Ne pil vardı ne elektrik! Üç liseli buzdolabını tuzla çalıştırdı: '200 sipariş aldık'
Kırsal bir alanda yaşıyor, elektriğe kolayca ulaşamıyorlardı. Hele ki pandemiyle birlikte sağlık hizmeti tam bir mücadeleye dönüştü. Bu zorluklar onları laboratuvara yöneltti. Ne elektrik ne pil, sadece tuz vardı. Üç Hintli gencin geliştirdiği tuzla çalışan buzdolabı, sağlık hizmetleri için umut oldu. Peki, bu sistem evlerde kullanılabilecek kadar güçlü mü?
Betül Yasemin Keskin / Milliyet.com.tr - Dhruv Chaudhary, Mithran Ladhania ve Mridul Jain adlı liseliler, Hindistan'ın Indore eyaletinde yaşayan üç genç. Her birinin ailesinde doktorlar ve sağlık çalışanları bulunuyordu. Sağlık dünyasıyla iç içe büyümüş, tropikal sıcakta şehir merkezlerinin saatlerce uzağındaki kırsal köylere sağlık hizmetinin ulaştırılmasının zor olduğu konusunda farkındalıkları yüksekti. Özellikle pandemi döneminde Kovid-19 aşılarını kırsal kesimlere ulaştırmanın ne kadar zor olduğunu görünce, tıbbi malzemeleri serin tutmak için daha iyi, taşınabilir bir çözüm bulmak istediler. Uzunca bir süre sayısız yöntem üzerine düşünen üç gencin aklına tuz molekülleri geldi.
Tuz molekülleri, suda çözünür yüklü iyonların içinde parçalanan bir yapıya sahiptir. Ancak bu ayrışma sudan ısı şeklinde alınan ve onu soğutan enerji gerektirir. Genç ekip bunu bilse de, hangi tür tuzun en uygun özelliklere sahip olacağını bulmak konusunda başlarda zorluk çekti. 'Tuz' kelimesini duyunca akıllara gelen ilk şey rafine sofra tuzu olsa da doğada tuz olarak sınıflandırılan yüzden fazla farklı kimyasal bileşik bulunuyordu. Minik buzdolaplarını soğuk tutacak maddenin tuz olduğuna karar veren üç genç, mümkün olan en iyi tuzu bulmak için tüm interneti taradı ancak sonunda kendilerini 9'uncu sınıf fen dersi kitabında buldular ve laboratuvarın yolunu tuttular.
20 ÇEŞİT TUZ ÜZERİNDE DENEY YAPTILAR
Kısa bir süre sonra 'Thermavault' adını verecekleri icatlarının prototipini Hindistan Teknoloji Enstitüleri'ndeki laboratuvardaki profesörlerle birlikte incelemeye başladılar. Üç genç ile profesörler 150 potansiyel tuz araştırdı ve bunu 20 çeşit tuz indirerek deney yaptılar. İçlerinden iki tür tuz en uygun seçeneğe yakın çıktı. Bunlar baryum hidroksit oktahidrat ve amonyum klorürdü. Amonyum klorür tek başına çözüldüğünde suyu birçok aşı için mükemmel olan 2 ila 6 santigrat derece arasına soğuturken, bir miktar baryum hidroksit oktahidrat bu sıcaklığı donma noktasının altına düşürüyordu. Sonunda üç genç, tuzun suyla etkileşimiyle çevresinden ısı emen endotermik tepkimeleri kullanarak elektriğe ihtiyaç duymadan çalışan bir mini buzdolabını, Thermavault'u geliştirdi.
Indore'daki V One Hastanesi'nde cihazı test eden Ortopedi içinde yaklaşık 10 ila 12 saat tutabildik" açıklamasını yaptı.
İŞE YARADI, 200 ADET SİPARİŞ ALDILAR
Bir prototip tasarlayan gençler, icatlarını Indore'daki 120 hastanede test etti ve bu üründen tam 200 adet sipariş aldılar. Ekip, Thermavault'u şu cümlelerle tanıttı:
"Tuz bazlı endotermik tepkimeleri yeniden kullanılabilir ve sürdürülebilir şekilde kullanarak elektrik gerektirmeyen bir soğutma ünitesi oluşturuyoruz. Bu sayede termokol (strafor) atıklarının, enerji eşitsizliğinin ve özellikle aşılar için yetersiz soğutmanın oluşturduğu sorunlara çözüm bulmuş oluyoruz."
Üç mucit icatlarıyla Asya Bölge Kategorisi'nde 2025 Dünya Ödülü (Premio de la Tierra)'ne ek olarak bir de 12 bin 500 dolarlık para ödülüne layık görüldü. Zorlu yaşam koşullarını ortadan kaldırmaya yardımcı olmak, elektriğin olmadığı kırsal kesimlerde yaşayan insanların sağlık hizmetine erişebilmelerini kolaylaştırmak için çıktıkları bu yolda başarılı oldular. 'Thermavault' bildiğimiz bir mini buzdolabı gibi elektrik ya da pile ihtiyaç duymadan, aşı ve gıda gibi ürünleri saklamada oldukça başarılı sonuç veriyor.
