Bilim ve Teknik Dergisi 523. Sayı - Haziran

Raşit Turan* Güneş Enerjisi Araştırma ve Olgu Demircioğlu Uygulama Merkezi (GÜNAM) * Prof. Dr. Güneş Enerjisi Araş. ve Uygulama Merkezi (GÜNAM) ODTÜ “Türkiye’nin yeni Güneş enerjisi mükemmeliyet merkezi” Güneş’ten gezegenimize gelen enerji miktarı, ihtiyaç duyduğumuz enerjinin binlerce katıdır. Bu enerjiyi elektrik, hareket ve ısı enerjisine çevirebildiğimiz ölçüde Dünya’daki sorunların birçoğuna çözüm bulacağız. Dünya’nın atmosferini ısınmaktan, çevreyi kirlenmekten kurtaracağız. Dünya uluslarının ekonomilerinin birbirine bağımlı olmasından ve enerjiye bağlı savaşlardan böylece kurtulacağız.Yapılması gereken, Güneş’ten gelen temiz ve sonsuz enerjiyi başta elektrik enerjisi olmak üzere diğer enerji biçimlerine dönüştüren teknolojileri herkesin ulaşabileceği maliyetlerde üretebilmek. Bilim insanları ve mühendisler bu amaca ulaşmak için yoğun çaba gösteriyor. Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi yani GÜNAM, bu evrensel çabanın bir parçası olarak ODTÜYerleşkesi’nde kuruldu. GÜNAM, tüm enerjilerin kaynağı olan Güneş’ten gelen enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine çeviren teknolojiler geliştirmeyi hedefledi ve bu hedefine doğru emin adımlarla ilerliyor. Güneş enerjisini elektrik enerjisine çeviren teknolojilerden en çok yararlanan ülkele- ki çalışmalar da hız kazandı. Tüm eski çalışmaların rin başında Almanya geliyor. Almanya’nın ve bilgi birikiminin de sonucu olarak, 2009 yılında Devlet Planlama Teşkilatı desteğiyle Güneş Enerji- Güneş’ten aldığı enerji miktarı Türkiye’nin yarı- si Araştırma ve Uygulama Merkezi (GÜNAM) OD- sıdır. Güneş enerjisi bakımından Avrupa ülkele- TÜ Yerleşkesi’nde kuruldu. rine göre oldukça şanslı bir coğrafyada bulunan Hem fotovoltaik teknoloji hem de diğer Güneş Türkiye’de Güneş enerjisinden elektrik elde et- enerjisi teknolojileri, farklı bilim dallarının araştırma me uygulamaları son derece sınırlı kalmıştır. Oy- konusudur. Bu sebeple GÜNAM disiplinlerarası bir sa bu teknoloji ODTÜ’lü bilim insanları tarafından yapıya sahiptir. Farklı üniversitelerin Fizik, Malzeme 1980’lerden bu yana araştırılmaktadır. O yıllarda Mühendisliği, Kimya, Kimya Mühendisliği, Elektrik yapılan araştırmalar değerlendirilseydi, bu alanda Elektronik Mühendisliği ve Makine Mühendisliği ülkemizin yeri Almanya’dan çok daha iyi bir nok- bölümlerinden birçok araştırmacı, GÜNAM bilim- tada olurdu. Son yıllarda fotovoltaik güneş gözesi sel kadrosunda yer almaktadır. GÜNAM araştırma- üretim tekniklerinin gelişmesi, üretim maliyetleri- cıları farklı teknolojilerin Ar&Ge çalışmalarını yü- nin düşmesi ve tüm dünyada bu teknolojinin sık- rütmenin yanı sıra, bu çalışmaların sanayiye aktarıl- ça kullanılmaya başlanması ile birlikte, Türkiye’de- ması hususunda da projeler geliştirmektedir. 50

GÜNAM’ın kurulmasından sonra ODTÜ’nün >< Bilim ve Teknik Haziran 2011 mevcut cihaz altyapısına ek olarak geniş bir temiz Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merke- alan kurulmuş, kristal tabanlı, ince film ve organik zi Türkiye’de Güneş enerjisi teknolojilerinin mer- Raşit Turan, lisans ve güneş gözeleri için gerekli cihaz altyapısı tamam- kezi olmanın yanı sıra bu teknolojilerin kamuya ve yüksek lisans derecelerini, lanmış, ilk prototip ürünler ortaya koyulmuştur. yatırımcılara tanıtılması gibi bir görev de üstlen- ODTÜ Fizik Bölümü’nden Türkiye’nin ilk endüstriyel büyüklükteki güneş pa- miştir. Bu amaçla SolarTR-1 Güneş Enerjisi Kon- doktora derecesini Oslo neli GÜNAM laboratuvarlarında üretilmiştir. Üre- feransı, 2010 yılında ilk defa Ankara’da GÜNAM Üniversitesi’nden aldı. tilen güneş gözelerinin ve güneş panellerinin yerli tarafından Ulusal Fotovoltaik Teknoloji Platformu İsveç’te ve Kanada’da üretim olması, Türkiye’de bu konuda yatırım yapıl- (UFTP) ile birlikte düzenlenmiştir. Türkiye’den ve doktora sonrası çalışmalar masına ve yerli seri üretim planlayan özel sektör fir- dünyadan konusunda uzman birçok bilim insanı- yürüttü. Başlıca araştırma malarına ilham kaynağı olmuştur. Önümüz- nın konuşmacı olarak katıldığı konferansa 300’den konusu yarıiletken deki dönemde Türkiye’de gelişmesi öngö- fazla araştırmacı katılmıştır. Konferansa paralel aygıtların ve güneş rülen Güneş enerjisi teknolojilerinin, yerli gözelerinin fiziği ve olarak üretilebilir olması, ekonomik ve si- olarak, Güneş enerjisi konusunda teknolojisi. Uluslararası yasal olarak önemli bir adımdır. Yerli üre- çalışma yürüten yerli ve yabancı dergilerde 100 e yakın tim Türkiye’de gelişmediği takdirde, ya- birçok firma, fuar alanında çalış- makalesi yayınlandı. bancı kaynaklı güneş panellerinin Tür- malarını tanıtma imkânı bulmuş- Prof. Turan Güneş Enerjisi kiye pazarını kaplayacağı kesindir. tur. Solar TR konferans serisi bun- Araştırma Merkezi’nin dan sonra da ülkemizin farklı böl- (GÜNAM) kurulmasına Dünyada sıkça kullanılan fotovol- gelerinde düzenlenecektir. öncülük etti. Halen taik teknolojinin yerli olarak üretilebilir olması- Güneş Enerjisi Araştırma ve Uy- GÜNAM’ın müdürlüğünü nın yanı sıra gelecekte ticari olarak karşımıza çı- gulama Merkezi, ulusal bir merkez yürütmektedir. kacak yüksek verimli yeni güneş gözesi teknolo- olarak, farklı üniversitelerden akademisyenlerin ve jileri üzerinde de GÜNAM bünyesindeki araştır- konusunda uzman şirket temsilcilerinin oluştur- macılar tarafından çalışılmaktadır. GÜNAM, ken- duğu bir Yönlendirme ve İşbirliği Kurulu kurmuş- di misyonuna uygun olarak, Güneş enerjisini dö- tur. Bu kurul, GÜNAM’ın işleyişi ile ilgili gelişme- nüştürmede verim artırmaya ve üretim maliyetle- leri takip edip çeşitli tavsiye ve yönlendirmelerde rini düşürmeye yönelik Ar&Ge çalışmalarına bü- bulunmaktadır. Üniversitelerdeki akademik kad- yük önem vermektedir. Son dönemde, yoğunlaş- ronun yanı sıra yüksek lisans ve doktora öğrenci- tırılmış güneş gözesi teknolojisi konusunda, dok- leri de GÜNAM laboratuvarlarındaki altyapıdan tora öğrencisi Özgür Selimoğlu ile beraber geliş- faydalanabilmektedir. tirilmiş olan sistemin uluslararası patent başvuru- GÜNAM bir Ar&Ge merkezi olmanın yanı sıra su yapılmış, prototip ürünler tasarlanmış ve üre- üniversite sanayi işbirliğinin güzel örneklerini ver- timine başlanmıştır. Yoğunlaştırmalı optik sistem- mektedir. Bu çerçevede Güneş enerjisi teknolojile- ler kullanılarak, çok küçük güneş gözeleri ile daha rine hem akademik hem de sanayi açısından baka- fazla enerji üretilmesi hedeflenmektedir. Bu pro- bilen GÜNAM’ın sektörde edindiği misyon şu şe- jenin başarı ile tamamlanması halinde, Güneş’ten kilde özetlenebilir: elde edilen elektrik enerjisinin maliyeti diğer kay- • Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştür- naklarla yarışır düzeye inecektir. me teknolojilerini ülkemizde geliştirmek ve dün- ya ile rekabet edebilir düzeye çıkartmak. Bu amaca yönelik olarak araştırma faaliyetlerinde bulunmak. • Güneş’ten elektrik elde edilmesi ve kullanıl- masına yönelik olarak oluşturulacak teşvik sistem- lerinin teknolojik altyapısını oluşturmak. • Güneş enerjisi alanında çalışan bütün kurum ve kuruluşlarla işbirliği içinde, ulusal düzeyde yön- lendirici, katkı sağlayıcı ve sinerji yaratıcı bir rol oynamak. • Güneş enerjisi alanında gerekli insan gücünü yetiştirmek. • Ulusal düzeyde tüm ilgili kurum ve kişilere fark ve çıkar gözetmeden hizmet vermek. 51

Raşit Turan * Kristal Silisyum Güneş Gözeleri: Fırat Es En Çok Bildiğimiz Fotovoltaik Dönüştürücü * Prof. Dr. Güneş Enerjisi Araştırma Fotovoltaik güneş enerjisi denince akla ilk gelen kristal silisyum teknolojisidir.Yerkabuğunda en çok bulunan ve Uygulama Merkezi ikinci element olan silisyum (Si) akıllı bulaşık makinelerinden bilgisayar mikroişlemcilerine, cep telefonlarından uydu (GÜNAM) ODTÜ alıcılara, günümüzde kullanılan çoğu cihazın elektronik devrelerinin temelini oluşturur. Günümüz teknolojisinin kalbi olarak nitelendirebileceğimiz bu yarı iletken, ucuz ve verimli güneş gözeleri üretmek için de biçilmiş kaftandır. 52 Bu bölümde güneş gözelerinin silisyum madeninden güneş tarlalarına olan yolculuğunu bulacaksınız. Kumdan silisyuma Fotovoltaik güneş gözeleri yapımında kullanılan silis- yum, yerkabuğunun % 27’sini oluşturan ve kum olarak da bildiğimiz silisyum oksit (SiO2) madeninden elde edilir. Si- lisyum oksidin yüksek sıcaklık fırınlarında (1900°C) kar- bon ile girdiği tepkimeler sonucunda %98 saflıkta silisyum m(Sio)n, oyaknsitü(rCüOnl)erelodleareadkilidr.aDkaahrbaosnodniroakçseitşi(tCliOsa2f)lavşetıkrmaraboişn- lemlerinden geçirilen silisyum % 99,99’un üzerinde saflığa ulaşarak silisyum pul yapımı için hazır hale gelir. Saflaştırmanın ardından 1400°C sıcaklığa çıkarılıp eri- yik hale getirilen silisyumdan, farklı yöntemlerle kontrol- lü bir biçimde soğutularak çoklu kristal veya tek kristal kü- tükler elde edilir. Oluşturulan bu kütükler tel testereler yar- dımı ile dilimlenerek güneş gözelerinin altyapısı olan kris- tal silisyum pullar üretilir. Kristal silisyum güneş gözelerinin üretimi Tel testere ile kesim sırasında silisyum pulların yüzeyle- rinde oluşan mikro çatlaklar, elektrik yüklerin göze yüze- yinde kaybolmasına neden olarak performansta düşüşe ne- den olur. Bu çatlakların temizlenmesi amacıyla üretim hat- tına giren silisyum pullar ilk olarak bazik bir solüsyon için- de tıraşlanarak pürüzsüz ve kusursuz bir yüzey elde edilir. Güneş gözelerinin yüzeyine gelen ışınların belirli bir kıs- mı, göze yüzeyinden yansıyarak atmosfere geri döner. Bu yansıma miktarı ne kadar az olursa, göze içine giren ışık miktarı da o kadar fazla olacak ve gözeden alınan akım miktarı da bir o kadar artacaktır. Bu amaçla üretimin ikin- ci aşaması olarak silisyum pulların yüzeylerinde mikro bo- yutta piramitler oluşturulur. Bu piramitler, yüzeyden yansı- yan ışığı tekrar göze yüzeyine yönlendirerek gelen ışığın da- ha verimli kullanılmasını sağlar.

>< Bilim ve Teknik Haziran 2011 Kristal Silisyum Güneş Gözeleri Nasıl Çalışır? Ön ve arka yüzey kontaklar n n e n e p eh E p h Ep E yük Fotovoltaik güneş gözesi tarafından emilen fotonlar, silisyum Kristal içinde serbestçe hareket eden elektron-boşluk çifti, Ayrılan elektron-boşluk çiftleri metal kontaklar h kristalindeki elektronları uyararak, elektron-boşluk çiftleri p-n eklemi civarında oluşan elektrik alan sayesinde yardımıyla devreye akım olarak aktarılır. oluşturur.“Boşluk”, silisyum kristalinde uyarılarak üst seviyeye birbirinden ayrılır ve elektron n tipi bölgeye, boşluk da p tipi çıkan negatif yüklü elektronun ardında bıraktığı bölgeye doğru yol alır. Buna fotovoltaik etki denir. Mikro Piramitler pozitif yüke verilen isimdir. Güneş gözeleri ışığın fotovoltaik etki ve böylece göze yüzeyinden yansıyan ışın I R2I ile elektrik enerjisine dönüştürülmesi esa- miktarının en aza indirilmesi esasına da- sına dayanarak çalışır. Fotovoltaik etkinin yanır. Bu amaçla pul yüzeyine plazma tek- O<R<I gözlemlenebilmesi için güneş gözesi için- nikleri kullanılarak ince Si3N4 filmler kap- Yüzey pürüzlendirilmesi ile piramit yapısı oluşturulan silisyum güneş de, kendiliğinden oluşmuş, sabit bir elekt- lanır. Bu kaplama, görünür dalga boyla- gözesi yüzeyinin elektron mikroskobu ile alınan görüntüsü (Sağda) rik alan bulunması gerekir. Güneş gözesi- rından sarı ışık için yıkıcı girişim koşulla- Göze üzerine I yoğunluğu ile gelen güneş ışınları yüzeyden RxI yo- nin kalbi olarak da düşünebileceğimiz bu rını sağlarken, tayfın mavi kısmına doğru ğunluğuyla geri yansır. Burada R silisyum malzemesinin yansıma elektrik alanın oluşturulması için silisyum yapıcı girişim koşullarını sağlar ve bu yüz- katsayısıdır ve 0 ile 1 arasında değişir. Piramitler sayesinde yüzeyden pullar üzerinde katkılama işlemleri yapı- den güneş gözeleri mavi dalga boylarını yansıyan güneş ışınları tekrar göze yüzeyine yönlenir ve sonuç olarak lır. Katkılama esnasında bor ile katkılan- daha fazla yansıtarak alışılmış rengini alır. yansıyan yoğunluk R2xI değerine düşer. Örneğin yansıma katsayısı 0,4 mış olan (p-tipi) silisyum pul, 850-900°C olan bir yüzeye gelen 100 fotondan ilk olarak 40 tanesi yansıyacak, sıcaklıkta fosfor içerikli bir gaz altında fı- Diyot özelliği kazanan ve yansıma en- piramit yüzey sayesinde tekrar yüzeye çarpan 40 foton yine 0,4’lük bir rınlanır ve böylece pulun ön yüzeyi, difüz- gelleyici işlemlerden geçen güneş gözesi yansıma ile yüzeyden 16 foton olarak ayrılacak. Sonuç olarak gelen yon mekanizması sayesinde fosfor katkı- artık ışık altında ön ve arka yüzeyi arasın- 100 fotondan sadece 16 tanesi yansırken kalan 84 foton göze tarafın- lanmış hale (n-tipi) dönüşür. Katkılama da bir potansiyel fark oluşturabilecek ha- da hapsedilecek. Düz bir yüzeyimiz olsaydı yüzeyden 40 foton yansı- sonucunda silisyum pullarda p-n eklemi le ulaşmış durumdadır. Bu andan itibaren yacak ve göze tarafından sadece 60 foton hapsedilebilecekti. (Solda) yani diyot yapısı sağlanmış olur. yapılması gereken, ön ve arka yüzeyden elektrik kontaklar alarak, göze tarafından giderilir. Bu amaçla güneş gözesinin ke- Katkılama ardından, güneş gözelerine üretilen akımı kullanmaktır. Bu amaç- narlarında, güçlü bir lazer ışını ile derin bilinen mavi rengini veren yansıma engel- la güneş gözesinin ön yüzeyi gümüş, ar- oyuklar açılır ve böylece ön ve arka yüzey leyici kaplama işlemi uygulanır. Yansıma ka yüzeyi ise alüminyum metalleri ile kap- birbirinden tamamen izole edilir. engelleyici kaplamalar, silisyum yüzeyin- lanır. Gözenin ön yüzeyi, Güneş’ten gelen den ve kaplama yüzeyinden yansıyan gü- ışığı kullanabilmesi için kısmi olarak me- Artık göze elektrik üretimine hazırdır. neş ışınlarının yıkıcı girişime uğraması tal kaplanır. Arka yüzey ise Güneş’e bak- Üretimi tamamlanan güneş gözeleri, gü- madığı için tamamen kaplanarak kontak neş simülatörüne yerleştirilir ve perfor- GÜNAM laboratuvarlarında üretilen bir kristal Si güneş gözesi alma işlemi tamamlanmış olur. mansı sınanır. Tipik bir kristal silisyum güneş gözesi, yaklaşık % 16’lık bir veri- Güneş gözesinin ön ve arka yüzeyi, me sahiptir ve 0,6 Volt gerilim ve 8 amper aralarında potansiyel bir fark bulunan iki akım üretebilir. Ölçümleri bitirilen göze- elektriksel kutup halindedir. Göze üretimi ler çıkış voltajları, akımları ve verimlilik sırasında meydana gelen çeşitli aksaklık- değerlerine göre sınıflandırılıp güneş pa- lar, ön ve arka yüzey arasında pul kenar- neli yapımı için ayrılır. Kullanım amacı- larında kısa devrelerin oluşmasına neden na göre seri veya paralel bağlanan gözeler, olarak göze performansını düşürür. Göze panel haline getirilip kullanıcıya sunulur. üretiminde son aşama olarak bu kaçaklar 53

Mehmet Parlak * İnce Film Güneş Gözeleri Raşit Turan ** % 100 yerli ve daha ucuz Prof. Dr. * Prof. Dr. ** Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (GÜNAM) ODTÜ İnce film güneş gözeleri ticari olarak 1980’li yıllarda ortaya çıkmış, bugün artık kristal tabanlı güneş gözeleriyle yarışır duruma gelmiştir. İnce film güneş gözeleri, verim açısından kristal tabanlı silisyum gözeleri yakalayamamış olsa da çok daha ucuza üretilebilen bir teknolojidir. Bu teknoloji ile üretilen gözelerde 100 kat daha az malzeme kullanılır, üretilmeleri kolaydır. Cam üstüne ya da çelik, plastik gibi esnek yüzeylerin üzerine uygulanabilir. Büyük güneş enerjisi tarlaları yapılabileceği gibi, bina dış cephelerinde ve çatı kaplamalarında, kumaş üzerinde de kullanılabilirler. Üretimleri tümüyle entegredir, bu nedenle yerli olarak üretilebilirler. Bu özellikleri ile ince film çalışmaları son 15 yılda büyük hız kazanmıştır. % 100’e yakın yerli üretim mümkün İnce film güneş gözelerinin üretimi büyük ölçüde yerli olarak gerçekleştirilebilir.Yurt dışından satın alınacak hammaddeye ulaşmak mümkün. Ayrıca gerektiğinde bu hammaddenin yurt içinde üretilmesi de mümkün. Üstelik bu tür gözelerin üretiminde kullanılan makine ve teçhizat da yerli olarak üretilebilir. Nitekim GÜNAM’da kurulan ve bir çeşit pilot üretim sistemi olan Si ince film üretim sistemi yerli bir firma tarafından üretilmiştir. İnce film güneş gözelerinde Şekil 1’de şematik Amorf silisyum (a-Si) ya da a-Si/mikrokristal- olarak gösterilen üç farklı teknoloji kullanılıyor: Si ince film güneş gözeleri: En eski ve en bilinen in- Bu teknolojiler a-Si (amorf silisyum), CuInGa- ce film güneş gözeleri a-Si gözelerdir. Bir göze, p-i-n Se (bakır indiyum galyum selenyum) ve CdTe (kad- diye adlandırılan 3 farklı a-Si türünden oluşur. Kris- miyum tellür) malzemelerine dayanır. Bu üç teknolo- tal silisyum güneş gözelerinden farklı olarak amorf si- ji hem kristal Si güneş gözeleri ile hem de birbirleri ile lisyum güneş gözelerinde p ve n tabakalarının (˜20- yarışmaktadır. Bu teknolojileri kısaca görelim. 30nm) arasında, bu iki tabakadan çok daha kalın olan i tabakası (˜250-400nm) bulunur. 54

>< Bilim ve Teknik Haziran 2011 Burada i bölgesi ışığın asıl soğurulduğu bölgedir, Bakır indiyum galyum ve selenyum -CuIn- Bir Türk firması tarafından kalın olmasının sebebi budur. Yüksek sıcaklık uygu- GaSe- (CIGS) ince film güneş gözeleri: Dört ele- geliştirilen ince film laması içermediği için cam üzerine uygulanabilmek- mentli bu yarıiletken en yüksek verime sahip ince güneş gözesi üretim sistemi tedir. Bu tür güneş gözelerini üretmek için küme ci- film göze olma özelliğini taşıyor. Üretimleri biraz Fotovoltaik güç sistemlerinde haz sistemi kullanılır. Her bir tabaka ayrı bir kazanda zor da olsa, CIGS gözeler hayli popüler. CIGS, gü- kullanılan üç farklı ve diğerini etkilemeden üretilir. Örneğin GÜNAM neş enerjisi uygulamaları için uygun özellikler ser- ince film teknolojisi : laboratuvarlarında kurulan prototip üretim sistemi, 4 giler. Bu özelliklerin başında bu malzemenin çok CdTe/CdS, CIGS, ve a-Si amorf silisyum film üretim kazanı, 1 magnetron saç- yüksek soğurma katsayısı ve güneş ışığı tayfına uy- ince film güneş gözeleri tırma yöntemiyle ön ve arka kontak film kazanı ve 2 gun denilebilecek yasak enerji bant aralığına sa- transfer kazanından oluşan bir sistemdir. Tek eklemli hip olması gelir. Üretimi zor olmakla birlikte fark- a-Si gözelerde verim değerleri % 6-8 civarındadır. a-Si lı yöntemlerle üretilebilir. Yüksek verimin yanı sı- gözeler ince film mikrokristal gözeler ile birleştiğinde ra esnek yüzeylere uygulanabilmesi nedeni ile ku- verim değerleri % 10-11’e ulaşmaktadır. Kristal Si gö- maş üzerine ya da çatı kaplamalarına kolayca kul- zelere göre düşük verimli olsalar da, ince film Si göze- lanılabiliyor. CIGS panellerin verimi % 12-13 de- lerin maliyeti düşük olduğundan ürettikleri enerjinin ğerlerine ulaşıyor. Bu alanda araştırmalar sürmek- maliyeti de daha düşük olabilmektedir. te. Örneğin bileşik içindeki Cu yerine Ag kullana- rak Ag(In,Ga)Se2 bileşiğini oluşturmak ve bu yolla Kadmiyum sülfür/kadmiyum tellür (CdS/ daha yüksek verimlere ulaşmak amaçlanıyor. CdTe) ince film güneş gözeleri: CdTe, elektronik ya- pısı güneş ışığı tayfına en uygun yarıiletkenlerden bi- CIGS ince filmleri üretmek için farklı yöntem- ridir. Genellikle CdS (kadmiyum sülfür) ile birlikte ler olmasına rağmen, hem araştırmada hem de bü- kullanılır. CdS ışığı kolay geçirdiğinden pencere gö- yük çaplı üretimde üç aşama vardır: revi görür. Ayrıca CdS/CdTe eklemi akım oluşması için gerekli elektrik potansiyelini sağlar. Bu tür güneş 1. Elementlerin ortak buharlaştırılması panellerinde verim değerleri % 11’e ulaşırken, panel 2. Üretilen katmanların selenizasyonu maliyeti dünyadaki tüm teknolojiler arasında en dü- 3. Yığılmış elemental katmanın lazer ile işlenmesi şük düzeye inmiştir. Bu alanda üretim yapan bir fir- ma yıllık kapasitesini 1 GW boyutuna çıkartmıştır. GÜNEŞ IŞIĞI GÜNEŞ IŞIĞI GÜNEŞ IŞIĞI CdS/CdTe ile ilgili en büyük endişe, Cd elementinin zehirli olmasıdır. Ancak konunun uzmanları, Cd’un Cam (1-4 mm arası) i-ZnO ZnO:Al (n tipi) 1 μm Cam (1-4 mm arası) 1. göze zehirli olduğunu fakat CdS ve CdTe bileşiklerinin ze- CdS hirli olmadığını vurguluyor. Ayrıca evimizde kullanı- TCO ~4 μm CIGS (p tipi) 0.05 μm TCO (İletken Saydam Katman) p 2. göze lan ve Cd içeren pillerdeki Cd miktarının çok daha (İletken Saydam Katman) 0.1 μm Molibden Elektrot 0.05 μm a-Si:H (Amorf Silisyum Katman) in fazla olduğunu belirtiyorlar. Üretim yapan firmalar 3.8 μm μc-Si:H bu konudaki kaygıları gidermek için kullanım sonra- CdS Cam (3 mm) 2 μm p sı geri dönüştürmek için panelleri kullanıcılardan ge- CIGS (Mikrokristal Silisyum Katman) i ri almayı garanti ediyor. CdTe ~3 μm Metal Alt Elektrot a-Si /μc-Si n CdTe, dört özel niteliği nedeniyle ince film güneş ZnO (Pasivasyon gözelerinde çok iyi bir aktif madde olarak kullanılma- CdTe ya uygundur: Katmanı) l CdTe malzemesinin en duyarlı olduğu bölge, güneş ışığı Gümüş Alt Elektrot tayfının en güçlü olduğu dalga boylarına karşılık gelir. l CdTe’ün elektronik yapısı ışığın çok güçlü biçimde soğurulmasını sağlar. l CdTe üretimi hayli kolaydır. Cd veTe atomları kolaylıkla CdTe oluşturur. l Düşük maliyetli üretime uyan, basit biriktirme ve kaplama teknikleri geliştirilmiştir. CdTe gözeleri için AM 1,5 (ışığın atmosferde aldığı yolun atmosfer kalınlığına oranı) şartı altında % 18 verimlilik veren, 27 mA.cm-2 kadar akım yoğunluğu ve 880 mV kadar açık-devre voltajı beklenebilir. Bu rakamlara ulaşılması halinde güneş enerjisi fiyatları daha da düşecektir. 55

