5-ALG VE FOTOBİYOREAKTÖR SİSTEMLERİ

Enerji verimli ve biyomimetik cephe sistemleri arasındaki ilişkiyi analiz etmek için farklı canlılardan esinlenerek tasarım önerileri gelişti-rilmiştir. Kaynakların azalması, çevre kirliliği ve ekonomi gibi sürdürü-lebilir yapı tasarımını etkileyen nedenler tasarım yaklaşımlarının değiş-mesine neden olmaya başlamışlardır. Doğada var olan canlıların sadece formunun taklit edilmesinin yanı sıra yapılara entegre edilmeye

başlan-.₄₉

Mimarlık Planlama ve Tasarım Alanında Araştırma ve Değerlendirmeler

masıyla birlikte biyolojik oluşumlar, bu oluşumların yaşamsal süreçleri ve buradan yola çıkılarak üretilen sistemler doğrudan yapılara entegre edil-meye başlamıştır. Bu oluşumların başında ekosisteme büyük faydası olan algler gelmektedir.

Algler, ekosistem için büyük önem taşıyan canlılardan biridir. Su yosunları ya da Algler, büyük çoğunluğu fotosentetik ökaryotlar olarak tanımlansa da bitkiler alemiyle yakın akraba değillerdir. Algler, gerçek kök, gövde ve yaprak gibi farklılaşmamış vücut yapılarına sahip, damar demetlerinden yoksun ve klorofil içeren su bitkileri olarak tanımlanır. Su yosunları genellikle sucul ortamlarda bulunmaktadır. Okyanuslarda bulu-nan algler dünyanın ihtiyacı olan karbonun büyük bir kısmını karşılamak-tadır. Fotosentez yaparak canlıların ihtiyacı olan oksijeni üretirler. Algler aynı zamanda suda bulunan canlıların beslenme ve korunma gibi temel ihtiyaçlarını da karşılamaktadırlar. Canlı olarak ekosisteme birçok katkı sağlayan algler, yaşamları son bulduklarında ise deniz kayaçlarının yapı-sına katılmaktadırlar.

Şekil 1: Alglerin Fotosentez ile Enerji Üretimi ((Url-18)

Alg teknolojileri yapı tasarımlarına ilham veren bir canlı türü haline gelmeye başlamıştır.Verimli enerji ve çevre sağlığına katkı sağlayan algler yapı tasarımında kullanılabilecek bu özellikler ile yapıların sahip oldukla-rı diğer sistemler ile entegrasyon için büyük potansiyele sahiptir.Yapılarda bulunan sistemlerle birlikte ısıtma- soğutma, iç mekandaki görsel konfor ve yapıların ihtiyacı olan enerji gibi gereksinimlere cevap olabilme özellikleri-ne sahip bir canlı türüdür. Alglerin, güözellikleri-neş ışığına dayalı fotosentezin

ototro-Esma Akyol, Uğur Özcan 50.

fik süreci, yenilenebilir enerji üretiminin ötesine geçer; enerji dönüşümü ve ekolojik geri dönüşüm arasında bir bağımlılık kurar. Mikroalgler, besinleri geri dönüştürürken ve bu süreçte potansiyel olarak atık suyu temizlerken karbondioksit (CO2) ve üretim oksijeni (O2) sekestrasyonu yoluyla çevre sağlığını aktif olarak iyileştirebilir. (Proksch, 2012) Su yousunları insan ha-yatına yeni giren bir canlı türü değildir.İlk olarak yiyecek ve tıbbi amaçlar doğrultusunda alg yetiştiriciliği yapılmıştır. Günümüzde bu amaçlar dışında ağırlıklı olarak ticari amaçlar nedeniyle mikroalg yetiştiriciliği yapılmak-tadır. Gıda üretimi, besin takviyeleri, balık yemi, biyoplastikler, kimyasal hammaddeler, ilaçlar, gübre alglerin kullanıldığı alanlardır.

