80 ülkeden 9-16 yaş arasındaki öğrencilerin katıldığı First Lego League etkinliği Türkiye’de Bilim Kahramanları Buluşuyor ismiyle yapılıyor. Öğrenciler gerçek dünya problemlerini ürettikleri projelerle çözmeye çalışıyorlar. Bu yılın teması ise Hidrodinamik: Suyun Yolculuğu.
Özgüven sahibi, sorgulayan, takım halinde toplumsal sorunlara çözümler üretebilen bir gençlik yetişmesi amacıyla yapılan First Lego League (FLL) etkinliğinin Türkiye ayağı Bilim Kahramanları Derneği tarafından düzenliyor. Öğrencilerin gerçek dünya problemlerini ürettikleri projelerle çözmeye çalıştıkları “First Lego League (FLL) Bilim Kahramanları Buluşuyor” turnuvası, bu yıl 14. sezonuyla “Hidrodinamik: Suyun Yolculuğu” temasıyla gerçekleşecek.
Intersection Navita takımı: Akıllı Su Deposu projesi
Bahçeşehir Fen ve Teknoloji Lisesi 9. sınıf öğrencilerinden oluşan ‘Intersection Navita’ takımı, First Lego League (FLL) için geliştirdikleri Akıllı Su Deposu projesiyle turnuvaya katılıyorlar.
Intersection Navita takımı geliştirdikleri projeyi şöyle anlatıyor:
Intersection Navita takımı, suyun nasıl bulunduğunu, taşındığını, kullanıldığını ve tasfiye edildiğini araştırmaktayız. Bu süreçte “titanyum dioksit”in fotokatalitik özelliği olduğunu ve çeşitli arıtma işlemlerinde kullanıldığını öğrendik. TiO2 adeta bir klorofil görevi görüyor, ışık enerjisi sayesinde temas ettiği yerdeki zararlı organik molekülleri parçalıyor ve zararsız hale getiriyor.
“Uzun süre depoda kalan suyun kirlenmesini önlüyoruz”
Takım olarak biz de bu maddeyi su depolarına entegre etmeyi düşündük ve yeni nesil bir su deposu geliştirdik. Deponun iç yüzeyinde bu maddenin çözeltisinden yardım alırsak uzun süre boyunca depolanan suyun kirlenmesini engelleyebilir, depodan çıkan suyun tekrardan temizlenmesi zorunluluğunu ortadan kaldırarak masrafı azaltabiliriz.
Intersection Navita takımı:
- Beyza ÖZKAN
- Melek Deniz ÇOLAK
- Rana ÖZER
- Damla TANRIKULU
- Ayça DEMİR
- Deniz ORBAY
- İsmet KILINÇ
- Mustafa Anıl ÖZKURT
Bilim Kahramanları Buluşuyor: First Lego League Türkiye
Turnuvaya katılan takımlar gönüllü koç ve danışmanlar rehberliğinde haftada en az 2 saatlik bir çalışmayla projeler üretiyorlar. Her sezon tüm dünyayı ilgilendiren bir sorun ile ilgili araştırma projesi yürütülüyor.
Turnuvalara katılan gençler; hem bilim, sanat, teknoloji konularında; hem de ifade, dinleme, sunum, paylaşım, takım çalışması konularında süreç odaklı bir deneyim kazanırlar. Bu deneyimler onların kendilerini geleceğin bilim insanı, mühendisi, etkin girişimcisi ve duyarlı dünya vatandaşı olarak hayal etmeleri yönünde de teşvik ediyor.
Intersection Navita takımının Akıllı Su Deposu projesi detayları:
Çeşitli depolarda saklanan suyun çok kısa bir süre zarfında kirlenmesi, küresel su problemini tetikleyen önemli faktörlerden biridir. Depolardan çıkarılan suların tekrardan bir filtre işleminden geçirilmesi de iki kat masraf ve gereksiz efor anlamına gelmektedir. Bunun yanı sıra son zamanlarda “fotokataliz” adlı olay sayesinde güneş enerjisi de su ve atık su arıtımında kendine büyük bir yer edinmiştir. Peki neden yeni bir yöntemle depo temizliğine güneş enerjisi ile arıtımı entegre etmiyoruz?
1- Fotokataliz nedir?
Fotokatalitik olarak adlandırılan maddeler ışık ile bazı reaksiyonların oluşmasını sağlarlar. Tıpkı fotosentezdeki klorofil gibi, ışığa maruz kaldıklarında gün boyu aktiftirler. Bu özellikleri ile doğal (Güneş) veya yapay bir kaynaktan elde edilen UV ışınlarıyla temas ederek bir katalizör görevi görür, organik kirleticileri parçalayarak etkisiz hale getirirler. Büyük bir avantajdır ki bu maddeler bir kere kullanıldığında uzunca bir süre etkinliğini koruyabilme kabiliyetine sahiptirler. İşte fotokatalitik maddelerin genel özellikleri:
Kaplama yapılmış yüzeylerde oluşturdukları reaksiyon sayesinde mantar, bakteri ve küf oluşumunu engellerler.
Havanın içinde bulunan ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkisi olan uçucu organik maddelerin (VOC), fotokatalitik kaplama yapılmış yüzeylere teması anında parçalanarak zararsız hale gelmesini sağlarlar.
Kötü kokuyu engellerler.
Fotokatalitik kaplama yapılmış yüzeylerde buharlanmayı önlerler.