Levent Toppare* Ali Çırpan** Doğukan Hazar Apaydın Hava Zekiye Akpınar Organik Güneş Gözeleri * Prof. Dr. ** Y. Doç. Dr. Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (GÜNAM) ODTÜ Güneş enerjisi gezegenimizde en çok bulu- meleridir. Ancak verimleri ve kararlılıkları inorga- nan yenilenebilir enerji kaynağıdır. Bilinen nik malzemelerden daha azdır. İnorganik benzerle- en temiz ve sürekli enerji olmasına, zarar- rinin çeşitliliği sınırlı iken organik moleküllerin sayı- lı yan ürünler bırakmadan enerji üretimine olanak sının milyonlar seviyesinde olması, bu malzemeler- sağlamasına rağmen günümüzde kullanılan ener- den elde edilecek verimin ve kararlılığın artırılması- jinin sadece % 0,04’ü Güneş enerjisinden elde edil- na imkân verir. Bu nedenle organik malzemeler bu mektedir. Çünkü şu an inorganik malzemelerle yapı- tip çalışmalar için çok ayrıntılı bir şekilde araştırıl- lan güneş gözeleri kullanılarak elde edilen enerji, fo- maya başlanmıştır. sil yakıt kullanılarak elde edilen enerjiden çok daha pahalıdır. Ayrıca inorganik malzemelerle yapılan gü- İlk organik güneş gözesi Tang ve çalışma arka- neş gözeleri esnek olmadığı için uygulama alanları da daşları tarafından Kodak firmasında üretilmiştir. İki dardır. İletken, yüksek molekül ağırlığına sahip orga- katmanlı, % 1,1 verime sahip bu gözede Güneş’ten nik moleküller istenen özelliğe göre kolaylıkla değiş- gelen enerji ile oluşan elektron-boşluk çiftinin ayrı- tirilebilmeleri, pahalı olmamaları ve çözünürlükle- mı sadece katmanların arayüzünde gerçekleştiği için ri sayesinde, ayrıca birçok yüzeye uygulanabilmele- verimi düşük olmuştur. Güneş enerjisinin soğurul- ri gibi avantajları da olması nedeniyle verimli cihaz- masıyla yük taşıyıcıların oluşumuna olanak sağlayan ların yapımında kullanılmaya en uygun adaylardır. eksitonlar ortaya çıkar. Fotoakımın oluşabilmesi için Yarı iletken polimerlerin kullanıldığı organik güneş eksitonların akması gerekir. Genelde, organik gü- gözeleri Heeger, MacDiarmid ve Shirakawa’nın ilet- neş gözelerinde, yaşam süresi uzun olan eksitonlar, ken polimerleri keşfinden ve geliştirmesinden sonra fotoakımın oluşmasına katkıda bulunur. Bu prob- önemli bir araştırma konusu olmuştur. Güneş panel- lemi aşıp ışığın aktif yüzeyde soğurulmasını artıra- lerinde inorganik malzemeler yerine organik malze- bilmek için 1990’ların başında “Bulk Heterojuncti- meler kullanılmasının sağladığı önemli üstünlükler, on” (BHJ) adı verilen yeni bir yöntem geliştirilmiştir. organik malzemelerin daha ucuz olması ve işlenebi- Bu sistemde elektron verici ve elektron alıcı iki farklı lirlikleri sayesinde çok farklı yüzeylerde kullanılabil- malzeme, uygun bir çözücü sayesinde karışım halin- de bulunmaktadır. Bu yöntem sayesinde gerekli olan 56

>< Bilim ve Teknik Haziran 2011 yük ayrımı en yüksek seviyeye çıkarılmış- Organik Güneş Gözeleri Laboratuvarı’ndan bir görünüm Bu sayede ışık aktif tabakaya çarparak gü- tır. Kullanılan çözücünün yanı sıra üreti- (eldivenli kabin sistemi) (Solda) neş gözesinin çalışmasını sağlayabilir. 3 len gözeye sıcaklık uygulanması da veri- numaralı plazma temizleyici oksijen, azot mi artıran bir diğer etkendir. Ancak bu iş- Bu nedenle dünyanın ileri gelen araş- gibi gazları plazma haline getirerek yüzey- lem malzemeye göre değişmektedir. Ayrı- tırma grupları pek çok farklı polimerle de kalmış safsızlıkların ve kirliliklerin te- ca oluşturulan filmin düzgün olması, içi- verim artışı çalışmalarını sürdürmekte mizlenmesine yardımcı olur. 4 numaralı ne çeşitli katkı malzemelerinin eklenmesi ve yeni polimerler üretmektedir. üniteler yardımıyla, organik aktif tabaka ile sağlanır. Bütün bu etkenler göz önünde püskürtülerek ya da sürülerek yüzeye kap- bulundurulduğunda, organik bir malze- Çalışma Prensibi lanır. Üzerine metal elektrotlar da eklenen menin veriminin % 1’den % 4’e çıktığı gö- film, 6 numaralı makaraya sarılarak kulla- rülmüştür. Hâlâ yetersiz kalsalar da, fark- Organik güneş gözelerinde, yeterli nıma hazır hale gelir. Geliştirilen bu yön- lı organik malzemeler kullanılarak üre- enerjiye sahip fotonlar, aktif katmanda temlerle organik güneş gözelerinin mali- tilmiş, güç dönüşüm verimi % 8 civarın- bulunan elektron verici (donör) ve elekt- yeti giderek düşmektedir. da olan gözelerin üretildiği bilinmektedir ron alıcı (akseptör) malzemeler tarafın- dan soğurulur. Kullanılan donör mal- GÜNAM Organik Organik aktif tabakayı Rulodan ruloya yönteminin şematik gösterimi zemenin soğurma katsayısı daha yük- Güneş Gözeleri Laboratuvarı yüzeye kaplayan üniteler (4) sek olduğu için fotonların büyük bölü- Yüzeyi kaplamaya hazır hale getiren mü bu malzeme yani polimer tarafından Orta Doğu Teknik Üniversitesi GÜ- plazma temizleyicisi (3) soğurulur. Soğurulan fotonlar eksitonla- NAM bünyesinde kurulan bu laboratu- rı oluşturur. Bu eksitonlar serbest yükle- varda organik güneş gözelerinin üretimi- Kaplanmış film rulosu (6) re dönüşerek ilgili elektrotlara ulaşır ve ne ve test çalışmalarına başlanmıştır. La- elektrik akımını oluşturur. boratuvarda bulunan eldivenli kabin siste- Filmin hareketini Kaplanacak filmi Kaplanmış Kaplanmış filmi mi ile organik güneş gözeleri oksijensiz ve sağlayan tekerlek ana hatta yönlendiren film rulosu (1) saran makara (5) 2007’den bu yana verimi artırmak nemden uzak bir ortamda üretilmekte ve makara (2) için birçok çalışma yürütülmüştür. Bu verim testleri yapılabilmektedir. çalışmalarda yeni polimerler sentezlene- Metal Kaplayıcı rek güneş gözesinin üretebildiği gerilim Fotoğrafta görülen dönel kaplama yar- değerinin artırılması hedeflenmiştir. Bu dımıyla, üretilen polimerler indiyum kalay yöntemler kullanılarak organik taban- oksit kaplı camlar üzerine kaplanır. Daha lı güneş gözelerinin veriminin % 10’un sonra metal buharlaştırıcı kullanılarak bu üzerine çıkarılması beklenmektedir. kaplama üzerine metal elektrotlar eklenir. Böylece güneş gözesi elde edilmiş olur. Son Organik Güneş Gözelerinin olarak Dünya’ya gelen güneş ışığındaki Büyük Ölçekli Üretimi enerjiye ve parlaklığa eşdeğer bir ışık sağ- layan Güneş simülatörü yardımıyla güneş Çözülebilir olmaları sayesinde bir- gözelerinin verimi ölçülür. GÜNAM labo- çok yüzeye uygulanabilen organik güneş ratuvarlarında üretilen bir güneş gözesinin gözelerinin üretimi için çeşitli yöntem- verimi % 4 olarak belirlenmiştir. ler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin ba- zılarını şu şekilde sıralayabiliriz: Serigra- K“Baaysnicarkesearch needs for solar energy utilization”, fi yöntemi, baskı yöntemi, mürekkep püs- Teknik Rapor, Enerji Bakanlığı, 2005. kürtme yöntemi, sprey yöntemi, rulodan ve iyileştirme çalışmaları da hız kesmeden ruloya yöntemi, fırça yöntemi. devam etmektedir. Çünkü verim seviyesi- nin % 10’a kadar çıkmasının aslında hayal Bu yöntemlerden en ucuzu ve yaygın olmadığı ve sentezlenebilecek yeni elekt- olarak kullanılanı rulodan ruloya yöntemi- ron verici ve elektron alıcı malzemelerle dir. Bu yöntemle esnek ve ince filmler ha- Güneş enerjisinden daha fazla ve çok daha linde güneş gözeleri elde edilebilmektedir. ucuza faydalanılabileceği ortaya çıkmıştır. 1 numaralı makaradan hatta beslenen plastik filmin üzeri iletkenliği sağlamak üzere indiyum kalay oksit ile kaplanmış- tır. Bu madde nanometre ölçeğinde yü- zeye kaplanır ve şeffaftır. Güneş gözele- rinde anot olarak, ışığın geçişine izin ver- mesi gereken maddeler kullanılmalıdır. 57

Ahmet Macit Özenbaş* Halil İbrahim Yavuz** * Prof. Dr. ** Araş.Gör. ODTÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Yüzey Bilimi Araştırma Laboratuvarı Boya Duyarlı Güneş Gözeleri Yeni ve Daha Ucuz Teknolojiler Boya ile duyarlı hale getirilmiş güneş gözeleri (BDGG), üçüncü nesil güneş gözeleri olarak adlandırılan ve bilindik güneş gözelerine alternatif olarak ortaya çıkan fotovoltaik gözeler grubuna dahil güneş gözeleridir. 1991 yılında Michael Grätzel tarafından geliştirilmiş, günümüze kadar meydana gelen gelişmelerle % 10 laboratuvar verimliliğine ulaşılmıştır. Mevcut silisyum esaslı p-n eklem tipi güneş gözelerinden farklı olarak, bitkilerde gözlenen fotoelektrokimyasal mekanizmalarla çalışan boya duyarlı güneş gözelerinin bu özelliği yapay fotosentez olarak adlandırılmaktadır. 58

>>> Bilim ve Teknik Haziran 2011 Gelecekte boya duyarlı güneş gözelerinin endüst- Boya duyarlı güneş gözelerinin diğer güneş gö- riyel olarak üretilmesi ve daha fazla sayıda ticari fir- zelerinden üstün yönleri şunlardır: manın rekabet oluşturması sonucunda maliyetlerin büyük ölçüde düşmesi bekleniyor. Günümüzde pek Ekonomiklik: Günümüzde yaygın olarak kulla- çok enstitü, üniversite ve araştırma kuruluşunun ya- nılan silisyum esaslı güneş gözelerinin ve onların nı sıra Sony, Sharp, Toyota gibi büyük firmalar ve pek daha ekonomik alternatifleri olan ince film tekno- çok irili ufaklı firma da boya duyarlı güneş gözesi pa- lojilerinin üretim maliyetleri, yoğun enerji gerekti- nelleri üretimi konusunda çalışmalar yapıyor. Önü- ren yüksek sıcaklık ve vakum koşullarında üretil- müzdeki bir kaç sene içinde ilk ticari panellerin pi- meleri sebebiyle yüksektir ve sınırlanmıştır. Boya yasaya sunulacağı tahmin ediliyor. TÜBİTAK’ın Viz- duyarlı güneş gözeleri daha ekonomik malzeme- yon 2023 Programı’nın “Güneş Enerjisi” bölümün- lerden oluşur ve vakum gerektirmeyen işlemler- de 2008-2017 hedefi olarak 200 W düzeyinin altında, le üretilir. Bu açıdan mevcut teknolojiler içerisin- taşınabilir, organik pigmentli güneş gözesi teknoloji- de enerji üretim maliyetleri açısından performansı lerinin geliştirilmesi yer alıyor. Bu doğrultuda labo- en yüksek olan fotovoltaik teknolojidir. ratuvarımızda yapılan çalışmaların amacı da, yuka- rıda belirtilen hedeflerle örtüşecek şekilde, boya ile Güneş ışığı Boya duyarlı güneş hücresindeki duyarlı hale getirilmiş nanokristal yapılı malzemeler enerji akışının şematik gösterimi kullanarak daha verimli ve daha ucuz güneş gözele- ri yapmaktır. İletken cam Boya Karşı elektrot Boya ile duyarlı hale getirilmiş güneş gözesi 3 ana elektrot TiO2 bölümden oluşur. En üstte, gelen ışığı gözenin içine iletmek amacıy- Elektrolit la, geçirgen bir cam bulunur. Camın altında, anot- 3I- ta (metal oksit ve metal oksit-boya katmanları) el- de edilen fotoelektronları toplamak amacıyla, iletken I3- bir katman olan TCO (Transparan İletken Oksit) yer alır. TCO tabakasının hemen altında, çok ince halde Düşük ışıma koşullarında çalışabilme: Bilin- nano parçacıklı metal oksit katmanı yer alır. Bu kat- dik güneş gözeleri yüksek sıcaklıkta ve düşük rad- man, nano yapısı sayesinde, hayli geniş bir yüzey ala- yasyon koşullarında performans kaybeder, ancak nına sahiptir. Metal oksit katmanının altında ise fo- boya duyarlı güneş gözeleri sıcaklık, ışıma açısı to aktivitesi yüksek boya katmanı (genelde rutenyum ve düşük ışıma koşullarından etkilenmeden enerji poli-piridin esaslı) bulunur. Poli-piridin boya taba- üretmeye devam eder. Özellikle bulutlu havalarda, kası aktivite artırımı için kovalent bağlı metal oksit güneş radyasyonunun düşük olduğu mevsimlerde tabaka ile çevrelenmiştir. ve coğrafi bölgelerde enerji üretimi açısından son Bu katmanın dışında ise elektrolit ve redoks çifti- derece avantajlıdır. nin bulunduğu tabaka yer alır. Gözenin en altında yine iletken bir katman içeren Esnek taban malzemelerine uygulanabilme: (TCO), platin ile kaplı, geçirgen cam katot bulunur. Farklı renklerde ve ışık geçirgenliklerinde üreti- Boya duyarlı güneş gözesinin çalışma prensibi ise lebilmelerinin yanı sıra düşük ışık şiddetlerinde- şekilde görüldüğü gibi dört aşamada açıklanabilir. ki yüksek performansları sebebiyle bina içi uygu- lamalarda, ışıma açısından bağımsız enerji ürete- Boya Duyarlı Güneş Hücresi bilmeleri sayesinde de binalara entegre edilmiş sis- temlerde kullanılabilirler. Cam gibi sert yüzeylere Fotonlar Cam Altlık TCO MO Boya MO Elektrolit Pt TCO Cam Altlık uygulanabilmelerinin yanı sıra esnek ve hafif mal- zemeler şeklinde de üretilebilirler; cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar gibi elektronik cihazlarda, ta- şınabilir şarj ünitelerinde ve giysilerde kullanılabi- lirler. Sürekli/yerinde üretim koşullarına uyarlana- bilme: Basit tekniklerle ve ekipmanlarla üretilme- lerinin yanı sıra taşınabilir üretim hatlarının kulla- nılması sayesinde yerinde üretim modeline de uy- gundurlar. 59

Boya Duyarlı Güneş Gözeleri-BDGG Yeni ve Daha Ucuz Teknolojiler <<< 1. Güneş ışığından kaynaklanan fotonlar, geçir- Çalışmalar sonucunda TiO2-ITO (indiyum kalay gen bir cam yardımı ile foto aktivitesi yüksek bo- oksit), nano tel kompozit güneş gözelerinde kla- ya moleküllerine çarparak onları uyarırlar. Uyarı- sik BDGG’lere göre % 33 verim artışı gözlenmiş- lan boya molekülleri, n tipi taşıyıcı nano parçacık- tir. Çeşitli miktarlarda indiyum kalay oksit nano tel lı metal oksit katmanı (TiO2, ZrO2, NiO, SnO2) ta- ya da nano toz eklenerek elde edilen nano kompo- rafından çekilir. lzeitriTaişOağ2ıgdüanveeşriglmözeekleterdinirin. Baukıgmöz-evloelrtianj (J-V) eğri- Macit Özenbaş, doktora üretimi ta- derecesini ODTÜ 2. Boya molekülleri bu tepkime sonucunda po- mamen ıslak kimya ve açık atmosferik koşullarda Metalurji ve Malzeme zitif yüklü duruma geçer (yükseltgenir). yapılarak maliyet oranları düşürülmüştür. Ölçümü Mühendisliği yapılan boya duyarlı güneş gözesi de aşağıda gö- Bölümü’nden aldı. 3. Elektrolit, yükseltgenen boya molekülerini rülmektedir. Almanya’daki Max Planck tekrar nötr (doğal) hallerine çevirir. Böylece boya Enstitüsü’nde ve molekülleri doğal hallerine geri dönerken elektro- İkiyüzlü Boya Duyarlı ABD’deki Princeton lit yükseltgenmiş olur. Güneş Gözeleri: Üniversitesi’nde Güneş gözesi üzerine düşen ışığın içeride kalma araştırmacı olarak çalıştı. 4. Elektrolit tekrar katot (Pt) yüzeyinde, elekt- zamanının artması ile soğurulan ışık miktarı arta- 30’dan fazla lisans üstü rik devresinde kullanılan elektronlar ile indirgenir, cağından iki yüzlü (Bifacial) olarak tanımlanan gü- tez yönetti. Son yıllarda böylece elektrik çevrimi tamamlanmış olur. neş gözelerinde çalışmalar yapılmaktadır. Bu göze- TveiOb2 onyaaniolepdaurçyaacrılkı lhaarle lerde klasik BDGG güneş gözesi yapısındaki po- getirilmiş güneş gözeleri Laboratuvarımızda (ODTÜ Metalurji ve Malze- limer elektrolit yerine, gözenin sıcaklık, nem, ha- üzerine çalışmalar me Mühendisliği Bölümü Yüzey İşlemler Labora- va durumu, ışık geliş açısı ve yönü gibi çevre şart- yürütüyor. tuvarı) Boya Duyarlı Güneş Gözeleri (BDGG) ko- larından etkilenmemesi amacıyla katı faz elektro- nusunda yapılan çalışmalar aşağıda kısaca tanıtıl- lit kullanımına yönelinmiştir. Yaklaşık 5-10 nano- maktadır. metre büyüklüğündeki katı parçacıklardan olu- şan tabakanın, üzerinde iyon ya da yük taşıyabile- cek şekilde tasarlanmış gözenekli bir yapısı vardır. SiO2 ve organik imidazol, bu tabakada yaygınlıkla kullanılan malzemelerdir. Çeşitli miktarlarda indiyum Nano Kompozit Boya Duyarlı Boya Duyarlı Güneş Gözeleri İçin kalay oksit nano tel ya da Güneş Gözeleri: Çekirdek-Kabuk Tipi Nanokristal nano toz eklenerek elde edilen Güneş gözesinde yer alan metal oksit katmanı- FTO Fotoanotlar: gnöanzeolekroinminpoazkiıtmTi-Ov2ogltüanj (eJş-V) nın yüzey alanını artırarak daha fazla boya mole- Bu çalışmada iç içe, farklı iki yarı iletken me- eğrileri ile nano örgülü külünü metal oksit tabakasına bağlayabilmek, bu- tal oksit katmanından TiO2-FTO (SnO2:F) oluşan anot yapımında kullanılan ITO nun sonucu olarak birim zamanda daha fazla ışık nano küreciklerin üretilerek anot olarak kullanıl- nano tellerin SEM görüntüleri soğurabilmek, elektron difüzyon mesafesini kısal- malarının BDGG üzerindeki etkisi araştırılmıştır. tarak metal oksit parçacıklarının geçiş aralıkların- Yüksek basınç reaktörü kullanılarak üretilen iki 60 daki elektron birikimini engellemek, bu çalışmala- katmanlı nano kürecikler değişik göze kombinas- rın esasını oluşturuyor. Bu amaçla çeşitli yarı ilet- yonlarında denenmiştir. Yapı içinde flor miktarı- ken, metal oksit nano parçacıkları ile nano tellerin nın artmasının, boya duyarlı güneş gözelerinde ve- birbirleri ile değişik kombinasyonları kullanılarak rim artışına neden olduğu gözlenmiştir. yeni nano örgülü sistemler üretilmiştir. Bu nano örgülü anotlar BDGG uygulamalarında kullanı- Kuantum Noktacık ile larak gözenin verimliliği artırılmaya çalışılmıştır. Duyarlı Hale Getirilmiş Güneş Gözesi: Boyar madde yerine, alternatif olarak laboratu- var alt yapımızda boyları 1 nm den daha küçük ku- antum noktacıklar sentezlenerek güneş gözesi ya- pımında kullanılmıştır. Sonuç olarak ucuz maliye- te sahip kuantum parçacıkların, BDGG’lerde ışık emici olarak kullanılabileceği saptanmıştır. Labo- ratuarımızda verimlilikleri ve kullanım ömürleri ile ilgili çalışmalar devam etmektedir.