Alglerin oldukça verimli canlılar olup, fotosentez sürecinden enerji üretmek amacıyla kullanılabilmesi için, biyoyakıt olarak alglerin potansi-yelleri hakkında yapılan araştırmalar, o dönemde yaşanan ekonomik kriz nedeniyle alternatif enerji kaynaklarına olan ilgiye cevap niteliğinde olmuş-tur. Birçok biyolog tarafından iklim değişikliği ve çevresel farkındalık ama-cıyla verilen konferanslarla, alglere olan ilgiyi arttırmıştır. (Imhof ve diğer-leri, 2017) Algler hızlı bir üreme oranına sahiptir; bazı alg türleri katlanarak büyüyebilir ve bir günden kısa sürede kütlelerini ikiye katlayabilir. Yetişti-rilen ortama göre büyüme hızları da değişiklik gösterebilir. Alg üretimi için türe özgü yetiştirme yöntemleri kullanılmalıdır. Tuz ve atık su akışlarını tolere edebilir ve böylece tatlı su kullanımını büyük ölçüde azaltır. Ayrıcı suyu temizleyebilme özelliğine de sahiptir. CO2 tutma ve O2 üretimi ile yakıt üretimi yapabilir. Fotosentez yapmasıyla birlikte atmosferde bulunan C02 oranını azalttığı bilimsel araştırmalarla doğrulanmıştır. 2,5 dönümlük bir alg havuzyaklaşık 1 ton CO2 tutması mümkündür. Ayrıca algler, soludu-ğumuz oksijenin %70-80’ini üretir. (Proksch, 2012)

Algler uygun koşullar sağlandığında yapı tasarımlarında da kulla-nılabilmektedirler. Alglerin büyüme ortamı oluşturulmasında kullanılan başlıca sistemler açık ya da kapalı kültür sistemleri olarak ayrılmaktadır.

(Kükdamar, 2015) Açık gölet sistemi, açık havuz sistemi en yaygın olarak kullanılan yetiştirme sistemidir. Gıda takviyeleri ve vitaminler üretmek için açık havuz yöntemi tercih edilmektedir. Kapalı dikey büyüme sis-temleri, çoğu yosunun en iyi dağınık ışıkta geliştiği seviyelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Doğrudan gelen güneş ışığı alglerin verimliliğini olum-suz etkilemektedir. Bu dikey, kapalı sistemler iki ana bileşenden oluşur:

bir besleme kabı ve bir güneş enerjisi dizisi. Alg çözeltisi, gerekli besin maddeleri ve CO2 ile birlikte besleme kabı yoluyla sisteme verilir. Çö-zelti karıştırıldıktan sonra, çöÇö-zeltinin sirküle edildiği ve güneş ışığına maruz bırakıldığı güneş enerjisi dizisine pompalanır. Kapalı sistemlerde verim açık havuz sistemine göre daha fazladır. Kapalı biyoreaktörler, alg yetiştirilen kapalı sistemler “fotobiyoreaktör” olarak adlandırılmaktadır.

Başlangıçta açık havuz sistemlerinden 10 kata kadar daha maliyetlidir

an-.₅₁

Mimarlık Planlama ve Tasarım Alanında Araştırma ve Değerlendirmeler

cak geleneksel yöntemlere göre 5 ila 10 kat daha yüksek verime sahiptir.

Algler, suyun sürekli olarak pompalandığı cam tüplere koyulur. Alglerin bulunduğu tüpler içindeki su sürekli değişim halindedir. Bunun nedeni yosun hücrelerinin çökmesini önlemek ve CO2 ve O2’nin eşit dağılımını desteklemek içindir. Biyoenerji üretimi için güneş enerjisinden verimli bir şekilde yararlanmalıdırlar. Bu sebeple fotobiyoreaktörlerin çoğu ışıklan-dırmaya, güneş ışığına maruz bırakılmış, geniş yüzeylere sahiptirler. Bu sistemler güneş ışığı dışında, yapay ışıkla veya hem güneş hem yapay ışık birlikte kullanılarak aydınlatılabilmektedirler. (Kükdamar, 2015) Yapılan araştırmalar sonucunda, yüksek özelliklere sahip, üç farklı fotobiyoreak-tör tasarımı ortaya çıkmıştır. Bunlar “düz-panel”, “tübüler” ve “dikey-ko-lon” fotobiyoreaktörlerdir. Bu tasarımların temel prensipleri, ışık yolunu azaltmak ve gerekli ışığın tüm alglere ulaşmasını sağlamak, iyi bir karış-ma sağlakarış-mak ve ışık, gaz ve kütle transfer dağılımını en uygun koşullarda sağlamaktır. (Kükdamar, 2015) Bu sistemler yapıların cephelerinde kulla-nılarak biyoenerji ile, yapıların enerji ihtiyaçlarını karşılayabilmektedir.

Şekil 2: “Alg Üretim Sistemleri (Proksch, G. (2012)

(Growing Sustainability-Integrating Algae Cultivation into the Built Environment)

Esma Akyol, Uğur Özcan 52.

6- PROJELER