Havada, suda ve çeşitli yüzeylerin üzerindeki istenmeyen organiklerin (kir, mikrop, bakteri, koku ve zararlı organik kimyasalların) yok edilmesini sağlarlar.
Dış duvarlardaki fotokatalistler güneşten gelen UV ışınların %80’inden fazlasını yüzeyde tutarak duvarları ve temel malzemeleri UV ışınlarından korur ve böylece ömürlerini uzatırlar.
Bilinen en güçlü ve ucuz fotokatalist madde “titanyum dioksit” yarı iletkenidir. Titanyum dioksitin zehirsiz olmanın yanı sıra bazı özellikleri vardır ki onu arıtım için kullanılması planlanan en yaygın maddelerden biri haline getirmiştir:
Titanyum dioksit;
- Yarı iletkendir
- Toksik değildir
- Beyaz renklidir
- Maliyeti düşüktür
- Kimyasal kararlılığı yüksektir
Ülkemizde kullanımının, en çok da boya sanayide, gayet yaygın olmasına rağmen su arıtımında, özellikle de depodaki suyun temizliğinde ne yazık ki pek yaygın kullanılmamaktadır.
2- Depoda Kirlenme
Uzun süre depolarda bekleyen sular çok çeşitli şekillerde kirlenebilirler. Yosunlanma, paslanma ya da tortu oluşumu bunlardan bazılarıdır. Bunun dışında depoya gelen su temiz ve arıtılmış olsa dahi zaman içinde dezenfeksiyon yan ürünlerinden, depo içi kaplamalardan, su içindeki demir, mangan, kireç gibi kimyasallardan zamanla kirlenir. Sadece kimyasallardan değil, çoğu zaman da açık kalan depo kapakları veya depo kapağının kenarında kalan boşluklardan kuş pislikleri, toz vb. deponun içinde fiziksel ve mikrobik kirlenmeye neden olur. İşte tüm bu sebeplerden dolayı suyun bu depolardan evlerimize gelme sürecinde tekrardan bir filtreleme işleminden geçmesi gerekmektedir ki bütün kurumların bu işlemi gerçekleştirip gerçekleştirmediğinden asla tam emin olamayız. Depodan ayrılan suyun yeniden böyle bir işlemden geçmesi hem zaman kaybı hem de ekstra maliyet gibi sorunların ortaya çıkması anlamına gelmektedir.
3- Akıllı Depo nedir?
Akıllı Depo, birçok alanda kullanılabilen titanyum dioksiti belli bir mekanizma sayesinde su depolarıyla harmanlayan ve depolarda duran suyun tamamen temiz kalmasını sağlayan yeni bir sistemdir. Temel amaç mevcut depoların yüzeylerini oluşturduğumuz TiO2 çözeltisi ile kaplayarak fotokatalitik bir yüzey yerine, fotokatalitik bir su deposu oluşturmaktır. Deponun yüzeyi UV sağlayıcıdan gelen UV ışınları ile aktive olarak içeride bulunan sudaki zararlı molekülleri parçalar ve inaktif duruma getirir. Bu sayede depolanmış su kirlenmeyerek içilebilir durumda kalacak, paradan ve zamandan tasarruf edilecektir. İçerideki suyun tamamının yüzeylere temas edip temizlenme sürecinden geçmesi amacıyla deponun içine karıştırma görevini üstlenen silindirik bir parça eklenmiştir. Gerekli UV ışığının sağlanması amacıyla sisteme bir UV sağlayıcı lamba montelenmiştir. Bu karıştırıcı ve UV sağlayıcı gücünü mekanizmaya monte edilmiş, altı ayda bir değişmesi gereken aküden sağlamakta. Akıllı Depo sayesinde hem deponun kendisi hem de içinde depolanan su temiz kalmış oluyor.
4- TiO2 Çözeltisinin Hazırlanışı
Çözeltilerden ince oksit filmlerin üretilmesi, aslında eski bir yöntem olan spreyleme yöntemi ile sağlandı. 1 L distile suya, 5 g TiO2 tozu ilave edildi. Oluşan çözelti belli bir süre manyetik karıştırıcıda karıştırıldı.
Günümüzde var olan ve “kendi kendini temizleyen” şeklinde nitelendirilen yapılar da bu şekilde oluşturulmaktadır.
5- Mekanizmanın Kurulması
Akıllı Depo’nun prototipinin üretim süreci aşağıdaki şekildedir:
Oluşturulan TiO2 çözeltisi sprey haline getirildi.
Polietilen materyalinden üretilmiş depoya uygulandı.
UV sağlayıcı ve karıştırıcı depo içine monte edilerek aküye bağlandı, enerjileri bu şekilde sağlandı.
Son aşama olarak fotokatalitik depo oluşturularak toplam 61 Türk lirasına mal oldu.
Kaynakça:
[1] Ceyhan, Y. (2011, Temmuz). TiO2 ile Suların Fotokatalitik Dezenfeksiyonu. Yüksek Lisans Tezi. Pamukkale Fen Bilimleri Enstitüsü.
[2] Fotokatalitik TiO2 Tozu Üretimi. (Poster). Atılım Üniversitesi.
[3] Kılıçoğlu, D. (2009, Ocak 8). Nanoboyutlu TiO2 Esaslı Antibakteriyel kaplama. Doktora Tezi. Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