Raşit Turan * Hüsnü Emrah Ünalan ** Barış Özdemir Mustafa Kulakçı * Prf. Dr. Nanoteknoloji Güneş Enerjisi ** Y. Doç. Dr. Dönüşümünde Yeni Ufuklar Açıyor Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (GÜNAM) ODTÜ Nanoteknoloji “Nano” kelimesi, Yunancada “cüce” anlamına gelen “nanos” kelimesinden türetilmiştir. Bir nanometre, metrik ölçü sisteminde bir metrenin milyarda birine eşittir. Nanoteknolojinin temelinde iki önemli hedef vardır. Birincisi özel üretim teknikleri kullanılarak geliştirilen nanomalzemelerin değişik özelliklerinden faydalanmak, ikincisi büyük ölçekli malzemelerin iç yapılarını atom düzeyinde, kontrollü olarak değiştirmek ve bu sayede onlara sıradışı özellikler kazandırabilmek. Nanoteknolojinin başarısı malzemelerin na- Nanoteller, yeni nesil güneş no büyüklükteki yüzeylerine ve kuantum gözelerinde başarı ile uygulandı etkileşimlerine dayanır. Nanomalzemele- rin yüzey alanlarının hacimlerine oranı çok yüksek- Nanoteller, çapı 100 nanometreden küçük, fark- tir. Örneğin Şekil 1’ de görülen nanoteller, üstteki ha- lı uzunluklarda, iletken ya da yarı iletken çubuk- cimli malzemeye göre 300 kat daha büyük yüzey ala- lardır. Uzunlukları çaplarından binlerce defa faz- nına sahiptir. ladır, dolayısıyla tek boyutlu kabul edilirler. Nano- teller çok değişik kimyasal bileşimlerde üretilebi- Ayrıca nanomalzemelerde, kuantum büyüklük lir. Metalik (altın, gümüş, nikel, demir), oksit (çin- etkisi de, azalan parçacık büyüklüğüyle malzeme- ko oksit, demir oksit, magnezyum oksit, titanyum lerin elektronik özelliklerini değiştirir. Ancak sade- oksit, kalay oksit ve bakır oksit), yarı iletken (si- ce elektronik özelliklerindeki değil, çeşitli metal, yarı lisyum, germanyum, galyum arsenit, indiyum fos- iletken ve yalıtkan nanomalzemeler mekanik, man- fit), nitrit (alüminyum nitrit, galyum nitrit, silis- yetik, optik ve kimyasal özelliklerindeki değişimle de yum nitrit) ve kalkojen (kadmiyum sülfit, kadmi- önem kazanır. Örneğin, opak malzemeler nano bü- yum selenit, kadmiyum tellürit, kurşun sülfit, ba- yüklükte şeffaf olabilir, yalıtkan malzemeler iletken kır sülfit) nanoteller bunlardan sadece bazılarıdır. hale gelebilir, platin gibi reaksiyona girmeyen malze- Bu listeye yine tek boyutlu olan karbon nanotüpler meler katalizör görevi üstlenebilir ve alüminyum gi- de dahil edilebilir. bi kararlı malzemeler yanıcı hale gelebilir. Nanomalzemeleri üretmek için değişik yöntemler Şekil 1: Parçacık büyüklüğünün geliştirilmiştir. Kimyasal ve fiziksel buhar biriktirme, azalması ile yüzey alanının moleküler ışın epitaksisi, lazer veya ark buharlaştır- artmasına bir örnek. ma yöntemleri bu yöntemlerin başlıcalarıdır. Kim- Hacimli malzemenin kalınlığı (a) yasal buhar biriktirme yöntemi, altlık üzerinde çok ile nanotellerin uzunluğu(b) aynı. kontrollü yapıda ve geometride nanomalzeme üre- Resimdeki nanotellerin aralarında timine olanak verir. Şekil 2’deki ODTÜ logosu, kim- nanotellerin çapı kadar boşluk var. yasal buhar biriktirme yöntemi ile üretilen karbon nanotüplerin kontrollü üretimine örnektir. Alterna- tif olarak düşük sıcaklıklarda, çözelti içinde gerçek- leşen, hidrotermal ve elektrokaplama yöntemleri de geliştirilmiştir. Ayrıca “yukarıdan aşağıya” yöntemler olan ha- cimli malzemelerin kimyasal dağlanması, mekanik öğütülmesi veya reaktif gazla dağlanması gibi yön- 62

temlerle de nanomalzemeler üretilebilir. Bu yöntem- >>> Bilim ve Teknik Haziran 2011 ler karmaşık düzenekler ve cihazlar gerektirmediği luğun gerilme kuvvetini soğurması sayesinde altlık için maliyetleri “aşağıdan yukarıya” grubuna giren yüzeyinden ayrılmalar önlenir. Esnek güneş gözele- Şekil 2: Silisyum altlık üzerinde ODTÜ yöntemlere kıyasla çok daha düşüktür. ri hem hafif olacak hem de birçok mobil uygulamayı logosu. Kimyasal buhar biriktirme beraberinde getirecektir. yöntemi ile üretilen karbon nanotüplerin Güneş gözeleri üzerine yapılan çalışmaların ne- taramalı elektron mikroskobu görüntüsü. redeyse tamamı, güneş enerjisini elektrik enerjisine Güneş gözelerinin verimliliğini azaltan unsurlar- Şekil 3: Nanotellerle üretilebilecek daha verimli dönüştürebilecek yeni malzemeler ge- dan biri, güneş ışığının hayli büyük bir kısmının gü- güneş gözesi mimarileri liştirmeyi ve böylece bu sistemlerin üretim maliye- neş gözesini oluşturan yarı iletken tarafından soğu- tini düşürmeyi amaçlar. Güneş gözeleri, iki ayrı tip rulamadan yansımasıdır. Bu problemi ortadan kal- yarı iletkenin bir araya getirilmesiyle oluşan p-n ek- dırmaya yönelik olarak yansımayı önleyici ince film leminden ve bu eklemin arkasında ve önünde anot- kaplamalar geliştirilmiştir. Altlık yüzeyine dik hiza- katot görevi gören elektrotlardan oluşur. Birinci ne- lanmış nanoteller, yansıma kayıplarını en aza indir- sil güneş gözelerinin ana malzemesi tekli ve çoklu mek için yansımayı önleyici kaplamalara bir alter- kristal silisyumdur. İkinci nesil güneş gözeleri optik natif olabilir. Üstelik nanoteller sırf yansımayı önle- emilimi yüksek amorf silisyum, galyum arsenit, kad- mekle kalmayıp güneş ışığını da birbiri ardına gelen miyum tellürit ve bakır indiyum galyum selenit in- iç yansımalar ile güneş gözesi içine hapsederek op- ce filmler ile üretilir. Birinci nesil güneş gözelerinin tik soğurumu artırabilir. Artan optik soğurum güneş üretim maliyeti nispeten yüksektir. İnce film gözeler gözesinin verimini de artırır. ise ucuzdur, ama verimleri düşüktür. Temel bilim açısından son derece önemli olan Üçüncü nesil güneş gözeleri ise birinci ve ikin- tek bir silisyum nanotelin kullanıldığı güneş gözeleri ci nesil gözelere alternatif, hayli yeni ve gelişmek- 2007 yılında laboratuvar ortamında üretilmiş ve yak- te olan, çoğu nanoteknoloji içeren yeni malzemele- laşık 200 pikowatt (10-12 watt) enerji üretilmiştir. Bu re ve yeni yaklaşımlara dayanan sistemlerdir. Nano- düşük enerji değeri, tek silisyum nanotel güneş göze- teller, her üç nesil güneş gözesinde de, hem yarı ilet- lerinin nanoelektronik sistemlerde güç kaynağı ola- ken aktif malzemede hem de yükleri toplamaya yö- rak kullanılabileceğini göstermektedir. Ayrıca tek bir nelik elektrotlarda kullanılabilir. Güneş gözeleri, ya- nanotel için p-n eklemi oluşturmak ve ardından na- rı iletken aktif malzemede kullanılan hizalanmış na- notelin p-tipi ve n-tipi uçlarına ayrı ayrı elektrot kap- noteller ile üç farklı mimaride üretilebilir. Bunlar Şe- lamak hayli masraflıdır, dolayısıyla bu tür güneş göze- kil 3’te gösterilmektedir. Şekil 3 (a)’da, (b)’de ve (c)’de, lerinin büyük ölçekli üretimi mümkün görünmüyor. sırasıyla, nanotel uzunluk ekseninde eklemli, nanotel Uygulamalı bilim ve teknoloji açısından tek bir nano- çap ekseninde eklemli ve optik soğurucu ince film tel değil, nanotellerin toplu halde bulunduğu yapılar içerisine gömülmüş nanoteller görülüyor. (Şekil 3) güneş gözeleri için daha uygun görünüyor. Nanotellerin ve nanoparçacıkların güneş gözele- rinde kullanılması birçok avantajı beraberinde geti- riyor. Özellikle düşük sıcaklıklarda, ekonomik ham- maddeler kullanılarak üretilen nanotellerin, güneş gözelerinde verim artışı sağlaması bekleniyor. Ge- niş güneş panellerinin ve tarlalarının kapladığı alan- lar göz önüne alındığında, nanotel üretiminin hay- li büyük ölçekte gerçekleştirilmesi gerektiği anlaşılı- yor. Nanomalzemeler üretim sonrasında tercihen bir sıvı içerisine alınıp rulodan ruloya kaplama, serigra- fik kaplama, püskürtmeli kaplama ve inkjet kaplama gibi hayli basit yöntemlerle kaplanabilir. Bu da güneş gözesi üretim maliyetini düşürür. Nanoteller ve nanoparçacıklar ile güneş gözeleri- ni esnek yapmak mümkündür. Hacimli kristal mal- zemelerde belirli bir kalınlığın altındaki ince film- ler esnetilmeye çalışıldığında çatlaklar oluşur, filmler altlık yüzeyinden ayrılabilir. Nanomalzemeler kul- lanılarak üretilen güneş gözelerinde ise nanomalze- melerin esnek yapısı ve nanomalzemeler arası boş- 63

Nanoteknoloji Güneş Enerjisi Dönüşümünde Yeni Ufuklar Açıyor liği şeffaf ve iletken olmaları, ayrıca elektriksel ve optik geçirgenliklerinin kolaylıkla kontrol edile- Yeni malzemelerin kullanıldığı güneş gözelerin- bilir olmasıdır. Geliştirilen üretim yöntemleri ile de de nanotellerin benzersiz özelliklerinden fayda- KNT’lerin fiyatları, ITO ile kıyaslandığında, her lanılıyor. Organik güneş gözelerinde yaygın ola- geçen gün ucuzluyor. Kararlı karbon bağlarından rak kullanılan fotoaktif madde, fonksiyonelleşti- ötürü KNT ince filmlerin kimyasal dayanımı yük- rilmiş karbon nanoparçacıklar ile p-tipi yarı ilet- sektir. Süngerimsi KNT yapısından ötürü de ince ken bir polimerin oluşturduğu nanokompozit mal- filmler esnek olmaktadır. zemedir. Organik güneş gözelerinde cihaz verimli- liğini polimer morfolojisi belirler, ancak morfolo- Nanotellerin güneş gözelerine uygulanması ça- ji kontrolü henüz mümkün değil, çünkü elektron lışmalarında GÜNAM’ın öncü bir rolü var. Silis- hareketliliği düşük nanoparçacıklar kullanılıyor, yum nanoteller “yukarıdan aşağıya” bir yöntem bu parçacıklar topaklanıyor ve elektronlar da na- olan kimyasal dağlama metodu ile çözelti içinde, noparçacık topakları arasından zıplayarak ilerliyor. atmosferik basınçta ve neredeyse oda sıcaklığında Ayrıca kullanılan nanoparçacıklar, organik elekt- üretiliyor. Kimyasal dağlama yöntemiyle üretilen ronik malzemelerin fiyat avantajını ortadan kal- nanotellerin aşılama miktarı ve taşıyıcı yoğunluğu, dıracak kadar pahalı olabiliyor. Karbon nanopar- üretimde kullanılan silisyum altlığınki ile aynı ol- çacıklar yerine çeşitli yarıiletken nanotellerin kul- makta. Dolayısıyla kimyasal dağlama yöntemi ile lanımı üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Şekil 3 tekrarlanabilir silisyum nanotel üretilmesi müm- (c)’te görüldüğü gibi hizalanmış nanotellerin orga- kün. Bu proje kapsamında, literatürdeki çalışma- nik güneş gözelerinde kullanımı, polimer morfo- lar geliştirilmiş ve istenilen nanotel morfolojisi lojisini ve dizilimini kontrol altında tutup polimer için gerekli üretim parametreleri kontrollü deney- hareketliliğini etkin şekilde kullanmaya yöneliktir. ler sonucunda belirlenmiştir. Şekil 4’te GÜNAM’da üretilen silisyum nanotel dizilerinin kesit tarama- Şeffaf ve iletken elektrot olarak kullanılan ITO lı elektron mikroskobu görüntüsü veriliyor. Şekil- (İndiyum Kalay Oksit) ise güneş gözelerinden baş- de de görüldüğü üzere, nanoteller yüzeye dik ola- ka birçok uygulamada ihtiyaç duyulan, ancak in- rak hizalanmış şekilde üretilmektedir. diyum kaynaklarının azalması karşısında fiyatı her geçen gün artan bir malzeme. Karbon nano- Standart bir güneş gözesi üzerinde nanotel üre- tüp (KNT) ince filmler, ITO’ya alternatif oluşturu- timi başarı ile gerçekleştirilmiştir. Bilindiği gibi si- yor. KNT’ler grafen tabakaların kıvrılmasıyla oluş- lisyum altlıkların yüzeyinde oluşan optik yansı- turulan, silindir şeklinde, dikişsiz ve içi boş tüpler- malar güneş gözesi veriminin düşük olmasına yol dir (Şekil 2). KNT ince filmler, elektronik özellikle- açar. Bunu engellemek amacıyla ek maliyet geti- rinin tek bir KNT’ye göre düşük olmasına rağmen, ren optik yansıtmaz nitrat kaplamalar yapılmakta- üretim kolaylıkları sayesinde orta ölçüde perfor- dır. Silisyum altlıklar üzerinde nanoteller üretildi- mans gerektiren geniş alanlı, ucuz ve esnek elekt- ğinde optik yansımaların % 95 oranında azaldığı ronik malzemeler için benzersiz bir fırsat oluştu- gözlenmiştir. Şekil 5’te görüldüğü gibi, üzerinde si- ruyor. KNT ince filmlerin belki de en önemli özel- Şekil 4: Silisyum altlık üzerinde üretilen nanotellerin kesit taramalı Şekil 5: Değişik işlemlerden geçirilmiş silisyum altlıklar ve elektron mikroskobu görüntüsü silisyum güneş gözeleri 64

<<< Bilim ve Teknik Haziran 2011 lisyum nanotel üretilmiş silisyum altlık yansıtmaz bekleniyor. Bu hedefe ulaşmak için güneş ışığı tay- kaplamayla kaplanmadığı halde görünüşü siyah ve fının daha geniş kapsamda kullanılması gerekiyor. mattır. Ayrıca yine aynı fotoğrafta görüldüğü üze- Bu yöndeki araştırmalar yaygın olarak nanokristal re, çözelti bazlı kimyasal dağlama yöntemi kullanı- güneş gözeleri, ardışık ince film güneş gözeleri, fo- larak geniş alanda (16×16 cm2) homojen nanotel toelektrokimyasal gözeler, polimer gözeler ve bo- dizileri üretimi gerçekleştirilmiştir. ya sentezli gözeler üzerine yoğunlaşmış durumda. Nanokristaller, güneş ışığı tayfının Bilim insanları uzunca bir süredir üçüncü nesil daha etkili kullanılmasını sağlıyor gözelere yönelik çalışmalar yürütüyor. Bu çalışma- larda ayrıca yarı iletken nanokristaller kullanılarak Mevcut güneş gözeleri Güneş’ten gelen ışımanın birden fazla bant aralığına sahip malzemenin aynı ancak bir bölümünden yararlanır. Tayfın önem- göze içinde kullanılması ve böylece güneş ışığı tay- li bir bölümü kullanılamaz. Bunun nedeni tekno- fının farklı bölümlerine duyarlı aygıtların aynı gö- lojik yetersizlik değil, malzeme ve gözenin sınırla- ze içinde oluşturulması hedefleniyor. yan özellikleridir. Bu tür gözeleri üretmek için kullanılan nanok- Üçüncü nesil güneş gözelerinin diğer sistemle- ristallerin kontrollü bir biçimde üretimi büyük re göre daha ucuz ve daha verimli sistemler olması önem taşıyor. Bu nedenle, nanokristal üretiminin ve optik özelliklerinin anlaşılması üzerine çok sa- yıda araştırma projesi yürütülmüştür. GÜNAM’da üretilen, nanokristaller içeren malzemenin kesit görüntüsü bu çalışmalara bir örnektir (Şekil 6). Nobel ödüllü ünlü fizikçi Richard Feynman’ın 1959 yılında yaptığı “Aşağıda Daha Çok Yer Var” başlıklı konuşmasında öngördüğü nanoteknoloji ve nanobilim, artık günlük hayatta kullanabilece- ğimiz ürünlerle karşımıza çıkıyor. Toplumların ar- tan enerji ihtiyaçlarının ve bu doğrultuda şekille- nen enerji üretim sistemlerinin nanoteknoloji ile kesişmesi şaşırtıcı değil. Güneş’in bizlere sunduğu sonsuz enerjiyi değerlendirerek doğrudan elektri- ğe çeviren güneş gözeleri de nanoteknoloji ile yeni ufuklar açmaya devam ediyor. Şekil 6: GÜNAM’da üretilen nanokristallerin geçirimli elektron mikroskop görüntüleri: KOazydnemakir, B., Kulakci, M., Turan, R., Unalan, H. E., “Effect of electroless etching parameters on the growth and silisyum karbür malzemesi içinde üretilen silisyum nanokristal bantları reflection properties of silicon nanowires”, Nanotechnology, Cilt 22, s. 155606, 2011. 65

Haydar Livatyalı * Güneş’ten Elektrik ÜretmeninTermalYolu: Derek Baker ** Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi * Doç. Dr. ** Y. Doç. Dr. Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (GÜNAM) ODTÜ Güneş’ten atmosfere gelen toplam ışınımın yoğunluğu metre kare başına 1360 W kadardır. Atmosferdeki gazlar, bulutlar, aerosollar, toz ve benzeri parçacıklar toplam ışınımı süzerek veya dağıtarak bunun yere ulaşan kısmının miktarını düşürür. Doğrudan normal ışınım, Güneş’ten gelip birim alana dik olarak düşen ışın demetlerinin toplamıdır. Bu tür ışınım özellikle yoğunlaştırma esaslı sistemler için kritik öneme sahiptir. Sürekli açık havaya ve bol doğrudan normal ışınıma orta rakımlı, yarı-kurak ve kurak platolarda rastlanır. Yere düşen güneş ışınımı Dünya üstünde bulunulan yere, mevsimlere ve saate göre ve bilgisayar gibi cihazların elektriğe ihtiyaç duy- değişir. Uzun yaz günlerinde güneş ışın- duğu gündüz saatlerinde güneş enerjisi vardır, an- cak akşam saatlerinden itibaren giderek azalır ve ları yere daha dik iken, kısa kış günlerinde daha tamamen yok olur. yatık düşer. Berrak gökyüzü altında yere çok şid- Dünya ölçeğinde Yoğunlaştırılmış Güneş Ener- detli ışınım düşebilirken, yoğun bulutlu günlerde jisi santrallerinin 2010 sonu itibariyle kapasite- özellikle doğrudan normal ışınım çok cılızlaşır. Bu si ABD’deki ve İspanya’daki 12 ticari tesiste top- durumda güneş enerjisinden her zaman aynı mik- lam 921 MW. 2014’te mevcut santrallere ek 12 te- tarda elektrik elde etmek mümkün değildir. Işını- sis daha kurulmuş olacak. Gelişim hızı, fotovoltaik mın en güçlü olduğu 11:00-15:00 arasında en çok santrallerin son 10 yılda gösterdiği yayılma hızına elektrik üretilebilirken, sabah ve ikindi saatlerin- kıyasla yavaş, ama 2007 sonrasında kurulan “ye- de üretim miktarı giderek azalır. Evlerdeki ve iş- ni nesil” santrallerin hemen hemen tamamı bekle- yerlerindeki üretim tesis ve makinelerinin, klima nenden çok daha başarılı olarak çalışıyor. 66

Yoğunlaştırılmış >>> Bilim ve Teknik Haziran 2011 Güneş Enerjisi Teknolojisi ki ısı kaynağı durumuna gelir. Bir sonraki aşamada çalışma sıvısı üzerindeki ısı, çevrim suyuna aktarılır Parabolik çanak sistemi Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi teknolojisi ile fo- ve elde edilen su buharı türbini döndürür. Parabo- Parabolik oluk yoğunlaştırıcılı tovoltaik sistemlerde olduğu gibi küçük hacimde lik oluk kolektörler, güneş tarlası üzerinde paralel ve Fresnel aynalı yoğunlaştırıcılar elektrik üretimi mümkündür, ancak bu ekonomik seri bağlı sıralar halinde yerleştirilir ve böylece ge- olarak avantajlı değildir. Avrupa’da ekonomik bü- niş bir alan üzerine düşen güneş enerjisi güç merke- yüklük 50 MW olarak belirlenmiştir. Bu teknolo- zinde toplanarak elektriğe dönüştürülür. Kaliforni- jinin fotovoltaik sistemlere kıyasla çok önemli iki ya’daki SEGS ve Nevada’daki Nevada Solar One sant- avantajı var: Yakıtlı sistemlerle birlikte kullanım ve ralleri, İspanya’daki çok sayıda santral bu teknoloji ısı depolama. Yakıtlı sistemlerle birlikte kullanıldı- ile kurulmuştur. ğında, santralden elektrik üretimini 24 saat merte- besine çıkararak sürekliliği sağlamaktadır. Isı depo- Fresnel aynalı yoğunlaştırıcılar yan yana, çok lamalı sistemler ise ergimiş tuz depolarında gündüz sayıda dar ve düz aynanın doğrudan ışınımı ayrı saklanan ısıyı besleyerek güneşli saatlerin bitimin- bantlar halinde, orta üst kısımdaki alıcı boru üs- den sonra 5-7 saat daha elektrik üretebiliyor ve ak- tünde doğrudan odaklaması ile çalışır. Parabo- şam saatlerinin yükselen tüketimine de cevap vere- lik oluk kolektörlere kıyasla imalatları daha eko- biliyor. Parabolik oluk yoğunlaştırıcılı sistemler en yaygın kullanılan ve teknik olarak yeterliliği kanıt- lanmış sistemlerdir. Bir parabolik oluk kolektör, ışın demetlerini odak ekseni üstünde konumlandı- rılmış alıcı borusu üzerinde yoğunlaştıran, doğrusal parabolik bir aynadan oluşur. Alıcı parabolik ayna- nın orta kısmının biraz üstüne yerleştirilmiş, içinde çalışma sıvısı bulunan bir borudur. Genellikle ku- zey-güney ekseninde yerleştirilmiş ayna gündüz sa- atlerinde Güneş’i doğudan batıya doğru (tek eksen- de) izleyerek ışınımı alıcı üstünde, eksen boyunca odaklar ve boru içinden akmakta olan çalışma sı- vısını (sentetik yağ veya ergimiş tuz) 150-350°C sı- caklığa ısıtır; ısınmış çalışma sıvısı güç üretiminde- 67

