Bilim İnsanları, Pil Atıklarını “Yiyen” Bakteri Keşfetti: Zehirli Atıkları Güvenli Hale Getirme Yolunda Umut

Boston College araştırmacıları, kullanılmış pilleri parçalayıp dönüştürebilen özel bir bakteri keşfetti ve geri dönüşüm için kendi kendine yetebilen yeni bir yaklaşım ortaya koydu.

Acidithiobacillus ferrooxidans (Atf) adı verilen bakteri, son derece asidik ortamlarda yaşayabilen ve eski pillerde bulunan maddelerle beslenebilen bir tür olarak tanımlanıyor. Özellik, hem atık miktarını azaltma hem de geri dönüşüm süreçlerinde harcanan enerjiyi düşürme potansiyeline sahip. Bulgular, Boston College’taki kimyagerler tarafından Çarşamba günü duyuruldu.

Kimya Profesörü Dunwei Wang, çalışmayı şu sözlerle anlattı: “Bu, pillerde hâlihazırda bulunan maddeleri bakteri için besin kaynağı olarak kullanarak bakteriyi yetiştirme olasılığını inceleyen kritik bir ileri adım.” Wang, daha da detaylandırarak ekledi: “Daha spesifik olarak, pillerde genellikle dış kaplama malzemesi olarak kullanılan demiri kullandık. Sonuçlarımız, bakterinin bu yeni besin kaynağıyla gelişebildiğini ve ortaya çıkan çözeltinin kullanılmış pilleri geri dönüştürmek için son derece etkin olduğunu gösterdi.”

Piller: Artan Talep ve Biriken Atık

Toplumun aletlerden oyuncaklara kadar pek çok cihaz için pillere giderek daha fazla bağımlı hale gelmesiyle birlikte, hammadde talebi yükselirken eski piller hızla birikiyor. Geleneksel geri dönüşüm yöntemleri ise çoğu zaman yüksek miktarda enerji tüketiyor veya tehlikeli kimyasalların taşınmasını gerektiriyor. Bu durum hem güvenlik açısından hem de çevresel açıdan sorun yaratıyor.

Wang, Biyoloji Doçenti Babak Momeni ile birlikte, Atf bakterisinin kullanılmış pillerdeki demirle beslenip beslenemeyeceğini ve katot malzemelerini etkili şekilde ayırıp ayıramayacağını test etmeye karar verdi.

Araştırmada Momeni, bakterinin yetiştirilmesinden sorumlu oldu. Wang ise bakteriyel kültürleri, pillerin katot kısmını çözündürme (katot liçi) sürecinde kullandı. Çalışmaya ayrıca araştırma görevlisi Wei Li, lisansüstü öğrenci Brooke Elander ve lisans öğrencileri Mengyun Jiang ile Mikayla Fahrenbruch katkıda bulundu.

Demir, Paslanmaz Çelik ve Sülfat Sorusu

Ekip, bakterilerin büyümesi için kullanılan geleneksel besin kaynaklarını değiştirmeye çalıştı ve bunların yerine pillerin içinde zaten bulunan demir gibi malzemeleri koydu. Deneyler, Atf bakterisinin genellikle bakteriyel besinlerde kullanılan ancak toksik kabul edilen sülfata ihtiyaç duymadan da büyüyebildiğini gösterdi.

Wang, sonuçları “Sonuçlarımız, bakterinin etkinliğinin sülfatın varlığına bağlı olmadığını gösteriyor. Bu önemli bir bulgu çünkü gelecekteki uygulamalarda, büyük miktarda toksik bir maddenin taşınması zorunluluğunu ortadan kaldırabileceğini gösteriyor.” diyerek özetledi.

Ekip için en şaşırtıcı bulgulardan biri ise paslanmaz çeliğin, saf demirden bile daha iyi sonuç vermesi oldu. Wang, “Paslanmaz çeliğin saf demirden daha iyi çalıştığını görmek gerçekten bir sürprizdi.” dedi ve “Paslanmaz çelik karmaşık bir karışımdan oluşuyor. Bu kadar iyi çalışmasını beklemiyorduk fakat bu önemli ve beklenmedik bir gelişme çünkü paslanmaz çelik gerçek pillerde daha yaygın olarak karşımıza çıkıyor.” ifadelerini kullandı.

Araştırma ekibi, böylece geri dönüşüm ortamının dışarıdan tehlikeli kimyasallar getirilmeden, doğrudan pil malzemelerinden oluşturulabileceğini ortaya koymuş oldu. Bu yaklaşım, hem süreç güvenliğini artırma hem de lojistik yükünü azaltma potansiyeli taşıyor.

Sıradaki Aşama: Bakteriyi Evrimleştirmek ve Prototip Piller Üretmek

Araştırmacılar şimdi, Atf bakterisinin kullanılmış pilleri geri dönüştürme verimliliğini daha da yükseltmek için bakteriyi evrimleştirmeye çalışıyor. Amaç, bakterinin doğal yeteneğini güçlendirip daha hızlı, daha stabil ve daha etkili hale getirmek.

Ekip aynı zamanda, bakteri tarafından geri kazanılan malzemeleri kullanarak prototip piller üretmeye başladı. Hedef, geri dönüştürülmüş bu pil bileşenlerinden yapılan pillerin performansının, geleneksel yöntemlerle üretilmiş pillerin performansına erişip erişemeyeceğini test etmek.

Eğer yaklaşım başarılı olursa, pil üretimi ve bertarafı kaynaklı çevresel etkiler köklü biçimde azaltılabilir. Kullanılmış pilleri bakteriler aracılığıyla geri dönüştürmek, süreci daha güvenli hale getirirken toksik kimyasal taşımaya olan ihtiyacı da ortadan kaldırabilir ve yüksek enerjili endüstriyel işlemlere olan bağımlılığı azaltabilir.

Wang’in ifadesiyle, “bakteriyi, kullanılmış pillerde zaten var olan malzemelerle besleyebilmek” fikri yalnızca laboratuvar ölçeğinde bir merak konusu değil; sürdürülebilir, düşük atıklı ve kimyasal açıdan daha güvenli bir geri dönüşüm modelinin zeminini oluşturuyor.

Çalışma, ACS Sustainable Resource Management dergisinde yayınlandı.

‍

‍

‍

Kaynak: https://interestingengineering.com/energy/new-bacteria-offers-path-for-battery-recycling