Peki, Thermavault'un çalışma prensibi nasıl işliyor? Bu icat hayatımızda neleri değiştirebilir? Kullanılan tuzun buzdolabındaki mekanizmayı nasıl çalıştırdığını açıklayan İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Yenilenebilir Enerji Anabilim Dalı Dr. Öğr. Üyesi Sevan Karabetoğlu, şunları söyledi:
"Soğutucunun çalışma prensibi suyla karıştırıldığında endotermik (ısı alan) şekilde çözünen belirli türdeki tuzların kullanılmasına dayanıyor. Söz konusu tuz, sofra tuzu olarak bilinen sodyum klorur (NaCl) değil, amonyum klorid (NH4Cl) adlı bir bileşik. Isıl iletkenliği yüksek bakırdan üretilmiş bir hazne dışı ısıca yalıtılmış bir kabın içine yerleştirilerek arada kalan bölmeye bu tuz çözeltisi eklenip tüm yapı karıştırılıyor. Böylece tuz çözünürken soğutulmak istenen iç bölmeden ısı çekerek görece küçük hacimdeki suyu 7°C ye kadar soğutmak mümkün oluyor. Sıfırın altındaki sıcaklıklara ulaşmak için ise kullanılan tuz ise baryum hidrokit oktahidrat adı verilen bir kristal hidrat. Sonuç olarak elektrik gereksinime sahip konvansiyonel soğutma çevrimi içeren bir soğutucu yerine endotermik çözünmeye (bir maddenin çözünürken çevresinden ısı alması) dayalı bir cihaz tasarımından bahsediyoruz. Dolayısıyla tuzları, enerji kaynağı olarak kullanılması şeklinde bir ibare yerine ısı transferini aktive eden bir malzeme olarak tanımlamak daha doğru olacaktır."
BU TASARIM EVLERE DE GİRER Mİ?
Peki, tuz tekniği elektriğin yerine geçip başka hangi cihazlarda, tasarımlarda, mekanlarda kullanılabilir mi? Dr. Öğr. Üyesi Sevan Karabetoğlu söz konusu tasarımın küçük hacimlerin soğutulması için uygun olduğundan kısıtlı sürede ve belirli sıcaklıklarda tutulması gereken ilaç veya organ taşıma kaplarında kullanılabileceğini belirtti. Buna ek olarak evlerimizde kullandığımız buzdolaplarının yerini alacak bir teknoloji tasarım seviyesinde olduğunu söylemenin zor olduğunu ifade etti. Karabetoğlu'na göre tuzun tekrar kullanılması için çözündüğü suyun kaynatılması, tuzun geri toplanması ve taze suyla sürecin tekrar başlatılması gibi tasarımda daha fazla Ar-Ge çalışmasına ihtiyaç olduğunu gösteriyor.
Bu icatta hammadde olarak kullanılan tuzun avantaj ve dezavantajlarını değerlendiren Dr. Karabetoğlu, "Projede kullanılan tuzların maliyetleri görece düşük olmasına rağmen doğru karşılaştırma yapabilmek için cihazın enerji veya güç yoğunluğunun belirlenmesi gerekiyor. Diğer bir deyişle, standart bir buzdolabının sağladığı aynı miktar soğutma için kullanılması gereken tuz çözeltisinin ağırlığı ve hacminin belirlenmesi gerekiyor. Çözünme işleminin tekrarlanmasındaki zorluklar bu uygulamanın sanayi veya ev tipi soğutma yerine mobil ve kompakt hacimlerde kullanılmasında avantajlar barındırabilir" ifadelerini kullandı.
'ENERJİ TÜKETİMİNDE VERİMLİ BİR SEÇENEK'
Gelelim Thermavault icadına benzer çalışmaların Türkiye'de de olup olmadığına. Dr. Karabetoğlu, doğrudan tuz çözünmeye dayalı bir soğutucu uygulaması bulunmadığını bununla birlikte faz değiştiren malzeme tabanlı ısıl enerji depolama teknolojilerinin sanayide yaygın olarak kullanıldığı bilgisini verdi. Benzer şekilde beton, buz, çakıl ve kum içerikli depolama teknolojilerinin soğutma sistemleri yerine ısının korunmasına ve istenildiğinde yeniden kullanılmasına olanak sağladığına vurgu yapan Dr. Karabetoğlu, "Düşük elektrik tüketimli doğrudan enerji dönüşüm teknolojisi olan termoelektrik soğutucular, küçük ölçekli buzdolaplarında ticari olarak kullanılıyor" bilgisini paylaştı.
Dr. Karabetoğlu, 'termofiziksel soğutma' olarak özetleyebileceğimiz bu tür tasarımların günümüzde ve gelecekte oldukça önemli bir konu olan ısıl enerji depolama teknolojilerinin alt kolları olarak yaygınlaşmaya devam edeceğini düşünüyor. Bu ve benzeri projelerin elektriğe doğrudan ulaşmanın zor olduğu bölgelerde veya askeri uygulamalarda kullanışlı olabilmesinin mümkün olduğunu ifade eden Dr. Karabetoğlu, "Ancak enerji tüketimi giderek artan bir gelecekte bu tür tasarımların birbirinin yerine geçmesi yerine hibrid formda birlikte kullanılması daha verimli bir seçim olacaktır" notunu da düşüyor.