Güneş’ten Elektrik Üretmenin Termal Yolu: Yoğunlaştırılmış Güneş Enerjisi Bütün yoğunlaştırılmış güneş nomik olan bu sistemde güneş ışınımını daha ge- cak gaz veya su gibi bir çalışma sıvısı alıcı içinde enerjisi sistemleri güneş niş bir alandan toplamak ve çalışma sıvısı kullan- 500–1000°C sıcaklığa ulaşır ve ısıyı kulenin hemen enerjisinden elektrik üretmek için madan suyu doğrudan ısıtmak mümkündür, an- dibindeki güç merkezine taşır ve enerji dönüşümü üç ana bileşene ihtiyaç duyarlar: cak toplam sistem verimi daha düşüktür ve tica- buhar veya gaz türbini tarafından sağlanır. Yüksek 1) Yoğunlaştırıcı ri olarak parabolik oluk kolektörler kadar yaygın- maliyet nedeniyle henüz yaygınlık kazanamamış 2) Alıcı ve laşmamıştır. bu sistemlerde, hem verim daha yüksektir hem de 3) Isı motoru. güneş ışınımının zayıfladığı veya olmadığı saatler- Her bir bileşenin tasarımı Parabolik çanak sistemde ise büyük çukur bir de elektrik üretimi sağlamak üzere enerji (ısı) de- modelden modele çok değişse de aynanın odağındaki alıcı üstünde toplanan ısı, he- polamak daha kolaydır. temel amaç ve işlev değişmez. men arkasındaki Stirling (gaz) motoru tarafından mekanik enerjiye ve dolayısıyla elektriğe dönüştü- Türkiye’deki Araştırmalar rülür. Güneş’i iki eksende takip eden parabolik ça- nak sistemlerde odaklanma oranı yüksektir ve alı- Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi araştırmalarında cı sıcaklığı 250–700°C mertebesine çıkar. Su gerek- lider ülkeler arasında Almanya, İspanya, ABD, İtal- tirmeyen bu sistemler tek tek veya çok sayıda kul- ya, Fransa, İsviçre ve İsrail var. Bu ülkelerde üni- lanılabilir, ancak kurulum maliyetleri yüksektir. versitelerin ve araştırma enstitülerinin yanı sıra sektörde faaliyet gösteren çok sayıda firma da var. Güneş kulesi denilen sistemler Güneş’i izle- Türkiye’nin Güneş potansiyeli Enerji Bakanlığına yen ve ışınımı yüksek bir kule üzerine yerleştiril- bağlı Elektrik İşleri Etüt İdaresinin 2007 yılında yap- miş alıcı üzerine yansıtan çok sayıda aynadan (he- tırdığı GEPA başlıklı haritalarda ortaya konulmuş- liostat) oluşur. Alıcı içinden geçen ergimiş tuz, sı- tur. Yüksek güneş potansiyeline rağmen, Türkiye, bu alanda yolun başında sayılabilir. İki önemli pro- Güneş enerjisi Güneş’ten Güneş Alıcı çok sıcak, çevre soğuk olduğu için alıcı ısı kaybeder. je dikkati çekiyor: yeryüzüne güneş ışınımı Alıcının sıcaklığı arttıkça bu ısı kaybı artar. Isı motorları alıcının yoluyla gelir. sıcaklığı yükseldikçe daha verimli çalıştığı için, yüksek sıcaklıktaki 2010 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi alıcıdan ısı kaybının en aza indirilmesi gerekir. araştırmacıları, Türk-Alman ortaklığı olan Solitem . Firması ile ortaklaşa ODTÜ Kıbrıs Yerleşkesi’nde Alıcı, üzerine yoğunlaştırılan 120 kW (ısı) gücünde bir pilot elektrik, ısıtma ve güneş ışınımını yüksek sıcaklıkta soğutma tesisi kurmuştur. Parabolik oluk kolek- ısı olarak yutar. törlerin kullanıldığı bu sistem 216 m2 gibi, görece küçük bir alanda güneş ışınımını toplayıp 12 kW Bulut geçGeürenDkeoşğ’yrteeruendauglnealişgıpür.nateşmışoısfnıermdıen Kayıp Isı motoru alıcıdan gelen yüksek sıcaklıktaki ısıyı elektrik üretecek biçimde tasarlandı. Bu sistem Dağınık güneş ışınımı Isı jeneratör yardımıyla elektriğe dönüştürür. YGE küçük olduğundan ısıtma, soğutma ve elektrik ih- atmosferdeki bulutlar ve sistemlerinde en yaygın kullanılan ısı motoru, tiyaçlarının bir arada bulunduğu bina çatılarında parçacıklar tarafından saçılmış Alıcı kömürlü türbin ve nükleer santrallerdekine benzer kuruluma elverişlidir. ışınlardan oluşur. bir buhar türbinidir. Kömürlü, nükleer veya güneş Yüksek enerjisi burada ısının kaynağıyla ilgilidir, ısı motoru Sıcaklıkta ise genel olarak ısı kaynağından bağımsızdır. Isı Dağınık güneş ışınımı Isı Jeneratör yoğunlaştırılamaz ve çevrede Motoru Elektrik kaybolur. Atık Isı Alıcıdan ısı motoruna geçen enerjinin bir kısma Gölge Yoğunlaştırıcı, doğrudan işe dönüştürüldükten sonra kalanı atık ısı olarak ışınımı alıcı üstünde odaklar. Çevre çevreye aktarılır, bu da üretilen“faydalı”enerjiyi azaltır. Çevrenin etkin sıcaklığını düşürmek için Doğrudan güneş ışınımı gölge yaparken dağınık radyasyon gölge yapmaz. Dağınık ışınım soğutma suyu kullanılır ve böylece ısı motorunun değil, sadece doğrudan ışınım yoğunlaştırılabildiği için YGE sistemleri keskin gölgelerin verimi yükseltilir. oluştuğu parlak güneşli günlerde çalışır, bulutlu günlerde âtıl kalırlar. 68

<<< Bilim ve Teknik Haziran 2011 artırmak için önerilen çözümlerden biri alıcı boru- Hitit Solar Firması doğrudan buhar üretimi lar içinde doğrudan buhar üretimi. Bu durumda ça- FKearynnaankdleazr-Garcia, A., Zarza, E., esaslı parabolik oluk bir sistem geliştirmiş ve Zor- lışma sıvısı ile su arasında ısı geçişini sağlayan bir Valenzuela, L., Perez, M., lu Enerji Firması için 500 kW gücünde buhar üre- kazana gerek kalmıyor. Sentetik yağların çalışma sı- “Parabolic-trough solar collectors ten bir pilot tesisi 2009’da Denizli Kızıldere’de kur- caklığı 350oC, çalışma basıncı 30 bar iken, doğrudan and tS1hu4es,itsra.ia1np6ap9bl5ilec-a1Et7ino2en1r,gs”2y, 0RR1ee0nv.eiewwasb,le muştu. Sabit alıcı içinde doğrudan buhar üretimi buhar üretimi ile 550oC ve 110 bar değerlerine çıkı- Sanaydı yapılan bu sistemin yoğunlaştırıcı aynalardan, va- labilmektedir. Zarza, E., “The Technologies kum tüplü alıcılara kadar tamamı, özgün tasarım for Concentrating Solar Radiation: unsurları taşıyor. 6’şar metre açıklıklı 48’er metre- 2010 sonu itibariyle yoğunlaştırılmış güneş ener- Current State-of-the-Art lik seri bağlı dört kolektörden oluşan pilot tesis is- jisi santral kurulum maliyeti 2,50-4,00 €/W iken, sis- and Potential for Improvement”, tendiğinde jeotermal tesis ile kombine edilecek bi- temin yakıtı olan Güneş bedava. Kömürlü santral- TUBITAK MAM Energy Inst. çimde tasarlandı. lere ve nükleer santrallere kıyasla çok düşük işletme Haziran 2010. gideri ile çalışan santrallerin elektrik üretim maliye- GEPA, Güneş Enerjisi Potansiyel Mevcut yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemle- ti ise 0,15-0,23 €/kW-saat aralığında. Bu şartlarda Atlası, http://www.eie.gov.tr/ rinin yaygınlaşmasında en büyük engel sistem ma- yoğunlaştırılmış güneş enerjisi elektriği diğer kay- liyetinin yüksek oluşu. Diğer bir problem, çalışma naklara göre daha pahalıdır. Sürmekte olan araştır- sıvısı olarak en çok tercih edilen sentetik ısıl yağla- malar sonucunda 2015-2020 döneminde birim ma- rın, 390oC üstündeki sıcaklıkta süratle bozunduk- liyetlerin mevcut düzeyin yarısına inebileceği düşü- ları için kullanılamaması. Yoğunlaştırılmış güneş nülüyor. Böylece yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sis- enerjisi sistemlerinin kalbi durumundaki ısı mo- temleri hem dünyada hem de özellikle yurdumuzun toru ise çalışma sıcaklığı yükseldikçe daha verim- güneşli günleri bol olan Güney bölgelerinde çok ca- li oluyor. Gerek sistemi basitleştirmek ve ucuzlat- zip bir seçenek olacak. mak, gerekse çalışma sıcaklığını yükselterek verimi 69

Hakan Kabasakal Tahsin Ceylan Gerçek Bir Köpekbalığı Hikâyesi Sanki benimle değil de yıllar önce yitirdiği orkinosçu arkadaşlarından biriyle konuşuyordu Boğaziçi’nin canavarlarıyla yaşadığı kapışmaları anlatırken. Samatya Balıkçı Barınağı’nın girişindeki küçük kahvede, biraz kuytuda kalan masalardan birinde oturmuş sohbet ederken ikimiz de ara sıra Marmara’ya bakıyorduk. Aynı denizin kıyısındaydık belki, ama farklı zamanları görüyor gibiydik. Bir zamanlar karpuz kabuğu kadar kayığında yüzlerce kiloluk orkinosları basit el oltalarıyla avlamış olan Boğaziçi’nin gözüpek balıkçılarından biriydi İrfan Yürür ya da eşin dostun tanıdığı adla“Samatyalı İrfan” 85 yaşındaki ihtiyar delikanlının yüzü denizde geçmiş zorlu bir yaşamın izleriyle ödüllendirilmişti. Avladığı orkinosların anıları nasır bağlamıştı avuçlarında. Onunla konuşmak Marmara’nın balıkla dolu geçmiş zamanına bakmak gibiydi. Samatyalı İrfan Boğaz’da kaç orkinos yakaladığını çoktan unutmuş olsa bile, 1958’le 1960 arasında yakaladığı 7 büyük beyaz köpekbalığını sanki daha dün yakalamış gibi hatırlıyordu. İstanbul’un iki yakası arasında orkinos beklerken ara sıra canavar köpekbalıkları da takılmıştı Samatyalı’nın oltasına. Boğaz sularının orkinoslarla çalkalandığı o yıllarda aynı avın peşine düşmüş olan iki avcı, insan ve büyük beyaz köpekbalığı, defalarca karşılaşmışlardı Boğaziçi’nde. Eski İstanbullular panayır çadırında sergilenen boğaz canavarlarına aşinaydı. Kum köpekbalığı, Boncuk Koyu’nun güvenli sularında yüzüyor. Yakın zamanda özel çevre koruma bölgesi ilan edilen koy, kum köpekbalığına güvenle üreyebileceği bir alan sağlasa da koyun dışındaki yaşam tehlikelerle dolu. 70

>>> Bilim ve Teknik Haziran 2011 Ata Bilgili Nesli tehlike altında olan türler Yavuz Pilevneli arasında bozcamgöz de var. (Solda) Canavar tanımı, sakin görünüşlü dikenli camgöze hiç yakışmıyor. (Sağda) Gerçekleri anlatmak... Başta belirtildiği gibi, denizlerimizde yaşayan kö- Balıkhaneye getirilen pekbalığı türleri bugüne kadar hep diğer balık tür- köpekbalıklarının boyları nesilden Denizlerimizde yaşayan köpekbalıklarının güncel lerinin yanına sıkıştırılarak anlatılmıştı. Çok yakın nesile küçülüyor. Bitmek bilmeyen durumlarını ortaya çıkarmak, İhtiyoloji (Balık bili- bir zamana kadar değersiz, hatta işe yaramaz olarak avlarla cinsel olgunluğa erişmemiş mi) Araştırmaları Topluluğu’nun (İAT) başlıca kuru- gördüğümüz bu muhteşem canlıları araştırmaya bireyler ölünce yeni nesillerin luş amacıydı. 2000 yılından bu yana İAT tarafından değer bulmadık. Herhangi bir çıkar sağlamadığı- yaşam olasılığı şimdiden yok oluyor. yürütülmekte olan KANIT (Türk Sularında Yaşayan mız bu baş belası yırtıcıları tanımak da gereksizdi. Köpekbalıklarının Tespiti) projesinin toplu sonuç- Yine de onların yaşamına ucundan kıyısından de- Hakan Kabasakal larını içeren kitabın yayımlanmasıyla, söz konusu ğinmiş olan, diğer balıkların yanında bile olsa onlar çalışmanın ilk bölümü de tamamlanmış oldu. Türk hakkında bilgi veren eserler yok değil. 1900’lerin ilk Sularında Köpekbalıkları isimli eser, bugüne kadar çeyreğinde Karekin Deveciyan tarafından Fransızca diğer balık türlerinin yanına sıkıştırılarak üstünkörü ve Osmanlıca kaleme alınmış Türkiye’de Balık ve Ba- değinilmiş olan, denizlerimizde yaşayan köpekbalığı lıkçılık bu konu üzerine öncü eserlerden biri olarak türlerini ele alan ilk bağımsız kaynak aynı zamanda. kabul edilebilir. 1926’da yayımlanmış olan eserde İşlenen türlerin sistematik ve biyolojik özelliklerinin Deveciyan, çoğunlukla Marmara’da yakalanan kö- yanı sıra, yazarın köpekbalıklarını incelerken yaşadı- pekbalığı türleri hakkında hatırı sayılır bilgi verir. ğı serüvenlere de yer verdiği eser, bir bakıma bizim Büyük beyaz köpekbalığının İstanbul kıyılarında sularımızda geçen gerçek bir köpekbalığı hikâyesi. zaman zaman görüldüğünden, günümüzde nesli tü- kenmenin eşiğine gelmiş olan çivili köpekbalığının Köpekbalıkları dalgaların altındaki dünyada asır- pazarlarda satılacak kadar çok yakalandığından ilk lardır canavar yaftasıyla dolaşıyor. The Log from the kez Deveciyan bahsetmiştir. Sea of Cortez adlı eserinde “hayallerimizdeki okya- nusların deniz canavarlarına ihtiyacı vardır” diyen Fethi Akşıray’ın 1951’de kaleme aldığı Türkiye John Steinbeck’i haklı çıkarmak ister gibi bir duruş- Deniz Balıkları ve Tayin Anahtarı, denizlerimizde ları var sessiz dünyada. Sürekli aralık duran ağızların- yaşayan köpekbalığı türlerine diğer balıkların ya- da açıkça görülen keskin dişleri, somurtkan ifadeleri nında olsa da geniş yer veren bir diğer önemli ya- ve zaman zaman insanlara saldırmaları, aramızdaki yın. İstanbul Üniversitesi tarafından 1987’de ikinci derin güven bunalımını körüklemeye yetip de artı- kez yayımlanmış olan kitapta, Akşıray’ın henüz yor. Düşsel canavar imgesini taze tutmaya tek başına Akdeniz’de bile varlığı doğrulanmamış türlere yer yeterli olan köpekbalıkları hakkında bilinenlere ger- vermiş olması akla şu soruyu getiriyor: Sularımızda- çeklerden çok önyargılar hakim. Bu nedenle köpek- ki köpekbalığı çeşitliliği sandığımızdan daha zengin balıklarıyla ilgili gerçeklerin anlatılmasına fazlasıyla olabilir mi? KANIT projesinin ikinci aşamasında ihtiyaç var. işte bu soruya yanıt aranacak. Balıkçı kayıklarıyla müzelerin unutulmuş koleksiyonları arasında bir Türk Sularında Köpekbalıkları gerçek olduğu ka- kez daha mekik dokumaya hazırlanan araştırmacı- dar zengin de bir hikâye, çünkü kahramanlarının ya- ların hedefi, Türk sularındaki köpekbalığı çeşitlili- şadıkları yerler, davranışları, görünüşleri, beslenme- ğini yeni tür kayıtlarıyla zenginleştirmek. Akşıray’ın leri ve daha bir dolu özellikleri birbirinden çok farklı. kitabında sözü edilen şüpheli birkaç tür, bu bakım- Hikâyeyi zenginleştiren karakterlerin zenginliği ne de dan iştah kabartıyor. olsa. Denizlerimizde yaşadığı kanıtlanmış 34 köpek- balığı türünün her biri başlı başına renkli bir karakter, bu gerçek köpekbalığı hikâyesinde. 71

Gerçek Bir Köpekbalığı Hikâyesi Onlar hak etmedikleri bir önyargının İAT Arşivi kurbanı. İnsan merkezli doğa algısıyla bes- Önyargı kurbanları lenen önyargılarımız, köpekbalıklarının 1965’te Kızkulesi’nin önünde yakalanan büyük beyaz, derinlerdeki doğal yaşamın vazgeçilmez Galata Köprüsü’nde sergilenen boğaz canavarlarından sadece biriydi. Bir canlının işe yarar ya da yaramaz ol- bir parçası olduğunu görmemizi, yaşam duğuna karar vermek gibi bir yeteneğimiz zincirinin ayrılmaz bir halkası olduklarını mış takıları bir fetiş gibi taşıyor boynun- var galiba. Doğası gereği ısıran, zehirleyen kabul etmemizi engelliyor. Tüm ekolojik da, kulağında. Denizde görenin kanını ya da zararlı olduğunu düşündüğümüz vasıflarını göz ardı ederek sadece canavar donduran köpekbalığı dişleri karada ilgi herhangi bir eylemde bulunan her canlı- kimliklerini akılda tutuyoruz. Önyargının çeken bir nesneye dönüşebiliyor. Akvar- nın işe yaramaz ve tehlikeli olduğuna hük- kör ettiği gözlerimiz, yüz milyonlarca yılda yumların korunaklı ortamlarında gerçek- mediyoruz hemen. Köpekbalıkları için de sabırla şekillendirilmiş, kusursuz olduğu leşen köpekbalığı dalışları şehir insanı için durum çok yakın bir zamana kadar ay- kadar kırılgan da olan bir yaşam şeklinin yeni bir adrenalin pompası. Köpekbalık- nıydı. Balıkçıların gözünde gerçek bir baş tüm zenginliğini, derinlerde süregelen ya- larından hoşlanmayabiliriz, ama onlardan belasından, balık hırsızından başka bir şey şam hikâyesine katkılarını görmekten aciz. sonuna kadar faydalanmakta sakınca gör- olmayan köpekbalığı, plajda güneşlenen Bu bakımdan KANIT projesini ve Türk müyoruz. Ne de olsa insanların dünyası, birinin hayalinde denize adım atar atmaz Sularında Köpekbalıkları’nı, denizlerimiz- doğal yaşama sırt çevirmiş bir menfaat kendisine saldıracak bir canavar olarak şe- de yaşayan köpekbalığı türlerini daha iyi dünyası. killenirdi. Aslında köpekbalığı korkusunu tanımaya ve nesillerinin devamını sağla- kendimiz yarattık. Beyaz perdede yarattı- maya yönelik geç kalmış bir çabanın ilk Artışlar, azalışlar ğımız bir canavara karşı beslediğimiz kur- adımı olarak da görebiliriz. gulanmış korku, her yıl milyonlarca kö- Samatyalı İrfan 1958’de Boğaziçi’nde pekbalığının katledilmesine neden oluyor. Her yıl dünyanın farklı yerlerinde yak- çok sayıda büyük beyaz köpekbalığı yaka- laşık 100 milyon köpekbalığı avlanıyor. landığından bahsetmişti kısa sohbetimiz Balıkçılığın belkemiğini oluşturan he- Türk balıkçılığının bu kanlı sömürüye sırasında. Kızkulesi civarına dökülen ton- def türler aşırı avlanma nedeniyle hızla katkısı sadece 10 bin ton. Büyük beyaz larca kokmuş palamudun çekimine kapı- azalırken, okyanusları karış karış tarayan köpekbalığı ve büyük camgöz gibi Kırmı- lan canavar köpekbalıkları kışı İstanbul dev balıkçılık filolarının yeni hedefler ara- zı Liste’de adı geçen, tükenmenin eşiğin- Boğazı’nda geçirmeyi seçmişlerdi balıkçı- ması kaçınılmazdı. Durum böyle olunca de sendeleyen türler de var yakalananlar nın ifadesine göre. Bugün belki inanmak- balıkçılar ağlara, oltalara davet bekleme- arasında. Denizdeki can pazarında hedef ta zorlanacağımız, hatta “geçmişe özlem den yakalanan köpekbalıklarını maddi gözetildiği söylenemez, ne sularımızda ne duyan bir balıkçının sözleri” diye geçiş- kayıplarını telafi etmek için yeni kazanç de başka bir yerde. Etlerinden, yüzgeçle- tirebileceğimiz bu hikâye, 28 Aralık 1958 hedefleri olarak görmekte gecikmedi. Dün rinden, derilerinden, kıkırdaklarından tarihli günlük bir gazetede “Liman Köpek- işe yaramaz olduklarına karar verdiğimiz faydalandığımız köpekbalıklarının insan- balığı İstilasına Uğradı” başlığıyla birinci köpekbalıkları da artık ticari bir değer ta- ların dünyasına katkısı sandığımızdan sayfadan duyurulmuş okuyucuya. İstan- şıyor. Vaat ettiği kazanç olanaklarıyla iştah fazla. Kent yaşamı içinde eriyip giden mo- bul Boğazı’nda büyük beyaz köpekbalığı kabartan yeni durum, zaten sempati bes- dern insan, köpekbalığı dişlerinden yapıl- en son 1974’te görüldü. 1985’te Kapıdağ lemediğimiz yırtıcı balıkları yok etme ref- Yarımadası’nın kuzeyinde bir balıkçı kayı- leksimizi ikiye, üçe, belki de yüze katladı. Samatyalı İrfan (Yürür), avladığı büyük beyazları ğının çevresinde birkaç tur attıktan sonra daha dün gibi hatırlıyor. Marmara’da büyük beyazdan bir daha ha- Balıkçı tezgâhında sergilenen sapan köpekbalığı ber alınmadı. her zaman görülemeyecek bir manzara. Hakan Kabasakal Hakan Kabasakal 72

