır.”

Proje henüz erken aşamalarında olsa da yakıt adayı moleküllerin benzersiz kimyası, gelecekteki güçlendiricileri uzaya taşıma konusunda umut veriyor.

Günümüzde birçok roket motoru itici gaz olarak sıvı oksijen ve sıvı hidrojen yakmaktadır. Ancak bu nispeten “yeşil” kombinasyon bile, bir roketi yerden kaldırmak için potansiyel olarak daha kötü yakıt çeşitlerine sahip ek güçlendiricilerle eşleştirilebilir.

Roket fırlatmalarına ve bunların Dünya atmosferi üzerindeki etkilerine odaklanan artan sayıda çalışma ile bazı çevreciler, özellikle fırlatma sayısı arttıkça uzay uçuşunun yeni çözümlere ihtiyacı olduğunu söylüyor.

Bununla birlikte, bakteri güdümlü biyoyakıt araştırmacıları, yakıt adaylarının aynı zamanda enerji açısından verimli olduğunu ve potansiyel olarak roketleri mevcut yeteneklerinin ötesine taşıdıklarını savunuyor. (Bu moleküller, “polisilkopropanatlı yağ asidi metil esterleri”nin kısaltması olan POP-FAME’ler olarak adlandırılmaktadır.)

Bu moleküllerin yapısı, karbon-karbon bağlarını 60 derecelik bir açıyla geren üçgen şekilli, üçlü karbon halkaları içerir. Bu tür, yüksek potansiyel yanma enerjisi üretip, yakıt moleküllerinin nispeten küçük bir hacme sıkışmasına izin veriyor. Mühendisler, her zaman yakıttan ve maliyetten tasarruf etmek için fırlatma kütlesini azaltmaya çalıştıklarından, bu özelliklerin kombinasyonunu, uzay uçuşu için harika olabilir.

Araştırma ekibinin çalışması, her ikisi de Streptomyces bakterileri tarafından üretilen, üç karbonlu halkalara sahip, iki organik bileşik örneğine odaklanıyor. Bu yaşam formunun laboratuvarda yetiştirilmesi çok zor olsa da, S. roseoverticillatus adlı cinse ait bir tür, genetik olarak analiz edildi.

Beş siklopropan halkası içeren bu “dişlek” molekül, potansiyel roket yakıtı uygulamaları için ilgili Streptomyces türlerinin genomlarını incelemek için Keasling’in ekibine ilham verdi. Daha sonra başka bir alt grup olan S. albireticuli’deki POP-FAME’ler için “gerekli bileşenleri” ortaya çıkardılar.

Sonuçta ortaya çıkan yağ asitleri, bir karbon omurgası üzerinde zincirlenmiş yedi adede kadar siklopropan halkası içeriyor ve bu da onlara fuelimicins adını kazandırıyor. Biyodizel üretimine benzer bir süreçte, bu moleküller yakıt görevi görmeden önce yalnızca bir ek kimyasal işlem adımı gerekiyor.

Roket yakıtı geliştirmedeki bir sonraki aşama ise genellikle en az 10 kilogram gerektiren saha testleri için yeterli molekül üretmek. Ancak çalışma erken aşamada olduğu için, belirsizliğini korumakla birlikte, bugüne kadarki simülasyon verileri, POP-FAME’lerin kimyasal işlemden sonra litre başına 50 megajul enerji yoğunluğu değerleri üretebileceğini göstermektedir. Bu, benzine (litre başına 32 megajul) ve litre başına yaklaşık 35 megajul değerine sahip gazyağı bazlı bir roket yakıtı olan RP-1’e göre kayda değer bir artış.

POP-FAME’ler yapı olarak deneysel petrol bazlı roket yakıtına oldukça yakındır ve bu, bakteri tarafından üretilen moleküllerin uygun bir alternatif olabileceğini göstermektedir. Syntin adı verilen deneysel yakıt, 1960’larda Sovyetler Birliği’nde geliştirildi. Syntin, 1970’lerde ve 1980’lerde Soyuz roket fırlatmalarında kullanılırken, yüksek maliyetler, patlayıcı potansiyel ve toksisite sonunda Sovyetler Birliği’nin yakıtı terk etmesine yol açtı.

POP-FAME ekibi şimdi yanma testi için bakterilerin üretim verimliliğini artırmak ve katı yakıt, jet yakıtı ve dizel alternatiflerine yönelik uygulamaları hedeflemek için farklı uzunluklarda moleküller oluşturmaya çalışıyor. Gelecekte bilim adamları, yakıt üretim sürecini karbon nötr hale getirmek için bitki atık gıdalarını bir kaynak olarak kullanmayı umuyorlar.

Opinyu 04.07.2022

Kaynaklar:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435122002380?via%3Dihub

https://archive.is/wip/rn6cj

https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/75729