Ne pil vardı ne elektrik! Üç liseli buzdolabını tuzla çalıştırdı: ‘200 sipariş aldık’
Betül Yasemin Keskin / Milliyet.com.tr – Dhruv Chaudhary, Mithran Ladhania ve Mridul Jain isimli liseliler, Hindistan’ın Indore eyaletinde yaşayan üç genç. Her birinin ailesinde hekimler ve sıhhat çalışanları bulunuyordu. Sıhhat dünyasıyla iç içe büyümüş, tropikal sıcakta kent merkezlerinin saatlerce uzağındaki kırsal köylere sıhhat hizmetinin ulaştırılmasının güç olduğu konusunda farkındalıkları yüksekti. Özellikle pandemi periyodunda Kovid-19 aşılarını kırsal bölümlere ulaştırmanın ne kadar sıkıntı olduğunu görünce, tıbbi gereçleri serin tutmak için daha yeterli, taşınabilir bir tahlil bulmak istediler. Uzunca bir mühlet sayısız prosedür üzerine düşünen üç gencin aklına tuz molekülleri geldi.
Tuz molekülleri, suda çözünür yüklü iyonların içinde parçalanan bir yapıya sahiptir. Lakin bu ayrışma sudan ısı formunda alınan ve onu soğutan güç gerektirir. Genç grup bunu bilse de, hangi cins tuzun en uygun özelliklere sahip olacağını bulmak konusunda başlarda zorluk çekti. ‘Tuz’ sözünü duyunca akıllara gelen birinci şey rafine sofra tuzu olsa da tabiatta tuz olarak sınıflandırılan yüzden fazla farklı kimyasal bileşik bulunuyordu. Minik buzdolaplarını soğuk tutacak hususun tuz olduğuna karar veren üç genç, mümkün olan en düzgün tuzu bulmak için tüm interneti taradı lakin sonunda kendilerini 9’uncu sınıf fen dersi kitabında buldular ve laboratuvarın yolunu tuttular.
Dhruv Chaudhary, Mithran Ladhania ve Mridul Jain
20 ÇEŞİT TUZ ÜZERİNDE DENEY YAPTILAR
Kısa bir mühlet sonra ‘Thermavault’ ismini 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 çeşit tuz en uygun seçeneğe yakın çıktı. Bunlar baryum hidroksit oktahidrat ve amonyum klorürdü. Amonyum klorür tek başına çözüldüğünde suyu birçok aşı için kusursuz olan 2 ila 6 santigrat derece ortasına soğuturken, bir ölçü baryum hidroksit oktahidrat bu sıcaklığı donma noktasının altına düşürüyordu. Sonunda üç genç, tuzun suyla etkileşimiyle etrafından ısı emen endotermik yansımaları kullanarak elektriğe gereksinim duymadan çalışan bir küçük buzdolabını, Thermavault’u geliştirdi.
İŞE YARADI, 200 ADET SİPARİŞ ALDILAR
Bir prototip tasarlayan gençler, icatlarını Indore’daki 120 hastanede test etti ve bu eserden tam 200 adet sipariş aldılar. Ekip, Thermavault’u şu cümlelerle tanıttı:
“Tuz bazlı endotermik yansımaları tekrar kullanılabilir ve sürdürülebilir halde kullanarak elektrik gerektirmeyen bir soğutma ünitesi oluşturuyoruz. Bu sayede termokol (strafor) atıklarının, güç eşitsizliğinin ve bilhassa aşılar için yetersiz soğutmanın oluşturduğu meselelere tahlil bulmuş oluyoruz.”
Üç mucit icatlarıyla Asya Bölge Kategorisi’nde 2025 Dünya Mükafatı (Premio de la Tierra)’ne ek olarak bir de 12 bin 500 dolarlık para mükafatına layık görüldü. Güçlü hayat şartlarını ortadan kaldırmaya yardımcı olmak, elektriğin olmadığı kırsal bölümlerde yaşayan insanların sıhhat hizmetine erişebilmelerini kolaylaştırmak için çıktıkları bu yolda başarılı oldular. ‘Thermavault’ bildiğimiz bir küçük buzdolabı üzere elektrik ya da pile gereksinim duymadan, aşı ve besin üzere eserleri saklamada hayli başarılı sonuç veriyor.