<<< Bilim ve Teknik Haziran 2011 Okyanusların amansız avcısını bu küçük içdenize KANIT projesinde sularımızda tespit edilen köpekbalığı türleri çeken sebebin kokmuş palamutlardan daha karmaşık AD: Akdeniz, ED: Ege Denizi, MD: Marmara Denizi, KD: Karadeniz bir ilişkiler yumağı olduğunu artık biliyoruz. Aşırı avlanma ve çevre koşullarındaki değişiklikler yüzün- Tür Yaygın adı Azami boy Dağılım Hakan Kabasakal, İstanbul den Marmara’da nesilleri tükenmeden önce, orkinos- (cm) Üniversitesi Su Ürünleri lar Akdeniz’den başlayan ve Karadeniz’de sonlanan Heptranchias perlo Yedi yarıklı bozcamgöz AD ve ED Fakültesi mezunu. mevsimsel göçler yapardı. Her biri yüzlerce kilo çe- Hexanchus griseus Altı yarıklı bozcamgöz 150 AD, ED, MD ve KD Aynı üniversitenin Fen ken bireylerden oluşan kalabalık orkinos sürülerinin Odontaspis ferox Kum kaplanı 500 AD veED Bilimleri Enstitüsü’ne bağlı peşine takılan büyük beyazlar, bu kıymetli avın izi- Eugomphodus taurus Kum kaplanı 350 AD ve ED Deniz Biyolojisi Programı’nda ni sürdükleri uzun göç sırasında önce Marmara’ya, Carcharodon carcharias Büyük beyaz köpekbalığı 320 AD ve ED yüksek lisans yaptı. Kochi ardından İstanbul sahillerine ulaşırdı. Orkinosların Isurus oxyrinchus Sivriburun harharyas 800 AD ve ED Üniversitesi Usa Deniz Marmara’dan çekilmesiyle büyük beyaz da içdenize Lamna nasus Dikburun harharyas 400 AD, ED ve MD Araştırmaları İstasyonu’nda uğramaz oldu. Onu Marmara’ya çeken ekolojik bir Cetorhinus maximus Büyük camgöz 370 AD ve ED (Japonya) balık stoklarının mıknatıstı orkinos göçü. Alopias superciliosus İri gözlü sapan köpekbalığı 1500 AD, ED ve MD yönetimi konusunda JICA Alopias vulpinus Sapan köpekbalığı 460 AD, ED, MD ve KD destekli bir kurs tamamladı. Denizlerimizde yaşayan köpekbalıklarına değinen Galeus melastomus Siyah ağızlı kedi balığı 600 AD, ED ve MD 2000’de İhtiyoloji araştırmaların sayısında özellikle geçen on yılda ha- Scyliorhinus canicula Küçük lekeli kedi balığı 90 AD, ED ve MD Araştırmaları Topluluğu’nu tırı sayılır bir artış oldu. Geçmişte sergilediğimiz bi- Scyliorhinus stellaris Büyük lekeli kedi balığı 100 AD, ED ve MD kurdu. Köpekbalığı konulu limsel ilgisizliği affettirmek ister gibiyiz. Elde edilen Carcharhinus altimus İri burunlu camgöz 160 AD araştırmalarını topluluk çatısı her yeni bulguyla onların gerçek hikâyesi daha da Carcharhinus brevipinna Mekik köpekbalığı 300 AD ve ED altında yürütüyor. zenginleşiyor. Tür listesi büyük ölçüde tamamlandı. Carcharhinus melanopterus Siyah yüzgeçli köpekbalığı 270 AD Ancak bunun değişken bir liste olduğunu, tür sayı- Carcharhinus plumbeus Gri camgöz, kum köpekbalığı 180 AD ve ED KANIT projesi sırasında gözlem yapılan başlıca yerler. sının artabileceği gibi azalabileceğini de unutmamak Prionace glauca Mavi köpekbalığı 250 AD ve ED gerek. Küresel ısınmanın etkisiyle Akdeniz’in giderek Galeorhinus galeus Camgöz 400 AD ve ED İAT Arşivi tropikal özellikler kazanması ve Kızıldeniz kökenli Mustelus asterias Beyaz benekli camgöz 200 AD, ED ve MD köpekbalıklarının yaşamasına uygun hale gelmesi Mustelus mustelus Camgöz 140 AD, ED ve MD listeyi kabartabilecek ekolojik süreçlerden sadece biri. Mustelus punctulatus Siyah lekeli camgöz 150 AD ve ED KANIT projesi sırasında tespit edilen türler arasında Sphyrna zygaena Çekiç köpekbalığı 100 AD ve ED Kızıldeniz kökenli iki türün de (Carcharhinus alti- Echinorhinus brucus Çivili köpekbalığı 400 AD, ED ve MD mus, Carcharhinus melanopterus) bulunması, bekle- Etmopterus spinax Kadife karınlı camgöz 300 AD ve ED nen tür artışının işaretleri olarak değerlendirilebilir. Oxynotus centrina Domuz köpekbalığı 60 AD, ED ve MD Bu artışı denizlerimizin canlı çeşitliliğinde bir zen- Dalatias licha Camgöz 150 AD, ED ve MD ginleşme olarak görebileceğimiz gibi bir tehdit olarak Centrophorus granulosus Camgöz 160 AD, ED ve MD da algılayabiliriz. Aradaki fark, sularımızda var olma- Centrophorus uyato Camgöz 150 AD, ED ve MD ya çabalayan yaşamlara karşı tavrımızın bir göstergesi Squalus acanthias Dikenli camgöz 100 AD, ED, MD ve KD gibi de değerlendirilebilir. Squalus blainvillei Dikenli camgöz 160 AD, ED, MD ve KD Squatina aculeata Çivili keler balığı 100 AD ve ED Türk sularındaki köpekbalıklarını nasıl bir gele- Squatina oculata Benekli keler balığı 170 AD, ED ve MD ceğin beklediğini bugünden kestirmek güç. Ancak Squatina squatina Keler balığı 150 AD, ED, MD ve KD dünyadaki gidişatın çok kötü olduğu açıkça görü- 250 lüyor. Ekonomik değeri yüksek kemikli balıkların stoklarında yaşanan kayıpları telafi etmek için her olarak hesaplanan ve bugün 90.000 tona düştüğü İAT Arşivi yıl daha fazla köpekbalığı avlanıyor. Derinlerde sü- tahmin edilen canlı kütlesindeki çarpıcı azalmanın regelen yaşam savaşında onları açık ara öne çıkaran büyük kısmından balıkçılarımızın sorumlu oldu- Denizlerimizde yaşayan uzun ömür, cinsel olgunluğa geç ulaşma, az sayıda ğunu FAO rakamları açıkça gösteriyor. Küçükku- köpekbalıklarını anlatan ilk Türkçe gelişkin yavru doğurma gibi biyolojik özellikle- yu açıklarında (Edremit Körfezi) 2 Ocak 2009’da kitap okuyucusunu bekliyor. ri, bugün köpekbalığı neslinin hayatta kalmasını yakalanmış olan 10 m’lik büyük camgöz, koruma gölgeleyen risklere dönüştü. Ancak burada suç ne kanunlarının bile köpekbalıklarını korumada yeter- doğanın ne de köpekbalıklarının; normal işleyen siz kalabildiğinin somut kanıtı. Kırmızı Liste’de adı doğal süreçleri aşırı avlanmayla bozan insanoğlu geçen büyük camgöz, nesli tükenmekte olan deniz sorumlu olan bitenden. Balıkçılarımız henüz çok canlılarının avlanmasını yasaklayan 37/2 numaralı fazla köpekbalığı avlamıyor olsa da karnemizdeki sirkülerle Türkiye’de koruma altına alınmıştı oysa. kırıkları görmezden gelemeyiz. Dikenli camgözün Köpekbalığı hikâyesinin kötü sonla bitmemesi için Karadeniz’de yirmi yıl öncesine kadar 300.000 ton yasalardan daha fazlasının gerektiğini artık anlama- lıyız. İnsanoğlu ve köpekbalığı aynı doğanın parçası. Yok ettiğimiz her köpekbalığı ile aslında kendi yaşa- mımızdan bir parçayı yok ediyoruz. KAakyşınraayk,lFa.r, Türkiye Deniz Balıkları ve Tayin Anahtarı, Kabasakal, H., Türk Sularında Köpekbalıkları. İstanbul Üniversitesi Rektörlüğü Yayınları, Deniz Yayınları, 2011. no. 3490, 2. Basım, 1987. Prodanov, K. ve ark., “Environmental Management Deveciyan, K., Pêche et Pêcheries en Turquie, of Fish Resources in the Black Sea and their rational Imprimerie de l’Administration de la dette Publique Exploitation”, Studies and Reviews, General Fisheries Ottomane, 1926. Council for the Mediterranean, no. 68. FAO, 1997. 73

Özlem Kılıç Ekici Dr, Bilimsel Programlar Başuzmanı, TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi Mikroorganizmaların Çevreye Hizmeti Dünyadaki hızlı sanayileşme ve modernleşme kaygı verici bir sonuç da doğuruyor: İnanılmayacak kadar çok miktarda toksik atık üretimi ve bunların çevreye yayılması, yani çevre kirliliği. Ancak doğa kendini yenileme mekanizması sayesinde bu durumun üstesinden gelmeye çalışıyor. Birçok mikroorganizma biyoremidasyon (biyolojik iyileştirme) ve biyodegradasyon (biyolojik parçalanma) faaliyetleri neticesinde çevremizdeki zararlı kimyasalları parçalayarak çevresel bulaşmanın temizlenmesinde etkin ve doğal bir rol alıyor. 74

>>> Bilim ve Teknik Haziran 2011 Atıklar ülkelerin önemli çevre so- geciktiriciler) çevreye yayıyorlar. Bazı or- runları arasında yer alıyor. İn- ganik kirleticiler (petrol hidrokarbonları, sanlar tarafından kullanılan fosil yakıtlardan oluşan aromatik hidro- kaynakların yaklaşık üçte biri atığa ve karbonlar, endüstriyel işlemlerde kulla- emisyona dönüşüyor. Çeşitli kaynaklar- nılan toksik bifeniller, atrazin ve benta- dan çıkan katı, sıvı ve gaz halindeki kir- zon gibi zirai ilaçlar) çevrede çok uzun letici maddelerin havada, suda ve toprak- süre kalarak çevre güvenliğini ve çevre ta yüksek oranda birikmesi sonucu olu- sağlığını tehdit ediyor. şan çevre kirliliği için etkili ve geniş kap- Doğada birçok malzeme mikroorganizmalar samlı önlemler alınmazsa, dünyamızda- Biyolojik İyileştirme ve tarafından farklı hızlarda parçalanır ve ki tüm canlı varlıklar için yaşama şartla- Biyolojik Parçalanma Nedir? mineralize edilir. rı durmadan bozulmaya devam edecek. Plansız endüstrileşme ve sağlıksız kent- Hızlı sanayileşme ile beraber çevrenin leşme, evsel, kentsel ve endüstriyel atık- de hızla kirlenmesi ve bu durumun doğu- ların çevreye bırakılması, nükleer enerji rabileceği sınırsız tehlike, ancak son çey- santralleri, radyoaktif atıklar, ortama sı- rek yüzyılda yeterince anlaşılabildi. Günü- zan petrol, verimi artırmak amacıyla ta- müzde topraktaki ve sulardaki organik ve rımda kimyasal maddelerin ve ilaçların inorganik kirleticileri temizlemek ve kont- bilinçsizce kullanılması, gerekli çevresel rol altında tutmak için birtakım fiziksel, önlemler alınmadan ve arıtma tesisleri kimyasal ve biyolojik iyileştirme yöntem- kurulmadan, geri dönüşüm alanları ha- leri kullanılıyor. Biyolojik iyileştirme yön- zırlanmadan yoğun üretime geçen sanayi temlerinin diğer yöntemlere göre birçok tesisleri ve sanayi bölgeleri çevre kirliliği- avantajı var. Masrafsız olması yani mali- ni tehlikeli boyutlara çıkardı. yetin düşük olması, kullanım kolaylığı, or- ganik kirleticilerin tamamen parçalanma- Son yıllarda elektrik ve elektronik en- sı, çevre dostu bir yöntem oluşu ve yan et- düstrisi dünyanın en büyük ve hızla bü- kilerinin olmayışı en önemlileri arasında yüyen üretim endüstrisi. Ürünlerinin sayılabilir. Bir çevre kirleticisini ortamdan hızla eskimesi/demode olması nedeniy- uzaklaştırmak için bakteri, fungus (man- le eski/hurda elektronik cihazlar (elekt- tar), alg ve bitki gibi organizmaların kulla- ronik atıklar) dünyada en ciddi katı atık nılmasına biyolojik iyileştirme, bu orga- problemini oluşturuyor. Bu atıklar büyük nizmaların çeşitli zararlı kimyasal bileşik- yer kaplamalarının yanı sıra inorganik leri parçalayıp mineralize etmesine ise bi- kirleticiler olarak sayılan ağır metalleri yolojik parçalanma diyoruz. Mikroorga- de (bakır, kurşun, cıva, kadmiyum, beril- nizmalar tarafından salgılanan yüzey aktif yum, nikel, çinko, krom ve bromlu alev Ürün Biyolojik parçalanma zamanı Sebzeler Kâğıt 5 gün-1 ay Pamuklu kumaş 2-5 ay Portakal kabuğu 6 ay Ağaç yaprakları 6 ay Yün çorap 1 yıl Plastikle kaplanmış karton kutular 1-5 yıl Deri ayakkabı 5 yıl Naylon kumaş 24-40 yıl Alüminyum teneke kutular Cam şişeler 30-40 yıl Strafor bardaklar 80-100 yıl Plastik poşetler 1 milyon yıl 500 yıl- ∞ 500 yıl- ∞ Derin sularda bulunan ve petrol hidrokarbon zincirlerini parçalayan bakteri hücresi. 75

Mikroorganizmaların Çevreye Hizmeti Bunları Biliyor musunuz? Birçok mikroorganizma hastalığa neden olmaz. Mikroorganizmalar soluduğumuz oksijenin yaklaşık yarısını üretir. Mikroorganizmalar metabolizma işlemleri ile yaşamın kimyasını yürütür ve küresel iklimi etkiler. Mikroorganizmalar birçok zararlı kimyasal maddeyi parçalayarak çevreyi temizler. maddeleri ve enzimler bu işlemin gerçek- Toprakta ve yeraltı sularında bulunan klorlanmış çözücü kimyasalları ortamdan uzaklaştıran leşmesine yardımcı oluyor. Parçalanmayı Dehalococcoides sp. bakterileri diğer bakteriler arasında kırmızı renkte görünüyor. gerçekleştiren mikroorganizmalar genelde oksijen, ışık ve suya ihtiyaç duyar, ancak ve sodyum bileşikleri gelir. Bununla bera- ve daha sonra hasat edildiklerinde kirleti- birçok mikroorganizma bu işlemi oksijen ber, krom, kobalt, bakır ve demir gibi iz ele- ciler ortamdan uzaklaştırılmış oluyor. Ha- olmadan da yapmayı başarır. Doğal bir iş- mentlere de ihtiyaç duyulur. Tüm bu kim- sat edilen bu bitkiler ya yakılıyor ya da ba- lem olduğu için zamana ihtiyaç vardır. Bu yasal maddeler bulaşık ortamlarda fazlasıy- zı durumlarda geri dönüşüme tabi tutula- işlemi yapan mikroorganizmalar, doğal la bulunarak ihtiyaca hizmet eder. rak endüstride kullanılabiliyor. Özellikle yaşam alanlarında her durumda hazır bu- yaklaşık son 20 yıldır ayçiçeği, hardal bit- lunur. Bazı durumlarda işlemi daha etki- Çevre İşçisi kisi, eğreltiotu, yonca, kavak, söğüt, ardıç li kılmak için ortama ilave besin kaynağı Organizmalara Örnekler ağaçları ve bazı çim bitkileri bu iş için ba- olarak azot, fosfor ve demir içeren gübre- şarılı bir şekilde kullanılıyor. Yapılan çalış- ler eklenebilir. Petrol ürünlerinde bulunan organik malarda bazı eğreltiotlarının yaprakların- kirleticiler, örneğin aromatik hidrokar- da topraktakinden 200 kat daha fazla ar- Biyolojik İyileştirmenin ve bonlu bileşikler, mikroorganizmalar tara- senik depolayabildiği söyleniyor. Çernobil Biyolojik Parçalanmanın fından enerji ve besin kaynağı olarak kul- nükleer santrali felaketinden sonra uran- Arkasındaki Bilimsel lanılarak kolayca parçalanır ve karbondi- yum ile kirlenmiş toprakların ayçiçeği bit- Gerçek Nedir? oksit ve suya dönüştürülür. kileriyle temizlendiği bildiriliyor. Cevap gayet basit: Canlı organizmalarda Biyolojik iyileştirme sadece mikroor- Yılda yaklaşık 600,000 ton ham pet- oluşan ya da bu organizmalara dışardan gi- ganizmalarla sınırlı değil. Bazı bitkiler bit- rolün bir şekilde çevreye sızdığı tahmin ren maddelerin fiziksel, kimyasal ve biyolo- kisel iyileştirme (phytoremediation) deni- ediliyor. Bu sızıntılar toprağa oradan da jik olarak değişim ve dönüşüm tepkimele- len işlemi gerçekleştirerek topraktaki ve yeraltı suyuna karışarak kirlilik ve teh- ri dizisi, yani metabolizma. Bu da iki şekil- sudaki ağır metal, pestisit, çözücü ve pat- like oluşturuyor. Aynı tehlike deniz ve de gerçekleşiyor: İlki besinsel maddelerin layıcı gibi kimyasal maddelerden kaynak- okyanus yaşamı için de söz konusu. Bir canlı dokulara dönüşmesi yani anaboliz- lanan bulaşıklığı temizliyor. Bu tür bitkiler günde yaklaşık 15 milyon litre petrolün ma, ikincisi canlı varlıklarda meydana ge- ağır metalleri bünyelerinde, köklerinde, açık denizlere ve okyanuslara sızdığı uz- len organik bileşiklerin parçalanması, yıkıl- toprak üstü yeşil aksamlarında biriktiriyor manlar tarafından bildiriliyor. ması ve enerji sağlanması, yani kataboliz- ma. Kirlenmiş bölgelerdeki kimyasallar ya- pım ve yıkım işlemlerinin bir parçası haline gelir. Örneğin petrol ürünleriyle bulaşmış ortamlarda bulunan hidrokarbonlar mik- roorganizmalar tarafından alınarak, canlı hücre dokularının yapıtaşlarını oluşturmak için besin maddesi olarak kullanılır. Mikro- organizmalar için gerekli olan diğer kimya- sallar arasında fosfor, potasyum, kalsiyum 76

<<< Bilim ve Teknik Haziran 2011 Bunun en son örneğini 20 Nisan 10 derecelik sıcaklık düşüşünde metabo- nılan tolueni metabolize ederek, toluen 2010’da yaşadık. Meksika Körfezi’nde- lizmanın hızı da yaklaşık 2-3 kat azalıyor. ile kirletilmiş bir araziyi hiç bir yan etki ki bir derin su petrol istasyonunda yaşa- Fakat bu tür ortamlarda doğal olarak bu- yaratmadan bir yıl içinde % 75 oranın- nan patlama sonucunda petrol kulesinin lunan bu mikroorganizmalar o kadar çe- da temizlediği bildiriliyor. Bilindiği gi- batması ile milyonlarca litrelik ham pet- şitli ve uyumlu ki, hemen her ortamda ay- bi uranyum nükleer enerji üretim tesisle- rol okyanusa yayıldı. Bu yayılma uydu fo- nı işi farklı hızlarda başarabiliyorlar. Ba- rinde yakıt olarak kullanılıyor ve atık ola- toğraflarında bile net bir şekilde görülü- şarı oranını ortamın sıcaklığının yanı sıra rak çevreye bırakılıyor. Uranyumun, ura- yordu. Yapılan filtreleme çalışmaları neti- azot, fosfor, demir gibi besin elementleri- nil iyonu şeklinde çözünür olarak çevre- cesinde yüzeydeki bulaşıklık bir nebze ol- nin varlığı da etkiliyor. Doğada hidrokar- ye bırakılması sağlık açısından ciddi teh- sun temizlendi, ancak derinlere inen sı- bonları parçalayan organizmalar bakte- likeler oluşturuyor. Ama bazı bakteriler- zıntı ve kirlilik endişe vericiydi. İşte bu ri, fungus ve mayalar olarak biliniyor. Ya- de, bu tehlikeli iyonun zararsız olan çö- noktada petrol yiyen milyarlarca sayıda pılan çalışmalar etkinlik derecesinin top- zünmez formuna dönüştürülmesini sağ- minicik bakteri devreye girerek bu soru- rak fungusları için % 6-% 82, toprak bak- layan değişik metabolik yollar var. Desul- nu halletmeye başladı. Derin sularda do- terileri için % 0,13-% 50 ve deniz-okya- fovibrio vulgaris ve Deinococcus radiodu- ğal olarak bulunan Alcanivorax borku- nus bakterileri için % 0,003-% 100 arasın- rans isimli bakteriler radyoaktif element- mensis isimli bakteri oksijeni kullanarak da değiştiğini gösteriyor. lerin zararsız hale dönüştürülmesinde petrol hidrokarbonlarını par- çalayıp karbondioksite çevi- Uranyum ile beslenen Geobacter metallireducens bakteri hayli etkili. Bu tür bakterile- riyor. Meksika Körfezi’nde- hücreleri yeşil renkte görülüyor.(Solda) rin kendi proteinlerini radyo- ki mevcut oksijenin % 30 ora- aktif bileşenlerden korumak nında azalması bu bakteri- Örnekler sadece petrol hidrokarbon- için geliştirdikleri inanılmaz lerin hızlı bir şekilde çalıştı- ları ile sınırlı değil. Son yıllarda trans- bir savunma mekanizmaları ğını gösteriyor. Bu tür petrol genik bakterilerin ağır metal, radyoak- olduğundan bahsediliyor. Ta- ürünleriyle beslenen bakteri- tif element, sentetik gübreler, insektisit ve rım arazilerinde yabancı otla- ler derin sularda yaygın ola- herbisit gibi zirai ilaç kalıntıları ve tolu- rın mücadelesinde yoğun bir rak bulunuyor Antarktika’dan en, benzen, etilbenzen ve ksilen gibi di- şekilde kullanılan atrazine gi- Kuzey Kutbu’na kadar he- ğer toksik maddelerle kirlenmiş toprakla- bi bazı herbisitler, toprakta men her yerde bu mikroor- rın ve yeraltı su kaynaklarının temizlen- uzun yıllar kaldıkları için kir- ganizmaları bulmak müm- mesinde kullanılması konusunda önemli lilik ve tehlike yaratıyor. Kul- kün. Petrolle bulaşık ortam- gelişmeler kaydedilmiş. Günümüzde bir- lanılan bazı bakteriler salgı- lara o kadar iyi uyum sağla- çok ticari hazır preparat bu amaçla kul- ladıkları enzimler ile atrazini mış durumdalar ki, genetiği lanılıyor. Pseudomonas putida isimli bir parçalayarak ortamdan uzak- değiştirilerek sırf böyle amaç- bakterinin organik çözücü olarak kulla- laştırabiliyor. lara hizmet etmek için tasar- lanmış süper mikroorganiz- Günümüzde toprak, yeraltı malar bile doğal olanlar ka- suları, deniz ve okyanuslarda dar başarılı olamıyor. Yüzeye meydana gelen kimyasal kir- yakın olan kısımlarda bulunan bakteri- liliğin temizlenmesinde mik- ler bu işi oksijen kullanarak başarıyor, an- roorganizmaların başarıyla cak çok derinlerde, sedimentlerde oluşan kullanıldığı pek çok örnek var. Mikroor- bulaşıklığı temizlemek için bakteriler ok- ganizmalar, her birinin kendine özgü ol- sijen yerine sülfat kullanıyor. Oksijensiz ması, özel kültür ve çevre koşulları altın- derin ortamlarda petrol hidrokarbonla- da önceden tahmin edilemeyen metabo- rının parçalanması oksijenli ortama göre lizma yetenekleri ile zor problemlerin çö- daha yavaş seyrediyor, ama bunun başka zülmesinde öncelik almaya devam ede- yolu da yok, tek çare mikrobiyal parçalan- cektir. ma. Thalassolituus oleivorans gibi yüzeye yakın ılık sularda yaşayan birçok bakte- Kaynaklar ri parçalama işlemini derin sularda yaşa- http://en.wikipedia.org/wiki/Bioremediation yan hemcinslerine oranla daha hızlı ger- http://en.wikipedia.org/wiki/Biodegradation çekleştiriyor. Bunun sebebi de metaboliz- http://water.usgs.gov/wid/html/bioremed.html manın derinlere indikçe yavaşlaması, her http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=how- microbes-clean-up-oil-spills http://astonjournals.com/manuscripts/Vol2010/GEBJ- 3_Vol2010.pdf (Bioremediation: Developments, Current Practices and Perspectives) Erdogan, E., Karaca, A., “Bioremediation of Crude Oil Polluted Soils”, Asian Journal of Biotechnology, Cilt 3, s. 206-213, 2011. Chatterjee, S., Chattaopadhyay, P., Roy, S., Sen, S., “Bioremediation: a tool for cleaning polluted environments”, Journal of Applied Biosciences, Cilt 11, s. 594-601, 2008. 77

Meryem Arslan Bilgi Teknolojileri alanında yazılım kalitesi ve test uzmanı olarak görev yapıyor. Kare Kodlar ile Hayatımız Değişecek! Hayal gücümüz ölçüsünde bizi teknolojinin engin sularında gezintiye davet eden kare kod teknolojisinin ülkemize geldiği geçen haftalarda basın organlarında yer almaya başladı. Son hızla ilerlemeye devam eden GSM teknolojisi bu sefer de kare kod teknolojisine kapılarını açmış durumda. İşte bu kapılardan biz kullanıcılar da gireceğiz. Peki GSM dünyasına yeni bir soluk getiren kare kod nedir ? Kare kod NFC teknolojisiyle (Near Field Commu- Kullanıldığı Alanlar nication-yakın alan iletişimi) hayat bulan, yeni nesil bir uygulama. Sevdiğiniz ve sürekli takip ettiğiniz bir derginin veya gazetenin içeriğini, gazete veya derginin üzerin- İki boyutlu etiketlerin cep telefonlarına okutulma- de yer alan kare kodu okutarak cep telefonunuzda gö- sı ile çalışan bu uygulama, dünya çapında bu alanda rebiliyorsunuz. ilk kez Microsoft ile işbirliği yapılarak Türkiye’ye ge- tirildi. vCard denilen elektronik kartvizitiniz de artık mobilkod ile okunabilir durumda. Bu demek oluyor Son dönemde eczanelerde kullanılan “kare kod- ki, bildiğimiz kartvizitler yerlerini dijital olanlara bı- QR Code” (Quick Response Code-hızlı yanıt veren rakacak. kod) aslında iki boyutlu. Japon firması Denso-Wa- we tarafından geliştirilen ve ilk defa 1994 yılında uy- 2007 yılında İngiliz müzik grubu Pet Shop Boys, gulamaya alınan kare kod, iki boyutlu barkodların en Integral ismini verdikleri single çalışmasında ka- popüler olanı. Kare kodun geliştirilmesindeki amaç re kod kullanmış. Şarkının video klibini de kare kod ise tarayıcılar tarafından kolay okunabilmesini sağla- şeklinde sunmuşlar. mak. Gerçekten de kolay okunuyor, tarayıcıların ko- du çözmesi sadece birkaç saniye sürüyor. 2008’de ise Avustralyalı sanatçı Simone O’Callaghan RGB olarak adlandırılan ve temelini ka- Peki NFC teknolojisi nedir? NFC teknolojisi te- re kodların oluşturduğu baskı sanatı örneklerini sa- melde, NFC standartlarına uyumlu elektronik cihaz- natseverlerin beğenisine sunmuş. Sanatçı home.html lar arasında yakın mesafeli haberleşme sağlar. NFC olarak isimlendirilen çalışmasında fotoğrafları ka- teknolojisi, cihazlar birbirlerine dokunacak kadar ya- re kodlarla eşleştirmiş ve fotoğrafları tarayıcılarında kın olduklarında etkinleşiyor, cihazların birbirleri ile tarayan sanatseverlerin fotoğrafların çekildiği yerlere “konuşması” ancak o koşulda sağlanıyor. Bu durum “online bir gezinti” yapmasını sağlamış. cihaz sahiplerine psikolojik rahatlık, kullanım kolay- lığı ve güvenlik sağlıyor. 2008’de Duncan Robertson kare kodların içine BBC logosunu gömerek izleyicilerin haberleri ka- Kare kod AIM (Association for Automatic Identifi- re kodu okutarak daha kolay takip etmelerini sağla- cation and Mobility), JIS X 0510, ISO/IEC 18004:2000 mıştır. standartlarında ve kapasitesi, ikilik sistemde (8 Bit) en fazla 2953 Byte ile sınırlı. Avustralyalı sanatçı Kylie Minogue da kare kod se- venlerden. 2010 yılında çıkardığı All The Lovers adlı Kare Kodun Türevleri single çalışmasında kare kod kullanmış. Mikro kare kod, kare kodun daha küçük bir versiyonu, Temmuz 2010’da da Labrinth isimli sanatçı Let daha büyük taramaları işlemek için yeterli. Mikro kare kodun farklı çeşitleri var. The Sun Shine adlı çıkış single’ı için kare kodu bir ta- Bunlardan en üstünü 35 sayısal karakter tutanı. nıtım aracı olarak kullanmış. Standart kare kod ise daha büyük taramaları işliyor ve en çok 7089 karakter içerebiliyor. Kare kod medyada sokak afişlerinden web sitele- İtalyan ressam Fabrice de Nola kare kodları 2006’dan beri yağlı boya rine, müzik videolarından sosyal ağlara, çıkartmala- tablolarda ve fotoğraflara gömülü olarak kullanıyor. ra kadar farklı alanlarda kullanılıyor. Görüldüğü gibi kare kodun kullanım alanı çok geniş. Sadece cep tele- fonları değil masaüstü bilgisayarlarda da bu teknoloji- yi kullanabilirsiniz. Meraklısına kare kod “generator” (oluşturucu) siteleri incelemelerini tavsiye ederim. 78

>< Bilim ve Teknik Haziran 2011 Renkli Kare Kodlar http://www.tubitak.gov.tr/ web sayfasının kare kod uygulaması Sinema afişinde gördüğünüz, filmle il- gili detaylı bilgileri (örneğin salon, seans Birinci nesil kodlar siyah beyazken ikinci nesil kodlar Temmuz 2009’da Shane Acker’ın 9 ad- bilgileri, oyuncularla yapılan röportajlar, renklendirildi, içine logo gömülmüş kare kodlarla evrim de- lı filmi için karakter tasarımında ve rek- kamera arkası görüntüler) yine cep telefo- vam etti. Son aşama ise arka planında resim olan kodlar. Bu lamlarda kullanılmak üzere kare kodlar nunuzun kodu okuması ile cep telefonu- yöntemde diziliş sırasına dikkat ederek istenilen geometrik oluşturuldu. Hollywood stüdyoları için nuzda görüntüleyebiliyorsunuz. şekillerden bir kare kod üretilebiliyor. Kodları okuyan prog- kare kodların önemi büyük ve bu tekno- ramlar belli bir dizilişe göre algoritma yarattığı için, bu dizi- loji sayesinde büyük entegresyonlar sağ- Oluşturacağınız bir kare kod ile inter- lişi koruyarak istenilen değişikliği yapmak mümkün. lanıyor. Örneğin film detaylarına kare net sitenizi paylaşabiliyorsunuz. Bu yön- kodlar sayesinde ulaşılabiliyor. Filmin ka- tem bir sitenin üye sayısını ve ziyaretçi sa- Kare kodların içindeki logolar ve yazılar sayesinde kul- re kodunu cep telefonu ile okuttuğunuz- yını artırmanın en hızlı ve pratik yolu ola- lanıcılar neyin kodunu tarayacaklarını görüyor. Kare kodun da filmin aldığı ödülleri, oyuncuları, se- rak görülüyor. Öyle ki Amerikalı pazarla- içerisinde yer alan logolar ve yazılar koda, görsel zenginlik naryo bilgilerini öğrenebiliyorsunuz, se- ma hizmetleri uzmanı Frank C. Hudetz kazandırıyor. ans saatlerini görebiliyor ve online bilet mobil barkodlar ile URL’lerin eşleşmesi- satın alabiliyorsunuz. nin bir icat olarak kabul edilmesi gerekti- İkinci nesil kare kodlar kapasiteleri artan, iç içe geçmiş ğini belirtiyor. kodlardır. Matematikteki kümelerde olduğu gibi burada da Geçtiğimiz ay, Memphis Rock’n So- “kapsayan küme”konumunda bir ana kod ve onun içine yer- ul müzesi için tasarlanan müze logoları Yararlı birkaç link paylaşmak istiyorum. leştirilmiş bir “kapsanan küme” var. İç içe geçmiş bu iki kü- ve yine müze için özel olarak tasarlanan Kare kodu internet üzerinden okutmak için mede, kapsanan küme kapsayan kümenin kapasitesini artı- tişörtlerin sağ omuzlarının arkasına yer- http://zxing.org/w/decode.jspx rıyor. Bu gibi kodlarda, iç içe geçmiş iki kod olduğu için kare leştirilmiş kare kodlar ziyaretçileri müze- adresinden yararlanabilirsiniz. kodun kapasitesi iki kat artıyor. nin web sitesine ve sanatçı röportajlarına Kare kod barkod okuyucu için: yönlendiriyor. http://qrcode.kaywa.com Pazarlamada Kare Kod Kullanımı Kare kod“generator”(kare kod oluşturucu) için: Kare kodlar turizm sektöründe de bü- https://chrome.google.com/extensions/detail/ Son zamanlarda dünya pazarlama piya- yük ölçüde kullanılıyor. Ukrayna’nın Li- ghkehlclmihgdipjapfickkmkioijkig?hl=tr sasına bakıldığında kare kodun hem gele- viv kentinde, Liviv Turizm Hareketi, neksel hem de interaktif pazarlama kam- 80’den fazla objede bu kodların yer alma- Özetlersek, panyalarında yaygın bir şekilde kullanıl- sını sağlamış. Kare kodlar bir çok dilde . Kare kodlarda saklı olan her şeye dığı görülüyor. Billboard reklamlarında, yer alıyor ve şehri gezen turistlerin rahat- anında erişebilirsiniz gerilla pazarlama kampanyalarında, kart- lıkla bilgi almasını sağlıyor. . Kendinizi bir websitesinde bulabilirsiniz vizitlerde, basılı reklamlarda, yarışmalar- . Video izleyebilirsiniz da, doğrudan e-posta kampanyalarında, http://www.biltek.tubitak.gov.tr/ . Mağazalara yerleştirilecek etiketler, web sitelerinde kullanılıyor. Merak eden- web sayfasının kare kod uygulaması interaktif raflar, tabelalar ve reklamlar ler için gerilla pazarlama hakkında kısa bir ürünlerin daha etkin bir şekilde bilgi: Gerilla pazarlamanın temeli “en dü- satışına katkıda bulunulabilir şük maliyetle en iyi sonuca ulaşma” mantı- . Toplu taşımada yolcuların gerçek ğına oturuyor. Geleneksel pazarlama anla- zamanlı varış bilgilerine anında erişmesi, yışında bütçe önemli bir yer tutarken, bu- durakların çevresindeki alanların detaylı rada önemli olan hayal gücünüz ve yaratı- haritalarının gösterilmesi sağlanabilir cılığınız. Tüketicilerle, daha doğrusu hedef . Yeni reklam gelirleri üretilebilir kitleyle hiç beklemedikleri bir anda, bekle- . Adres defterinize adres eklemeyebilirsiniz medikleri bir şekilde karşılaşmak ve böy- Başka ne hayal ederseniz! lelikle akıllarında kalmak bu işin özünü oluşturuyor. Dünyaca ünlü gerilla pazar- Ben bu teknolojinin hayal gücümüz öl- lama uzmanı Jay Conrad Levinson gerilla çüsünde uçsuz bucaksız olacağından emi- pazarlamayı “bütçesi küçük, hayalleri bü- nim. Güzel bir teknoloji. İmkânları keşfe- yük girişimcilerin pazarlama modeli” ola- delim. Bakalım neler neler yapabileceğiz… rak tanımlıyor.  hktatypn:/a/tkalga.rmicrosoft.com/overview.aspx Pazarlamacılar ROI (Yatırımın Geri www.mobilkod.com.tr Dönüşü) hesaplamasında kare kodlardan http://en.wikipedia.org/wiki/QR_code yararlanıyor, çünkü bu yöntem hassas öl- http://en.wikipedia.org/wiki/VCard çüm yapılmasını sağlıyor. http://www.mediacatonline.com/Home/ HaberDetay?haberid=50726 http://tr.wikipedia.org/wiki/NFC http://www.kobifinans.com.tr/tr/bilgi merkezi/020307/22988 79

Özlem İkinci Probiyotiklerin bir Probiyotik ve tamamlayıcısı olarak Prebiyotiklerin düşünülen prebiyotikler ‘Sağlık’lı İşbirliği yüzyıllardır insan beslenmesinin ayrılmaz bir parçası. Ağız yoluyla alındıklarında sindirim sisteminin düşük pH’ına ve sindirim sistemi enzimlerine gösterdikleri direnç sonucunda kalın bağırsağa kadar sindirilmeden gelebilen prebiyotikler, probiyotik mikroorganizmalar tarafından metabolize edilir ve hastalık yapan mikroorganizmaların çoğalmasını önler. Bilim dünyasının keşfettiği bu işbirliği, bağırsak kanserinin önlenmesi dahil, insan sağlığına birçok faydasının yanı sıra gıda endüstrisinin de ilgi odağı oldu. 80

Mikroorganizma, bakteri gibi sözcükler biz- >>> Bilim ve Teknik Haziran 2011 de genellikle enfeksiyon ve hastalık çağrı- şımı yapıyor. O yüzden olsa gerek vücu- ProbiyotiklerinTümleyeni Prebiyotikler Anahtar Kavramlar dumuzdaki bazı mikoorganizmaların aslında sağlı- Probiyotik: Sindirim sisteminin ğımıza pek çok yararı olduğunu hep göz ardı ederiz. Günümüzde probiyotiklerin bir tamamlayıcı- mikroflorasının dengesini koruyan, Mikroorganizmaların oluşturduğu mikroflora vü- sı olarak düşünülen prebiyotikler yüzyıllardır insan zararlı mikroorganizmaların cudumuzda bir denge halinde. Ancak bu denge bel- beslenmesinin ayrılmaz bir parçası aslında. Yararla- çoğalmasını engelleyen yararlı li nedenlerle bozulduğunda tedavi gerektirecek sağ- rı yakın bir zaman önce kabul görmüş olsa da pre- mikroorganizmalar. lık problemleri ortaya çıkabiliyor. Örneğin antibiyo- biyotik terimi 1990’ların ortalarında telaffuz edilme- Prebiyotik: Sindirilmeden kalın tik kullanımının özellikle bağırsak mikroflorasındaki ye başlanmış. Meyveler, baklagiller, domates, soğan, bağırsağa gelerek buradaki probiyotik yararlı mikroorganizmaların sayısını azaltması, has- sarımsak, enginar, ıspanak, lahana, pırasa, tahıllar gi- mikroorganizmalar tarafından talık yapan mikroorganizmaların çoğalarak bağır- bi pek çok besinde doğal olarak bulunan prebiyotik- kullanılan, bu mikroorganizmaların sak mikroflorasında baskın hale gelmesi durumunda ler kısa zincirli ve düşük moleküler ağırlığa sahip kar- çoğalmasını seçici olarak artıran alerji, bağırsak problemleri, cilt enfeksiyonları ve ba- bonhidratlar olarak biliniyor. karbonhidratlar ğışıklık sistemi problemlerinin gelişme riski artıyor. Mikroflora: Bir canlının vücudunda Prebiyotikleri önemli kılan özellikleri, ağız yoluy- bir denge içinde, canlıya herhangi Probiyotik mikroorganizmalar olarak bilinen ya- la alındıklarında sindirim sisteminin düşük pH’ına bir zararı olmadan yaşayan rarlı mikroorganizmalar özellikle kalın bağırsakları- ve sindirim sistemi enzimlerine gösterdikleri direnç mikroorganizma topluluğu mızdaki hastalık yapan mikroorganizmalarla besin sonucunda kalın bağırsağa kadar sindirilmeden ge- Transglikazilasyon:Şeker ve ortam rekabeti içindedir. Bu noktada yardımları- lebilmeleri. Çünkü yapılarındaki β-glikozidik bağlar molekülünde glikozid bağların na koşan prebiyotikler probiyotik mikroorganizmalar sindirim enzimleri tarafından hidrolize edilemiyor, birinden diğerine aktarılması tarafından metabolize edilir ve hastalık yapan mik- bu yüzden prebiyotikler aynı zamanda sindirilmeyen İzomerizasyon: Bir molekülü roorganizmaların çoğalmasının önlenmesi başta ol- oligosakkaritler olarak da anılıyor. Örneğin fruktoo- oluşturan atomların yeniden mak üzere ishalin, idrar yolu rahatsızlıklarının, bağır- ligosakkaritlerin fruktoz ve glukoz üniteleri arasında- düzenlenerek başka bir moleküle sak kanserinin, çocuklarda egzamanın önlenmesi gibi ki, insan sindirim sistemi enzimlerine dirençli kim- dönüşme tepkimesi pek çok yarar sağlar. Probiyotik mikroorganizmaların yasal bağlar, β-fruktosidaz enzimine sahip probiyotik bağırsak kanserini nasıl önleyebildiğinin mekanizma- mikroorganizmalar olan bifidobakteriler tarafından sı tam olarak açıklığa kavuşturulmuş olmasa da, ba- hidrolize edilebiliyor. ğırsaktaki fizikokimyasal koşulları değiştirmelerinin, kısa zincirli yağ asitlerini, tümör oluşumunu önleyen Prebiyotikler, probiyotik mikroorganizmalar için bileşikleri üretmelerinin, bağışıklık sistemini güçlen- besin ve enerji kaynağı olarak görev yapıyor. Bu iş- dirmelerinin bunda önemli rolü olduğu düşünülüyor. birliğinin sonucunda vücutta kalsiyum, magnezyum gibi minerallerin emilimi artırıyor, ishal önleniyor ya Probiyotik mikroorganizmaların, ürettikleri anti- da kontrol altına alınıyor, kabızlık gideriliyor, bağışık- mikrobiyal bileşikler sayesinde sağladıkları yararla- lık sistemi güçleniyor, kolit gibi bağırsak rahatsızlık- rın yanı sıra vücutta trigliserid düzeyinin düşmesine larının belirtileri azalıyor, kolesterol seviyesi düşüyor, ve glukoz seviyesinin dengelenmesine de katkısı oldu- kandaki şeker düzeyi dolayısıyla da pankreastan in- ğu biliniyor. Bifidobakteriler, antibiyotik tedavisinden sülin salımı dengede tutuluyor. Probiyotikler günlük sonra normal mikrofloranın oluşmasına etki ediyor. enerji ihtiyacının da % 10’unu karşılıyor. Prebiyotik- Laktobasil türleri, laktaz enzimi eksikliği nedeniyle lerin probiyotik mikroorganizmlar tarafından meta- sütte bulunan laktozu sindiremeyen kişilerde lakto- bolize edilmesinin sonucunda ortaya çıkan ürünler zun sindirilmesine yardımcı oluyor, kabızlığı azaltıyor kısa zincirli yağ asitleri (asetikasit, propiyonik asit ve ve Salmonella gibi hastalık yapan mikroorganizmala- bütirik asit), laktik asit, metan ve karbondioksit ola- rın neden olduğu enfeksiyonlara karşı direnç sağlıyor. rak sıralanıyor. Aslında vücuda sağlanan yararlar bu ürünler sayesinde gerçekleşiyor. Üretilen asitler saye- sinde kalın bağırsak pH’sı düşüyor, mineral çözünür- lüğü artıyor, böylece kalsiyumun, demirin ve mag- nezyumun kalın bağırsakta emilimi artıyor. Diğer bir ürün olan bütirikasit bağırsak epitelinin yenilenme- sini sağlıyor. Yapılan çalışmalar fruktooligosakkarit- lerin, galaktooligosakkaritlerin, ksilooligosakkarit- lerin, isomaltooligosakkaritlerin ve laktulozun, bifi- dobakterilerin ve laktobasillerin düzeyini artırdığı- nı, clostridia gibi hastalık yapan mikroorganizmala- rın azalmasına neden olarak kalın bağırsak mikroflo- rasını değiştirdiğini göstermiş. 81

Probiyotik ve Prebiyotiklerin ‘Sağlık’lı İşbirliği Prebiyotikler Nasıl Üretiliyor? Gıdalara eklenen prebiyotiklerin bazıları bitki- lerin doğal oligosakkaritlerinden doğrudan özüt- leme yöntemiyle üretilirken bazıları bitkilerden özütlendikten sonra bitki ya da mikrobiyal köken- li hidrolaz ve/veya glikosil transferaz enzimleriyle hidrolize edilerek, bazıları da laktoz ve sükroz gibi şekerleden sentezlenerek üretiliyor. Örneğin ksi- looligosakkaritler ve isomaltooligosakkaritler po- lisakkaritlerin enzimatik hidroliziyle elde ediliyor, fruktooligosakkaritler, laktosükroz ve galaktooli- gosakkaritler transglikosilasyon reaksiyonuyla, so- ya oligosakkaritleri soyadan özütlenerek ve laktu- loz da kimyasal olarak izomerasyon ile üretiliyor. Bağırsak Kanserini Engelleyen İşbirliği Prebiyotikler aynı zamanda lipid seviyesini dü- zenleme özelliğine de sahip. Mekanizması henüz Probiyotik ve prebiyotiklerin sağladığı düşünülen bilinmiyor olmasına rağmen, yapılan bir araştır- yararlar arasında belki de en iddialı olanı, kalın ba- mada diyabet farelerin besinlerindeki karbonhid- ğırsak kanserini önlüyor olduğu düşüncesi. Yapılan ratlar ksilooligosakkaritlerle değiştirildiğinde nor- bir araştırmada inülin ve fruktooligosakkarit prebi- malde yüksek olan serum kolesterolun ve triglise- yotiklerinin farelerde 1-2 dimetil hidrazinin neden rit oranının düştüğü gözlenmiş. Fruktooligosakka- olduğu kolon kanserinin şiddetini azalttığı görül- ritlerin etkisi incelendiğinde de kandaki lipit sevi- müş. Başka bir araştırmada da prebiyotiklerin ba- yesinin azaldığı görülmüş. Şeker hastalığı gibi et- ğışıklık sisteminin doğal katil hücrelerin etkinliğini kenlerle kandaki yağ oranının artması olarak bili- ve tümörlere bağlanma yeteneğini artırdığı sonucu- nen hiperlipideminin kontrol altına alınmasında na ulaşılmış. Bu sonuçlardan yola çıkılarak da prebi- ve sağlıklı kişilerin kanındaki yağ oranlarıyla ay- yotiklerin tüketiminin kanseri önleme etkisinin yanı nı seviyeye gelmesinde prebiyotiklerin önemli ro- sıra tedavi edebilme özelliğinin de olabileceği düşü- lü olduğu biliniyor. nülmüş. Ancak bu konuda insanlar üzerinde yapılan denemeler kısıtlı. Pek çok bilim insanı daha detay- Gıda Endüstrisinde Giderek Büyüyen lı ve geniş insan klinik çalışması yapılması gerektiği- Probiyotik-Prebiyotik Pazarı ni vurguluyor. Çünkü araştırmacılar kişilerin bağır- sak mikroflorasının göstereceği farklılıklar nedeniy- Yoğurt gibi fermente süt ürünlerinde kullanılan le aynı etkinin herkes için geçerli olamayacağı gerçe- probiyotik mikroorganizmaların sağlığa olumlu et- ğinin de altını önemle çiziyor. kileri bazı klinik çalışmalarla kanıtlandıktan son- ra dünya çapındaki tüm gıda firmaları, probiyotik- Prebiyotiklerin üretim süreçlerinin şematik gösterimi leri daha fazla gıda ve içeceğe eklemenin yollarını Pancar Özütleme Rafinoz aramaya başladı. İnsan bağırsağında normal olarak Sükroz Transglikozilasyon Fruktooligosakkarit bulunan laktobasillerden ve bifidobakterilerden se- Transglikozilasyon Laktosükroz çilen probiyotikleri gıdalara eklemek ve raf ömrü İnek sütü Özütleme Laktoz Izomerizasyon Laktüloz boyunca canlı kalmalarını sağlamak, gıda teknolo- Nişasta Transglikozilasyon Galaktooligosakkaritler jisi açısından her zaman önemli bir sorun olmuş. Hidroliz Çözünür nişasta Transglikozilasyon Glikosilsükroz Aslında gıda güvenliği açısından uygulanan işlem- Soya Özütleme Soya Hidroliz Maltooligosakkarit ler mikroorganizmaların canlı kalma ihtimalini Hidroliz ve Transglikozilasyon İsomaltooligosakkarit azaltmaya yönelik olduğundan bu durum bir çeliş- Özütleme Soyaoligosakkarit ki yaratıyor. Uygun probiyotik mikroorganizma tü- rünün ve gıda çeşidinin seçilmesi, probiyotik mik- roorganizmanın canlı kalmasına izin verecek gıda işleme koşullarının kullanılması, paketleme ve çev- Ksilan Hidroliz Ksilooligosakkarit 82

<<< Bilim ve Teknik Haziran 2011 Anne Sütü Prebiyotik Kaynağı Tarımda Prebiyotikler Mikroorganizma Tür Bifidobacterium adolescentis ATCC 15703 Anne sütü gerçek bir prebiyotik kaynağı olarak Günümüzde prebiyotik pazarında insan kullanı- Bifidobacterium animalis Bb-12 değerlendiriliyor. İçeriğinin özellikle bifidobakte- mına yönelik yaklaşım baskın gibi görünse de ile- riler üzerinde çok güçlü uyarıcı etkisi bulunuyor. ride prebiyotiklerin hayvan yemlerinde ve tarımda Bifidobacterium bifidum Anne sütünde doğal olarak bulunan oligosakka- da kullanımının artırılması planlanıyor. Tarımda kul- ritler bebeğin bağırsak mikroflorasını düzenliyor lanımları sonucunda bitkilerin enfeksiyonlara kar- Bifidobacterium essencis ve fermentasyon ürünlerinin yararlı biyolojik etki- şı direncinin artması, ürün veriminin artması, tarım- leri dolayısıyla prebiyotik etki gösteriyorlar. Anne sal ürünlerin sindiriminin ve emiliminin artması, da- Bifidobacterium lactis Bb-02 sütü ile beslenen bebeklerin bağırsak mikroflora- ha kaliteli süt ve yumurta eldesi, kontaminasyonun sında daha fazla bifidobakteri bulunduğu ve ha- azalması gibi yararları da olacağı düşünülüyor. Özel- B94 zır mama ile beslenen bebeklere göre daha az ba- likle Avrupa Birliği’nin tarımda antibiyotiklerin kulla- ğırsak problemi yaşadıkları belirtiliyor. Bu neden- nımına 2006’dan itibaren izin vermiyor olması nede- Bifidobacterium breve le de dünyadaki hazır mama üreticileri ürünlerine niyle tarımda prebiyotiklerin kullanımının daha da prebiyotik ekliyor. önem kazandığı düşünülüyor. Lactobacillus acidophilus LA-1/LA-5 re koşullarının uygunluğu, ürünün tedarik zinciri NCFM ve raf ömrü süresince probiyotiklerin canlı kalma- sını sağlamak, eklenen probiyotiklerin ürünün ta- DDS-1 dında ve yapısında olumsuz bir etkisinin olmama- sı gıda endüstrisinin baş etmek zorunda olduğu so- SBT-2062 runlardan. Lactobacillus bulgaricus Lb12 Bunun yanı sıra probiyotik mikroorganizmala- rın güvenlik, işlevsellik ve fizyoloji bakımından bel- Lactobacillus fermentum RC-14 li kriterlere sahip olması gerekiyor. Ayrıca vücudu- muza girdikten sonra probiyotik özelliklerini sürdü- Lactobacillus helveticus B02 rebilmeleri için düşük pH’dan ve sindirim enzimle- rinden etkilenmemeleri ve bağırsak hücrelerine tutu- Lactobacillus lactis narak çoğalabilme yeteneğine sahip olmaları gereki- yor. Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) Lactobacillus rhamnosus GR-1 ve Dünya Sağlık Örgütü de (WHO) bu konuda gü- venilir türlerin kullanımı, gıdaların depolanması sı- LB21 rasında mikroorganizmaların zarar görmemesi ve bir mikroorganizmanın “probiyotik” olarak adlandırıla- 271 bilmesi için gereken kriterleri yayımlamış. Enterococcus faecium Prebiyotikler de dengeli bir bağırsak mikroflorası sağlamaları, kişinin sağlığına olumlu etkileri, düşük Saccharomyces boulardii kalorili olmaları, düşük glisemik indekse ve sükro- zun tatlılık derecesinin % 30-60’ı kadarına sahip olma Probiyotik Mikroorganizmalara Birkaç Örnek özellikleriyle gıda katkı maddesi olarak gıda endüstri- sinde son yıllarda yaygın olarak kullanılıyor. 2007 yı- Yaygın Kullanılan Prebiyotiklere Örnekler: lında 20’den fazla prebiyotik üreten firma olduğu bi- ∴ İnülin liniyor ve bu pazarın hızla büyüdüğüne dikkat çeki- ∴ Fruktooligosakkaritler liyor. Pazarın gelişmesi için ucuz ve verimli üretim ∴ Galaktooligosakkaritler tekniklerinin geliştirilmesine, prebiyotiklerin sağlığa ∴ Soya-oligosakkaritler olumlu etkilerinin mekanizmasının aydınlatılmasına ∴ Laktulose odaklanmış bilimsel araştırmalar devam ediyor. Ben- zer durum probiyotikler için de geçerli. Dünya çapın- Bilim dünyası prebiyotiklerin ve probiyotiklerin daki probiyotik pazarı 2007 yılında 14,9 milyar dolar sağlığa yararlarını kesin olarak tanımlamak ve meka- iken bu değerin 2013 yılında 19,6 milyar dolar olaca- nizmalarını çözebilmek için insanlar üzerinde yapı- ğı tahmin ediliyor. lan klinik çalışmaların artması gerektiğini düşünüyor. Özellikle de geliştirilmiş teknikler kullanılarak kişi- den kişiye değişebilen mikrofloranın daha iyi tanım- lanması ve bu farklılıklar açısından kişilerin probiyo- tiklere ve prebiyotiklere nasıl tepki gösterdiğinin an- laşılması önemseniyor. Bu nedenle de bilim insanları probiyotik ve prebiyotik katkılı gıdaları tüketirken bi- linçli olunması gerektiğini savunuyor ve sağlığımızın bu iki dostunu doğal besinlerden de alabileceğimize dikkat çekiyorlar. KWaaynnga,kYl.a, “rPrebiotics: Present and future in food World Journal of Gastroenterology Cilt 14, science and technology”, Food Research International, s. 6453-6457, 2008. Cilt 42, s. 8-12, 2009. Soccol, C. R., Vandenberghe, L. P. S., Spier, M. R., Vrese, M., Schrezenmeir, J., “Probiotics, Prebiotics, and Medeiros, A. B. P., Yamaguishi, C. T., Lindner, Synbiotics”, Advances in Biochemical Engineering/ J. D., Pandey, A., Soccol V. T.,”The Potential of Biotechnology, Cilt 111, s.1-66, 2008. Probiotics: A Review”, Food Technology and. Fotiadis, C. I., Stoidis, C. N., Spyropoulos, B. G., Biotechnology, Cilt 48, s. 413-434, 2010. Zografos, E. D., “Role of probiotics, prebiotics and synbiotics in chemoprevention for colorectal cancer”, 83