Thermavault’un dijital maketi
Peki, Thermavault’un çalışma prensibi nasıl işliyor? Bu icat hayatımızda neleri değiştirebilir? Kullanılan tuzun buzdolabındaki mekanizmayı nasıl çalıştırdığını açıklayan İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Yenilenebilir Güç Anabilim Kolu Dr. Öğr. Üyesi Sevan Karabetoğlu, şunları söyledi:
“Soğutucunun çalışma prensibi suyla karıştırıldığında endotermik (ısı alan) formda çözünen muhakkak cinsteki tuzların kullanılmasına dayanıyor. Kelam konusu tuz, sofra tuzu olarak bilinen sodyum klorur (NaCl) değil, amonyum klorid (NH4Cl) isimli bir bileşik. Isıl iletkenliği yüksek bakırdan üretilmiş bir hazne dışı ısıca yalıtılmış bir kabın içine yerleştirilerek ortada kalan bölmeye bu tuz çözeltisi eklenip tüm yapı karıştırılıyor. Böylelikle 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 ismi verilen bir kristal hidrat. Sonuç olarak elektrik ihtiyaca sahip konvansiyonel soğutma çevrimi içeren bir soğutucu yerine endotermik çözünmeye (bir hususun çözünürken etrafından ısı alması) dayalı bir aygıt dizaynından bahsediyoruz. Münasebetiyle tuzları, güç kaynağı olarak kullanılması formunda bir ibare yerine ısı transferini aktive eden bir materyal olarak tanımlamak daha yanlışsız olacaktır.”
BU TASARIM MESKENLERE DE GİRER Mİ?
Peki, tuz tekniği elektriğin yerine geçip öbür hangi aygıtlarda, dizaynlarda, yerlerde kullanılabilir mi? Dr. Öğr. Üyesi Sevan Karabetoğlu kelam konusu dizaynın küçük hacimlerin soğutulması için uygun olduğundan kısıtlı müddette ve makul sıcaklıklarda tutulması gereken ilaç yahut organ taşıma kaplarında kullanılabileceğini belirtti. Buna ek olarak konutlarımızda kullandığımız buzdolaplarının yerini alacak bir teknolojinin tasarım düzeyinde olduğunu söylemenin sıkıntı olduğunu söz etti. Karabetoğlu’na göre tuzun tekrar kullanılması için çözündüğü suyun kaynatılması, tuzun geri toplanması ve taze suyla sürecin tekrar başlatılması üzere dizaynda daha fazla Ar-Ge çalışmasına gereksinim olduğunu gösteriyor.
Bu icatta hammadde olarak kullanılan tuzun avantaj ve dezavantajlarını pahalandıran Dr. Karabetoğlu, “Projede kullanılan tuzların maliyetleri görece düşük olmasına karşın yanlışsız karşılaştırma yapabilmek için aygıtın güç yahut güç yoğunluğunun belirlenmesi gerekiyor. Öbür bir deyişle, standart bir buzdolabının sağladığı birebir ölçü soğutma için kullanılması gereken tuz çözeltisinin tartısı ve hacminin belirlenmesi gerekiyor. Çözünme sürecinin tekrarlanmasındaki zorluklar bu uygulamanın sanayi yahut mesken tipi soğutma yerine taşınabilir ve kompakt hacimlerde kullanılmasında avantajlar barındırabilir“ tabirlerini kullandı.
‘ENERJİ TÜKETİMİNDE VERİMLİ BİR SEÇENEK’
Gelelim Thermavault icadına benzeri çalışmaların Türkiye’de de olup olmadığına. Dr. Karabetoğlu, doğrudan tuz çözünmeye dayalı bir soğutucu uygulaması bulunmadığını fakat birlikte faz değiştiren materyal tabanlı ısıl güç depolama teknolojilerinin endüstride yaygın olarak kullanıldığı bilgisini verdi. Emsal formda beton, buz, çakıl ve kum içerikli depolama teknolojilerinin soğutma sistemleri yerine ısının korunmasına ve istenildiğinde yine kullanılmasına imkan sağladığına vurgu yapan Dr. Karabetoğlu, “Düşük elektrik tüketimli direkt güç dönüşüm teknolojisi olan termoelektrik soğutucular, küçük ölçekli buzdolaplarında ticari olarak kullanılıyor” bilgisini paylaştı.
Dr. Karabetoğlu, ‘termofiziksel soğutma’ olarak özetleyebileceğimiz bu tıp dizaynların günümüzde ve gelecekte epey kıymetli bir husus olan ısıl güç depolama teknolojilerinin alt kolları olarak yaygınlaşmaya devam edeceğini düşünüyor. Bu ve gibisi projelerin elektriğe direkt ulaşmanın sıkıntı olduğu bölgelerde yahut askeri uygulamalarda kullanışlı olabilmesinin mümkün olduğunu tabir eden Dr. Karabetoğlu, “Ancak enerji tüketimi giderek artan bir gelecekte bu cins dizaynların birbirinin yerine geçmesi yerine hibrid formda birlikte kullanılması daha verimli bir seçim olacaktır” notunu da düşüyor.