Abdurrahman Coşkun Peroksizomlar Hücrelerde çok sayıda odacık var, bunların her birine organel diyoruz. Her organelin kendine has özel işlevleri var. Pek çok organelin üstesinden gelemediği önemli biyokimyasal olaylar peroksizomlarda gerçekleşiyor. Hücreye bir bütünlük kazandıran peroksizomlar organizmayı çok sayıda zararlı bileşikten koruduğu gibi farklı kaynakları kullanmasını da kolaylaştırıyor. Bitki hücresi. Peroksizomlar Hücreler var oldukları sürece durmadan çok yakın işbirliği sergiler. Bir bakıma kader birliği mavi kürecikler şeklinde çalışırlar. Tempoları değişebilir, ancak içindeler. Bu kader birliğinin ilginç özellikleri var. görülmektedir. sözlüklerinde “durmak” sözcüğü yoktur. Birlikte ve aynı zamanda bölünüyorlar. Çünkü bö- Hücrenin elemanları değişen koşullara göre iyi or- lünmede görev alan bazı proteinler her iki organel- 84 ganize olmak zorundadır. Bu da ancak organeller de de ortak. Yakın işbirliğinin çok önemli avantaj- arasında işbirliği ile gerçekleşir. Organellerden ba- ları var, ancak birindeki bir aksaklık diğerini de cid- zıları daha da yakın işbirliği içindedir. Adeta ken- di oranda etkiler. Bu da herhalde bağımlı olmanın di aralarında paslaşırlar. Bunun en iyi örneklerin- bedeli olsa gerek. Bu işbirliğinin yanı sıra peroksi- den biri peroksizom ve mitokondridir. Bu organel- zomların sayısız işlevi var, peroksizom toparlayıcı ler, yapıları farklı olmasına karşın işlevsel yönden bir organel.

>>> Bilim ve Teknik Haziran 2011 Yağ Asitlerinin Yıkımı Christian de Duve Yağların temel yapı taşları olan yağ asitleri or- Bütirik asit ganizmanın en önemli enerji kaynağıdır. Yıkımıy- Kaproik asit Çok sayıda önemli işlevi olmasına rağmen pe- la bol miktarda enerji açığa çıkar ve bu enerji ATP roksizomların varlığı ancak 1967 yılında ortaya ko- sentezi için kullanılır. Yağ asitlerinin temel yıkım Heptanoik asit yuldu. Lizozomları keşfeden Christian de Duve aynı yeri mitokondrilerdir. Ancak çok farklı tipte yağ Pelargonik asit zamanda peroksizomların da ayrı birer organel ol- asiti bulunduğundan mitokondrilerin yağ asitle- Yağların temel yapı taşları olan duğunu ortaya koydu. 1974 yılında Nobel Komite- rinin yıkımı için yardımcı bir birime gereksini- yağ asitlerinin kuyruk kısımları si Christian de Duve ile birlikte Albert Claude’u ve mi vardır. Bu görevi ise peroksizomlar üstlenmiş- (gri ve beyaz renkli kısımlar) farklı George E. Palade’ı hücrenin yapısal ve işlevsel orga- tir. Bu yardımlaşmanın miktarla ilgisi yoktur. Yani uzunluklarda olabilir. Şekillerde birer nizasyonu konusunda yaptıkları çalışmalardan do- peroksizomlar hücreye giren yağ asitlerinin fazla- yağ asiti olan bütirik asit, kaproik asit, layı Tıp veya Fizyoloji Nobel Ödülü’ne layık buldu. sını yıkıyor değiller. O halde peroksizomlar mito- heptanoik asit ve pelargonik asitin kondrilere nasıl yardımcı oluyor? Bu sorunun ya- moleküler yapıları görülüyor. Yapısı nıtı için yağ asitlerinin yapısını kısaca özetlemek- te yarar var. Yaklaşık 0,5 µm çapında, küre biçimli olan perok- sizomlar diğer hücre içi organeller gibi bir zarla çev- Yağ asitleri iki temel birimden oluşur: baş ve rilmiştir. Çekirdeği olan tüm hücrelerde bulunan pe- kuyruk. Baş kısmı yani karboksil (-COOH) grubu, roksizomlar kırktan fazla farklı enzim içeriyor. Bü- kuyruk kısmı ise hidrokarbon zinciri (-CH2-CH2- yüklükleri iş yüküne göre değişiyor. Örneğin şeker- ..... -CH2-CH2-). le beslenen maya mantarlarında peroksizomlar kü- CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2- çük iken, aynı maya mantarları metanol ile beslen- CH2-COOH diklerinde peroksizomların büyüdüğü gözlenmiştir. Tipik bir yağ asidi Peroksizomların çoğalması da çok ilginç. Bölüne- rek çoğalabildikleri gibi endoplazmik retikulum ad- Yağ asitlerinin kuyruk kısmı uzun bir zincirdir lı organelin zarından kopma sonucu da oluşabiliyor- ve uzunluğu değişebilir. Yıkım sırasında baş kısmı lar. Peroksizom zarında madde alış verişi ile ilgili çok pek sorun yaratmaz ancak kuyruk kısmı için ay- sayıda protein var. Bunlar işlenecek maddelerin pe- nı şey söylenemez, özellikle de çok uzun ise. Mi- roksizomlara alınmasını, işlenmiş ürünlerin de dışa- tokondriler, kuyruğu çok uzun olan yağ asitleri- rıya verilmesini sağlıyor. ni sevmez. Bu tutum da uzun kuyruklu yağ asit- lerinin yıkımında sorun yaratır. Çünkü gerek be- Peroksizom işlevsel olarak bazı açılardan mito- sin maddeleri içinde yer alan, gerekse organizma- kondriye benzemekle birlikte yapısal olarak çok da sentezlenen çok sayıda uzun kuyruklu yağ asi- farklı. Öncelikle mitokondriden farklı olarak tek zar- ti vardır. Bunlar yıkılacakları zaman ilgili hücrele- la çevrili. Mitokondri gibi kendi genetik malzemesi re gelir. Mitokondriler bunları kabul etmediğinden ve protein sentezleyen üniteleri yok. Yapısal prote- yıkım için başka yer bulmak gerekir. Aksi taktirde inleri için gerekli tüm bilgi hücrenin çekirdeğinde- yağ asitleri hücrede birikir ve bu durum çok cid- ki genlerde saklı. di hastalıklara neden olabilir. İşte bu durumda pe- roksizomlar imdadımıza yetişir. Peroksizomlar yağ İşlevleri asitlerinin farklı özellikteki kuyruk kısmını ade- ta yeniden şekillendirir ve onları kısaltarak mito- Peroksizom işlevleri açısından en geniş çeşitlili- kondrilerin kabul edeceği bir şekle sokar. Ardın- ğe sahip organellerden biri. Yağ asitlerinin yıkımı, dan bunları mitokondriye gönderir. Peroksizomlar serbest oksijen radikallerinin etkisiz hale getirilme- mitokondrilerin ön işleme atölyesi gibi çalışır. Yağ si, eter lipitlerin biyosentezi, D-amino asitler ve po- asitlerinin yıkımı sonucu açığa çıkan enerji mito- liaminler gibi bazı özel bileşiklerin metabolizması, kondrilerde ATP sentezi için kullanılırken, perok- yağlardan şeker sentezi (bitkilerde), safra asitleri- sizomlarda ATP sentezi gerçekleşmez. Yağ asitleri- nin sentezi, kolesterol sentezi ve daha pek çok biyo- nin yıkım ürünleri kullanılmak üzere peroksizom kimyasal olayda peroksizomların önemli rolü var. dışına gönderilirken, açığa çıkan enerji de ısı şek- linde yayılır. 85

Peroksizomlar Serbest Oksijen Radikalleri ve ürün ne olursa olsun, eğer komşu hücrelere veya or- Peroksizomlar ganizmanın bütününe zararı dokunuyorsa mutlaka bir şekilde zararsız hale getirilip ortamdan uzaklaş- Peroksizom, moleküler (molekül halindeki) oksi- tırılır. İşte peroksizomlardaki bazı metabolik olaylar jeni kullanarak bazı organik bileşiklerden hidrojen sonucu açığa çıkan hidrojen peroksit de katalaz en- alır ve hidrojen peroksit (gHel2iOr. 2A) ssleınndteazhleird.rOojregnanpee-- zimiyle etkisiz hale getirilir. lin ismi de zaten buradan roksit çok zararlı bir bileşiktir. Fakat peroksizom bu- Sinir Hücreleri ve Peroksizomlar nu hücreye zarar versin diye sentezlemez. Tam tersi- ne, “çivi çiviyi söker” dedikleri gibi, peroksizom bu Sinir hücrelerinin akson adı verilen ince uzun bileşiği kullanarak dışardan gelen başka zararlı bi- kısmı özellikle sinyal iletiminde önemli işlevlere leşikleri etkisiz hale getirir. Ancak hidrojen perok- sahiptir. Aksonların işlevlerini yerine getirebilmesi sit fazla üretildiğinde veya kullanılmadığında mutla- için etraflarının iyice yalıtılmış olması gerekir. Ak- ka ortamdan uzaklaştırılmalıdır. Peroksizom bunun si takdirde taşıdıkları sinyallerde kayıplar olur ve da önlemini almıştır, hidrojen peroksidi sentezleyen sinyal iletim hızı düşer. O nedenle aksonların etra- enzimleri içerdiği gibi yıkan enzimleri de içerir. fı adeta kabloları saran tabaka gibi, özel bir koru- Peroksizomda normal metabolik olaylar, örne- yucu ile çevrelenmiştir. Aksonlarda bu tabaka hüc- ğin yağ asitlerinin yıkımı sırasında da hidrojen pe- re zarının kendi etrafında kıvrılmasıyla oluşur ve roksitler açığa çıkar. Açığa çıkan hid- rojen peroksit katalaz adlı enzim bol miktarda lipit (yağ) içerir. Bu taba- tarafından hemen etkisiz ha- ka aynı zamanda vücudumuzda le getirilir. en çok lipit içeren hücre za- rıdır. Bu tabakaya özel ola- Peroksizomlar zarla çevrili Eren Dedeleroğlu rak miyelin tabaka di- küre şeklinde yapılardır. yoruz. Miyelin tabaka- Hücreler, metabolik olay- nın içinde çok farklı lar sonucu açığa çıkan zararlı özellikleri olan lipit- ürünleri mümkün olduğunca dışarı ler vardır. Bunlardan vermez. Yani hücrelerimiz aslında çok çev- biri de plazmalojen reci birimlerdir. Zararlı bileşikleri kendi bünyeleri olarak bilinen lipit- içinde etkisiz hale getirecek donanıma sahiplerdir. tir. Peroksizomlar- Normal biyokimyasal olaylar sonucu açığa çıkan da gerçekleşen önem- li tepkimelerden biri de Karaciğer hücrelerinde plazmalojen sentezidir. peroksizomlar (küre şeklinde Peroksizomlarla ilgili bazı yuvarlak yapılar). Bir hücrede çok hastalıklarda miyelin yapıdaki sayıda peroksizom bulunur. bozukluktan dolayı çok ciddi nöro- 86 lojik bozukluklar görülür. Yağlardan Şeker Sentezi Besinlerle alınan karbonhidratlar (şekerler) ön- celikle hücrenin enerji gereksinimi için kullanılır, artan kısım glikojen olarak kaslarda ve karaciğer- de depolanır. Ancak glikojen deposunun bir sınırı vardır ve fazla miktarda glikojeni depolamak müm- kün değildir. Yani artan şekerleri glikojene çevirip kaslarda ve karaciğerde sınırsız miktarda depola- mak mümkün değildir. Fakat bu durum artan şe- kerleri dışarı atacağımız anlamına gelmiyor. Vücu- dumuzda bir yapı var ki çok yüksek kapasitede de- polama işlevine sahip: Bu yapı yağ dokusu. Ancak ihtiyaç fazlası şekerleri burada şeker olarak depola-

<<< Bilim ve Teknik Haziran 2011 Farklı büyüklükte peroksizomlar (siyah boyanmış yapılar) gü geçici olarak devreye girer ve bitki fotosentezle Doç. Dr. Abdurrahman glikoz sentezlemeye başlayıncaya kadar glikoz kay- Coşkun, 1994 yılında mak mümkün değil. Çünkü şekerleri şeker olarak nağını oluşturur. Erciyes Üniversitesi Tıp depolamak fazla miktarda su gerektirir. Hücre için- Fakültesi’nden mezun de tüm şekerleri şeker birimleri olarak depolamaya Safra Asitleri ve Peroksizomlar oldu. 2000 yılında kalkıştığımızda hücre içine fazla miktarda su girece- biyokimya ve klinik ğinden hücre patlama tehlikesiyle karşı karşıya kalır. Safra asitleri özellikle yağlı besinlerin ince ba- biyokimya uzmanı, Bu durumda şekerler ya atılacaktır ya da su ile etki- ğırsaktan emilimi için çok önemli işlevlere sahiptir. 2003 yılında yardımcı leşime girmeyen bir ürüne dönüştürülüp depolana- Safra asitleri olmadan yağların emilimi tam olama- doçent ve 2009’da caktır. Birinci yol enerji ve besin israfı anlamına ge- yacağı gibi, yağda eriyen vitaminlerin emiliminde doçent oldu. Uluslararası leceğinden organizmanın bunu tercih etmesi söz ko- de sorunlar ortaya çıkar. Besinlerin sağlıklı emili- hakemli dergilerde nusu değildir. Bu yüzden hücrelerimiz şekerleri yağ- mi için safra asitlerine gereksinimimiz vardır. Safra yayımlanmış 32 lara dönüştürerek depolar. Ancak metabolik yönden asitlerinin sentezine yine peroksizomların yardımcı makalesi var. Özel olarak önemi olmayan bazı istisnalar dışında, tersi durum olduğunu görürüz. laboratuvarda kalite söz konusu değil. Yani yağlar kullanılarak şekerle- kontrol, standardizasyon rin sentezlenmesi pratikte söz konusu değil. Ancak Peroksizomlar hücre biyolojisi ile ilgili çalışma- ve protein biyokimyası bitkilerin, özellikle tohumların çimlenme dönemin- larda uzun bir dönem adeta bir kenarda bırakıldı. konularında araştırmalar de buna ihtiyacı vardır. Bu dönemde henüz fotosen- Ancak son yıllarda özellikle düzenleyici işlevlerin- yapıyor. Halen Acıbadem tez yapılmadığı için bitki gereksinim duyduğu şekeri den dolayı yeniden keşfediliyorlar. Labmed Klinik (glikoz) bir şekilde temin etmek zorundadır. İşte bu Laboratuvarları’nda klinik durumda peroksizomların özel bir tipi olan glioksi- Peroksizomlardan kaynaklanan çok sayıda has- biyokimya uzmanı ve zomlar devreye giriyor. Bu, hücrelerdeki aynı orga- talık var. Bunların çoğu kalıtsal, bazıları ne yazık ki Acıbadem Üniversitesi nellerin, farklı koşullarda farklı işlevler üstlenme- erken yaşta ölümle sonuçlanıyor. Anlaşılan o ki nö- Tıp Fakültesi Biyokimya sinin tipik bir örneğidir. Temel amaç hücrenin ge- rodejeneratif hastalıklardan yaşlanmanın biyokim- Anabilim Dalı’nda öğretim reksinimlerinin ve sürdürülebilirliğinin sağlanması- yasına kadar pek çok olayın aydınlatılmasına yöne- üyesi olarak çalışıyor. dır. Çimlenme döneminde bitki tohumları glioksalat lik araştırmalarda peroksizomlarla daha çok ilgilen- döngüsü olarak da bilinen özel tepkimelerle yağlar- memiz gerekecek. dan şeker sentezini gerçekleştirir. KDaeylinllea,kHla.rK., Alves, R., Schrader, M., Hettema, E. H., Motley, A. M., “How peroxisomes Glioksalat döngüsü her zaman etkin değildir, “Biogenesis of peroxisomes and mitochondria: mCiultlt1ip22ly,”s,.Jo2u3r3n1a-2l 3of3C6,e2ll0S0c9ie. nce, çimlenme döneminde etkinleşir. Bu dönemde bitki Clinilkte1d31b,ysd. 4iv4i1si-o4n4”6, ,H2i0st0o9c.hem Cell Biol , Albert, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, fotosentezle glikoz elde edemeyeceğinden bu dön- GK.a,rWlanaldteSr,cPie.,nMceo,lTecauyllaorr BaniodloFgryaonfctihs eGCroelul,p5, .2B0a0s8ı.m, 87

Hüseyin Gazi Topdemir Arkhimedes ve Helenistik Dönemde Bilim Arkhimedes Helenistik Dönem I. Ptolemy Nil deltasına İsken- tıp çalışmalarının yürütüleceği bir deriye’yi kurar. Grek mimarların ta- diseksiyon merkezi ve bilimsel ça- 88 Bilim denilen etkinliğin ne za- sarladığı kent, doğal olarak bir Grek lışmaları desteklemek için de döne- man ve nasıl başladığını, tarih bo- kenti olarak yapılandırılmıştır. Kent- min en büyük kütüphanesi olan İs- yunca ne şekilde geliştiğini belirle- te daha sonra kral mezarlığına dö- kenderiye Kütüphanesi kurulur. Kü- meyi amaçlayan bilim tarihi, ilk bi- nüştürülen Sema adlı bir tapınak tüphanede yaklaşık 700.000 papi- limsel çalışmaların Mısır, Mezopo- yapılır. İskenderiye’nin bir bilim rüs tomarı bulunduğu söylenir. Li- tamya, Hint ve Çin’de gerçekleşti- merkezi olması hedeflendiği için, mana dünyanın yedi harikasından rildiğini göstermiştir. MÖ 3000’ler- bazı kurumlar oluşturulur. Bunlar- biri olarak kabul edilen ünlü İsken- de başlayan bilimsel etkinlikler ol- dan biri bugünkü anlamından farklı deriye Feneri inşa edilir. Bir süre İs- gu toplama, sınama yanılma nite- bir şekilde tasarlanan müzedir. Mü- kenderiye Kütüphanesi’nin yöne- liğindeydi ve yaklaşık 600’lere ka- ze bir araştırma merkezi niteliğinde ticiliğini de yapmış olan Eukleides dar devam etti. Bu tarihten itiba- tasarlanmıştır, içinde gözlem araç (MÖ 300’ler), Arkhimedes ve Apol- ren ise Antik Grek Dünyası öne çık- gereçlerinin yerleştirildiği gözlem lonios (MÖ 262-190) burada yetişen tı. Helen Dönemi denilen bu döne- yapılabilecek bir alan vardır. Ayrıca ünlü bilim adamları arasındadır. min bilim adına öncülüğünü yapan Thales’tir (MÖ 624-546). Olgu bilgi- Dünyanın yedi harikasından biri kabul edilen İskenderiye Feneri sinden olgunun nedeninin bilgisine geçme evresini temsil eden bu dö- nem, Büyük İskender’in siyasal güç haline geldiği 300’lere kadar sürdü. Büyük İskender ile başlayan dönem de 30’larda son buldu. Bu dönemde de egemen kültür yine Helen kültü- rüdür. Ancak Büyük İskender’in fe- tihleri sonucu fethedilen yerlerde- ki kültürlerle karıştığı için Helenistik adını almıştır. Helenistik Dönemin en göz- de bilim merkezi İskenderiye’dir. İskender’in ölümünden sonra generalleri imparatorluğu pay- laşmıştır. Mısır bölgesi General Ptolemy’nin yönetimine kalmıştır. Ptolemy burada Ptolemy Krallığı- nı kurmuştur. Kendisinden sonra gelen krallara da sırasıyla Ptolemy denmiştir. Toplam 14 Ptolemy var- dır.

>>> Bilim ve Teknik Haziran 2011 Arkhimedes’in Yaşam Öyküsü Grek kökenli bir aileden gelen Arkhimedes, Keşifler çoğunlukla özel anların ürünüdür, bir keş- Sicilya’nın Sirakuza kentinde MÖ 287 yılında doğdu. fin yapılmasını sağlayacak “problemli” bir durumda Yaşamı hakkında bilinenler çok fazla değildir. Siraku- olunması gerekir. O sırada Arkhimedes’in içinde bu- zalı olması, Helenistik Dönemde İskenderiye dışında lunduğu “problemli” durum neydi acaba? O dönem- da önemli sayılabilecek başka kentlerin bulunduğu- de Sirakuza, Kral II. Hieron tarafından yönetilmekteydi. nu göstermektedir. Eğitimini İskenderiye’de tamamla- Kendisine görkemli bir altın taç yaptıran Kral, nedense dı; Eukleides’in geliştirdiği düzlem geometriyi burada kuyumcunun tacı saf altından yapmadığından ve içi- öğrendi. Daha sonra Sirakuza’ya döndü ve orada bilim ne gümüş karıştırdığından şüphelenir. Bunun sadece tarihinin eşsiz örnekleri sayılabilecek çok sayıda kitap bir şüphe olup olmadığını anlamak için Arkhimedes’i yazdı. Sadece kuramsal çalışmalar yapmadı. Kuramsal görevlendirir. bilgilerini uygulayabileceği alanlarda seçkin araç ve Uzun süre Kralın emrini nasıl yerine getireceğini, gereçler de yaptı. Tarihteki çok yönlü ender bilginler- kuyumcuya haksızlık yapmadan gerçeği nasıl bulup den birisidir. Ancak çalışmaları ayrıntılı irdelendiğinde, açığa çıkaracağını düşünen Arkhimedes, küvette as- ilgisinin yoğunlaştığı alanların matematik ve fizik ol- lında bu problemin çözümünü bulmuştu. Her madde- duğu anlaşılır. Bu yüzden matematiksel fiziğin ilk ör- nin kendine özgü bir ağırlığı olduğu gerçeğini proble- neği olarak onun statik ve hidrostatik çalışmaları gös- min çözümünde nasıl kullanacağını bu şekilde fark et- terilebilir. Matematik en büyük tutkusuydu. Romalı bir tikten sonra, taca zarar vermeden saf altından mı yok- asker tarafından öldürüldüğünde de kumsalda prob- sa gümüş karışımından mı oluştuğunu bulabilecekti. lem çözdüğü söylenir. Arkhimedes pratik bir yöntemle sorunu çözdü. Çözü- Romalı General Marculyus (268-208) Sirakuza’yı al- mün adımları şu şekilde düzenlenmişti: Tacı suyla do- mak için büyük bir kuşatma harekâtı yapar. Ancak kent lu, dereceli bir kaba batırarak taşırdığı su miktarını bul- uzun süre düşmez, çünkü Arkhimedes’in yaptığı giz- mak. Sonra da tacı bu suyun hacmine eşit altın ve gü- li bazı silahlarla savunulur. Hatta Arkhimedes’in dev müş miktarı ile tartmak. Deney tacın saf altın olmadı- bir çukur ayna ile düşman donanmasını yaktığı söy- ğını ortaya çı­karır. lenir. Mancınıklarla Romalı askerlerin üzerine dev ka- Şimdi bu buluşun, bilimsel keşif yöntemi açısın- yalar fırlatılır. Nihayet MÖ 212 yılında kent düşer. İş- dan değerini irdeleyebiliriz. Bilimsel keşif bir proble- gal sırasında bir gün Arkhimedes kum üzerinde he- min ele alınmasıyla başlar. Problem çözümü gözlem, sap yaparken Romalı bir asker kendisine ne yaptığı- deney ve varsayım gerektiren bir durumd­ ur. Arkhime- nı sorduğunda cevap vermez ve askere kızar, asker de des tacın som altından olup olmadığı problemi ile kü- Arkhimedes’i öldürür. Öldürüldüğünde Arkhimedes vetteki su düzeyinin yükselmesi gözlemi arasında bağ 75 yaşındadır. kurmuştur. Yaptığı gözleme göre, su­dan daha yoğun bir nesne suya daldırıldığında taşırdığı suyun ağırlığı Evreka! Evreka! kadar kendi ağırlığından yitirmektedir. Böylece Arkhi- Arkhimedes hakkında tarihe düşülen bir not var- medes bir olgu durumundan (suyun küvette yüksel- dır: Bir gün banyo yapmak için mesi) olgunun nedeninin bilgi- küvete ayağını koyduğunda su- sine (suya batırılan her nesne ta- yun ayağına bir basınç uyguladı- şırdığı suyun ağırlığı kadar kendi ğını, küvetin kenarlarına doğru ağırlığından yitirir) ulaşmayı ba- yükseldiğini ve içine oturduğun- şarmıştır. Onu bilim tarihinde eş- da da taştığını fark eder. İşte o za- siz kılan da bu bağlantıyı kurma- man “Evreka! Evreka!” (Buldum! sını sağlayan bilgisi ve becerisi- Buldum!) diye bağırarak sokağa dir. Daha sonra Arkhimedes İlke- fırlar. Bu hikâyede bilinmesi gere- si olarak anılan bu keşfin bilim ta- Arkhimedes dev bir çukur ayna kullanarak Roma donanmasının ken Arkhimedes’i neyin bu denli Arkhimedes’in pratik buluşlarından biri de alçak rihi açısından önemi ise, sıvıların gemilerini yakmıştı. heyeca­nlandırdığıdır. Yanıt, özgül zeminde bulunan suyu yukarıya çıkarmakta kullanılan bilimi olan hidrostatiğin temelini Çukur aynaların, ince kenarlı ağırlık fikrinin keşfidir. ve onun adıyla anılan burgudur. oluşturmasıdır. mercekler gibi, ışınları bir noktaya toplama özelliği vardır. Arkhimedes bu bilimsel kuralı pratiğe uygulamış ve dev bir optik araç yapmıştı. 89

Arkhimedes ve Helenistik Dönemde Bilim <<< Katıların Dengesi Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu Arkhimedes’in bir diğer başarısı da meka- Bütün bunlardan Arkhimedes’in modern rilmiş bir disiplin olması ve arazi ölçümün- nik bilimine yaptığı katkılardır. Arkhimedes anlamda bir bilim programı geliştirdiğini den dev piramitlerin yapılışına kadar ciddi makaralar, aynalar, vidalar ve kaldıraçlar gi- söylemek olanaklı görünmektedir. Onun bi- bir uygulama alanı olması yüzyıllar boyun- bi pratik yararı olan çok sayıda araç yapmış- limsel araştırma yöntemi göz­lem ile akılsal çı- ca geometriyi ilgi odağı haline getirmiştir. tır. Bu araçlar çok eskiden beri çeşitli şekiller- karımın birleştirilmesi üzerine kurulmuştur. Özellikle bilgide kesinlik arayışının öne çık- de kullanılmaktaydı. Arkhimedes, bu araçla- tığı bir zaman diliminde bu ilgi zirveye ulaş- rın dayandığı fizik ilkesinin kuramsal temeli- Arkhimedes’in bilimsel başarılarını ana mıştır. Arkhimedes’in bir silindirin hacminin, ni ifade edebilmiştir. çizgileriyle de olsa tam olarak betimlemek içine yerleştirilen bir kürenin hacmine oranı- için matematik çalışmalarından da söz etmek nın, küre ve silindirin alanlarının oranına eşit Arkhimedes’in fizik bilimindeki tutumu gerekir. olduğunu keşfetmesi de ilgisinin derecesini tıpkı Eukleides’in geometrideki tutumu gibi- göstermeye yeter. dir. Bir bilim dalında temel ilkeler (aksiyom Arkhimedes’in mezar taşına da kazınmış olan bu şekil, ve postulat) kabul edilir ve teoremler bu ilke- küre ve silindirin alanlarının oranının, hacimlerinin oranına Eğri yüzeylerin dörtgenleştirilerek alanla- lere dayanılarak çözümlenir. Buna aksiyoma- eşit olduğunu gösterir. rının bulunması, sonsuz küçükler hesabına tik yaklaşım denir. Arkhimedes de hem ken- yaklaşma denemesi gibi çalışmaları da diğer di gözlemlerinden, hem daha önceden orta- Arkhimedes’in matematik başarılarından birkaçıdır. İlk ör- ya koyulmuş gözlemlerden yola çıkarak ilke- Matematik Çalışmaları neklerine bilimsel devrim döneminde rastla- ler geliştirmiştir. Statik konusunda geliştirdi- nan matematiksel fizik benzeri yaklaşımı do- ği ilkeler şunlardır: ğa bilimlerinde benimsemiş olan Arkhime- des, bilim tarihinin seçkin temsilcilerinden Eşit ağırlıklar, destek noktasına birisi olmayı hak etmektedir. “Bana bir daya- eşit mesafede dengede kalır. nak noktası gösterin, Dünya’yı yerinden oy- natayım” dediği göz önüne alınırsa, Arkhime- Eşit ağırlıklar, denge noktasına eşit des gerçek bir mekanikçi, matematikçi ve uy- olmayan mesafelerde dengede kalmaz, gulamacıdır. denge mesafenin fazla olduğu tarafa doğru bozulur. UKDanaymivneparikseirlta,yWrP.rCes.s,,A19H8i9st.ory of Science, Cambridge SSTttoorpundiakek,meDri,.rF,J..H,BK..,ıGsMa. veMeşhaUutenrmaMta,atYitk.e,mBTaialrtimiikhçiT,ilSaearr,irhmGi,üaPnl,ed1go9eğm9a6,n.2,010998.9. Dengede bulunan bir nesnenin bir Yıldırım, C., Bilimin Öncüleri, Tübitak, 1995. tarafına ağırlık koyulduğunda, denge ağırlık konulan tarafa doğru bozulur. Eşit olmayan ağırlıklar, destek noktasından bu ağırlıklarla ters orantılı mesafelerde dengelenir. Arkhimedes, bu ilkelerden hareketle den- Arkhimedes, Antik Çağ bilgi geleneğinin gede kalma ilkesini şöyle formülleştirmiştir: bir izleyicisi olarak her zaman geometri ile il- gilenmiştir. Geometri bilgiye kalıcılık niteliği Arkhimedes, böylece hem bir bilim ide- veren bir düşünce bilimi olduğu için ister do- ali olarak gördüğü ge­ometrik modeli fizik- ğa ister evren isterse insanın diğer ilgi alanla- te gerçekleştirmiş, hem de öncül olarak aldı- rı olsun, her zaman geometriye dayanır. Mı- ğı önermelere dayanarak kaldıraç ilkesini is- sır ve Mezopotamya uygarlıklarında gelişti- patlamıştır. Denge kuralı şekildeki durum için şöyle yazılır: F1.a=F2.b 90

Türkiye Doğası Dr. Bülent Gözcelioğlu bulent.gozcelioglu@tubitak. Flora Endemik Gevenler Bitkilerin doğada oynadığı roller, onlardan daha fazla alanda yararlanılabileceğinin ortaya çıkması doğal bitki türleri üzerindeki araştırmaların giderek artmasına yol açtı. Bunlar içinde özellikle endemik bitki türlerinin kimyasal, farmasötik, genetik ve biyoteknolojik kapasitelerinin ortaya çıkarılması, uzun dönemde hem endemiklerin soylarının korunması hem de onlardan daha fazla yararlanma anlamında, önemli hale geldi. Ülkemizin endemik bitki grupları arasında önemli bir yeri olan gevenler de ekonomik değer taşımaları, farmasötik özellikleri gibi nedenlerle birçok araştırmaya konu oluyor. Süsenlere ülkemizde cehennem zambağı, eşek lalesi, kırna, mezarlık zambağı, sevsen, sursal, suskal adları da verilir. 92

Bilim ve Teknik Haziran 2011 Gevenler tek ya da çok yıllık otsu bitkilerdir. Aynı zamanda oldukça dayanıklı bitkilerdir, aşırı soğuğa, kuraklığa, hastalıklara ve tuza karşı çok dayanıklıdırlar. Genel olarak tarla kenarları, kayalık alanlar, orman açıklıkları, çalılıklar step bölgeler başlıca yaşam alanlarıdır. Çok yıllık olanlardan bazıları tıpta kullanılan şifalı bitkiler grubundandır. Köklerinin 3-5 metre kadar derine inmesi nedeniyle bulunduğu toprağın kaymasını (erozyonu) önler. Bunun yanında yem bitkisi, erozyonu önleyici bitki, süs bitkisi vb. olarak da kullanılır. Yaşam alanlarının tahribi, otlatma gibi nedenlerle endemik gevenlerin birçoğunun soyları tehlike altındadır. Fotoğraflar: Doç. Dr. Kazım Çapacı KEKTrÜoairyşBuenİnnaTm,kASa.K,sDıPVureoraTjena,nrıAom:.dTvaeOaKVruAkl.lG,aBn-a1ım0zı6ıEAOnmd1ea3mc6ı.iyk2la0A0Ds9tor.akguaKluüsltlü. (rLüeVguemSiitnoogseanee)tiTküÇrlaelrıişnminalar, 93

Türkiye Doğası Fauna Gri Balıkçıl Türkiye ve kuşlar denince ilk akla gelen şeylerden biri kuş göçüdür. Kuşların sonbaharda güneye, ilkbaharda kuzeye göçlerinde, Anadolu yarımadası, (özellikle İstanbul Boğazı, Çanakkale Boğazı, Artvin (Arhavi, Borçka) ve Hatay (Belen) gibi dar geçitler) önemli rol oynar. Göç sırasında kuşlardan bazıları ülkemizi geçiş yolu olarak kullanır, bazıları yaz ya da kış ziyaret eder, bazıları da üreme ve beslenme amacıyla kullanır. Ülkemiz kuşlar için bir göç yolu olmanın yanı sıra, sulak alanlar başta olmak üzere çok uygun yaşam alanı özelliklerine de sahiptir. Sulak alanlar birçok kuş için beslenme, üreme ve soyunu devam ettirme anlamına gelir. Gri balıkçıl da bu türlerden biri. Gri balıkçıllar, karabataklar gibi bazen dik durup kanatlarını yanlara açarak ilginç bir güneşlenme davranışı gösterir. 94

Bilim ve Teknik Haziran 2011 Gri balıkçıllar genellikle sulak alanlarda (akarsu, küçük ırmak, göl vb dahil) yaşayan gri-kirli beyaz renkte büyük kuşlardır. Boyları 90-100 cm, kanat açıklıkları 175-190 cm kadar olabilir. Sığ sularda balık, kurbağa yakalarlar. Yılan, yengeç, küçük memeli ve küçük kuş da avlayabilirler. Göçmen kuş olarak bilinen gri balıkçıllar ülkemizde en yaygın görülen balıkçıl türüdür. Her ne kadar literatürde göçmen kuş olarak geçse de ülkemizdeki kuş gözlemcileri gri balıkçılı neredeyse yılın her mevsimi gördüklerini ve artık yerli tür olarak kabul edilmesi gerektiğini belirtiyorlar. Gri balıkçılın soyu henüz tehlikede değil. Ancak yaşam alanlarının daralması, sulak alanların gittikçe kuruması, besin ve dinlenme yeri bulamama sorunu, aşırı avcılık (özellikle ticari su ürünleri tesislerinin yakınında), tarımda kullanılan böcek zehirleri gibi etkenler gri balıkçılla birlikte diğer kuşların yaşamlarını da tehdit ediyor. Fotoğraflar: Prof. Dr. Bayram Göçmen Khtatpy:n//awkww.iucnredlist.org/apps/redlist/details/144670/0 95

Türkiye Doğası Jeomorfoloji BKualmpetateşlğairŞı ekilli Rüzgâr, yağmur, donma ve çözülme gibi bazı iklimsel olaylar, hidrodinamik ve biyolojik etkenler bazı kayaç türlerinin zaman içinde ayrışma sürecinde rol alır.“Alveolar ayrışma” olarak bilinen bu süreçte genel olarak balpeteğine benzeyen, farklı büyüklükte yapılar oluşur. Alveolar ayrışma kumtaşı, diyorit, tüf, aglomera gibi kayaçlarda da gerçekleşebilir, ancak en çok kumtaşlarında rastlanır. Deniz suyu ve deniz tuzu, kaya kazıyıcı bazı canlılar ve iklimsel etkilerle birlikte, kıyı kesimlerindeki kumtaşları üzerinde değişik şekiller meydana getirir. Kum taşları üzerinde biriken deniz suyu kurak dönemde rüzgârların da etkisiyle buharlaşır. Geride kalan tuz kristalize olarak (katı bir maddenin uygun bir çözücü içinde soğukta az, sıcakta çok çözünmesi) kaya yüzeyi üzerinde balpeteği şeklinin oluşmasını sağlar. Balpeteği şekillerinin dağılımını kumtaşının jeokimyasal yapısı, tabaka eğimi, rüzgâra açık olma durumu, tuz ayrıştırması, liken ayrıştırması ve kaya kazıyıcı canlılar belirler. 96

Bilim ve Teknik Haziran 2011 Ülkemizdeki balpeteği şekilli kumtaşlarına en iyi örneklerden biri Gökçeada Yıldız Koyu’ndaki (Çanakkale) kumtaşlarıdır. Fotoğraflar: Turgut Tarhan KEZKs.r.aö2gySk7in.en,-an3“akG4ill,,aÜeA2rlzi0.beE0ro7.il,nu.GeYöİalnkrüımBzu,aAldg.au,slBıaorB”z,acMtuı K,TMAıyı.D,laAerrıtnegşids,iaA, AS.aSlyv.,ıeÇo1l3ea4tri,nAeyrr, ışmanın MEvDereTgEniAnoizsaDeTlneAurzK.guEius.iAm,, ÖyStraazıyşştııütı(1rrGk3m9,eaB,lissb.ı,.:o“5MlK1u-uiY5kv9araor,tıe2amrn0n0aae9ldirt.aiEskıo)VlÜienrziiteler(irBniondzeKcaaatkdıas)ı”, 97

Türkiye Doğası Doğa Tarihi MSanudas ıBir Zamanlar Anadolu’da Jeolojik devirler boyunca beş büyük kitlesel yokoluş gerçekleşti. Her kitlesel yokoluşta yaşayan canlıların çok büyük bir kısmı yok oldu. Son yıllarda bilim insanları yeni bir kitlesel yokoluşun içinde olduğumuzu belirtiyor. Buna neden olarak da yok olan türlerin sayılarının hızla artmasını gösteriyorlar.

Bilim ve Teknik Haziran 2011 Günümüzdeki yokoluş hızının, geçmişteki yokoluş hızlarına göre çok fazla olduğu biliniyor. Bu yokoluş hızı şimdiki gibi devam ederse önümüzdeki 300 yıl içinde Dünya’daki canlıların % 75’inin yok olacağı öngörülüyor. Yokoluş hızının bu kadar fazla olmasının en büyük nedeni insan ve insan kaynaklı etkenler. Doğal yaşam alanlarının her geçen gün daralması, yaban türlerin üreme, beslenme ve barınma alanı bulamaması bunlardan bazıları. Yaban türlerin bazılarının tüm Dünya’da soyu tükenirken bazılarının da bölgesel olarak tükenmiştir. Bölgesel olarak soyu tükenen türlerden biri de bilimsel adı Bubalus bubalis arnee olan su mandası ya da Hint mandası. Su mandalarının bir zamanlar Ön Asya’ya kadar yayıldığı biliniyor. Günümüzdeyse yalnızca Güneydoğu Asya’da (Hindistan, Nepal, Tayland vb.) yaşıyorlar. Su mandaları içi hava dolu büyük boynuzları olan, iri hayvanlardır. Boyları (baş-gövde) 300 cm, omuz yükseklikleri 190 cm, kuyrukları 100 cm, ağırlıkları da 1000 kg kadar olabilir. Bataklık yerlerde yaşarlar. Toynakları geniştir. Suya girebilir ve çok iyi yüzebilirler. Çizim : Ayşe İnan Alican KDaeymniarskolya,rA., Türkiye Omurgalıları, Memeliler, Çevre Bakanlığı, 1996. http://www.iucnredlist.org/apps/redlist/details/3129/0 99

Sağlık Doç. Dr. Ferda Şenel İnsan Vücudu ve Demir Latincesi ferrum olan demir (Fe), atom numarası 26 olan bir element- Hücre içine giren demir, kırmızı kan hücreleri tarafından hemoglobin tir. Yerkabuğunda ve özellikle çekirdekte yoğun olarak bulunan yapımında, kas hücreleri tarafından da miyoglobin yapımında kullanılır. demirin, Dünya’nın manyetik alanı üzerinde önemli etkisi vardır. İnsan Demirin fazlasıysa, hücre içinde ferritin denilen bir depolayıcı moleküle vücudunda 4-5 gr kadar bulunan ve çok önemli işlevi olan demir ele- bağlanır. Hücre içinde ferritine bağanan demir, vücudun ihtiyacına göre mentinin eksikliğinde veya fazlalığında çeşitli hastalıklar ortaya çıkar. serbest bırakılır. Böylece ferritin, vücudun demir ihtiyacı için adeta bir Demir, yapısı nedeniyle (Fe+2) oksitlenmeye, yani oksijen tutmaya yatkın tampon vazifesi görür. Ferritin, içinde yaklaşık 4500 demir elementini bir elementtir. İnsan vücudu, demirin bu özelliğinden faydalanarak onu barındırabilen küresel bir moleküldür. Kan dolaşımında da bulunan fer- oksijen taşımakta kullanır. Demir kanda hemoglobin, kaslardaysa mi- ritinin en yoğun olduğu hücreler makrofajlar ve hepatositlerdir. Kandaki yoglobin adlı proteinlere bağlanarak işlev görür. Bu proteinlerin görevi, demir fazlası, transferrin algılayıcıları bakımından zengin olan karaciğe- dokulara oksijen taşımaktır. Hemoglobin üzerinde yer alan demir ele- re giderek burada biriktirilir. Kan ferritin düzeyi, vücudun toplam demir mentine bağlanan oksijen, gerekli bölgeye taşınarak hücrelerin oksijen miktarıyla doğru orantılıdır. Vücuttaki demir miktarı arttıkça kana karışan ihtiyacını karşılar. Kırmızı kan hücreleri (eritrositler) vücuttaki en büyük ferritin düzeyi de yükselir. Ancak iltihabi hastalıklarda, karaciğer bozuk- demir deposudur. Ömrünü tamamlayan eritrositleri yutan makrofajlar luklarında veya kan yapımının arttığı durumlarda da ferritin düzeyi yük- ve karaciğer hücreleri de hayli önemli demir depolarıdır. selir. Bu nedenle, vücut demir deposu hakkında bilgiye sahip olmak için farklı zamanlarda ölçüm yapmak gerekir. Hemoglobin yapısı Vücudun demir dengesinde önemli rol oynayan ferritin, transferrin b zinciri ve transferrin algılayıcılarının üretimi, IRE (iron response elements) deni- len, mRNA yapısındaki bazı moleküllerin kontrolündedir. IRE’ler hücre Fe 2+ içindeki demir miktarına duyarlıdır. Hücre içi demir miktarı artarsa ferritin yapımı hızlanır. Böylece hücre içinde demir serbest olarak dolaşamaz ve a zinciri depolanmaya başlar. Aynı zamanda, transferrin ve algılayıcılarının yapımı azaltılarak hücre içine demir girmesi önlenir. Son yıllarda yapılan araştır- Vücudun demir dengesi hayli hassas bir şekilde korunur. Yemek- malar sonucunda, hücre içi demir miktarının kontrol edilmesinde önemli lerden emilen demirin vücuda uygun dağılımında çeşitli proteinler rol oynayan bir hormon daha bulundu. Karaciğer tarafıncan salgılanan, görev alır. Diyetle alınan demir, bağırsaklardaki DMT1 (divalent metal hepsidin denilen bu hormon vücuttaki demirin dengeli dağılımında transporter) adlı protein sayesinde hücre içine alınır. Bağırsak hücre- hayli etkilidir. Hepsidin, demiri hücre dışına atmakla görevli ferroportine lerine (enterosit) giren demir, ferroportin ve hephaestin molekülleri bağlanarak onu engeller. Bunun sonucunda, demir hücre dışına çıkamaz sayesinde, enterositlerden kana verilir. Ferroportin, hücre içinde biri- ve içeride birikir. Ek olarak, kandaki demir miktarı da azalır. İltihabi hasta- ken demirin fazlasını dışarıya atarak hem kan dolaşımına demir yollar lıklarda veya vücut demirinin arttığı durumlarda hepsidin üretimi artar. hem de hücrenin demire bağlı zarar görmesini önler. Hephaestin de, Vücudun oksijensiz kaldığı durumlarda veya kırmızı kan hücresi yapımı- ferroportin tarafından dışarıya atılan demiri oksitleyerek taşıyıcı mo- nın arttığı durumlarda hepsidin üretimi azalır. Hepsidin miktarı azalınca, lekül olan transferrine daha kolay bağlanmasını sağlar. Bağırsaktan hücre içindeki demir ferroportin sayesinde dışarıya, yani kana verilerek emilerek kana geçen demir ilk olarak transferrine bağlanır. Karaciğer ihtiyaç olan yerlere gönderilir. Hepsidin üretimi bazı moleküllerin kont- tarafından salgılanan transferrin, kanda demiri taşıyan en önemli pro- rolündedir. Örneğin iltihabi hastalıklarda salgılanan interlökin 6 (IL-6) teindir. Transferrin algılayıcıları bulunan hücrelere giden demir, bu hepsidin üretimini artırır. Uzun süreli enfeksiyonlarda görülen kansızlığın algılayıcılara bağlanarak hücre içine alınır (endositoz). Hücre içine alı- (anemi) bu mekanizmayla oluştuğu düşünülmektedir. Demir dengesin- nan transferrin, demir ve algılayıcı birbirlerinden ayrılır. Demir hücre den sorumlu diğer hormonlar arasında HFE proteini (human hemochro- içinde kalırken, demir içermeyen taşıyıcı molekül (apotransferrin) ve matosis protein) ve seruloplazmin vardır. HFE proteini, hepsidin yapımını transferrin algılayıcısı tekrar kullanılmak üzere hücre dışına çıkarılır. ve bağırsaktan demir emilimini etkileyerek demir seviyesinin kontrolün- Hücreler, yüzeylerinde bulunan algılayıcıların sayısını değiştirerek de- de rol oynar. Seruloplazmin, demirin makrofaj ve karaciğer hücrelerinden mir alım miktarlarını kontrol eder. Eğer fazla demire ihtiyaçları varsa, salımına yardımcı olur. Demirin ferröz halden (Fe2+) ferrik hale (Fe3+) algılayıcı sayısını arttırırlar. Böylece kanda dolaşan demirden daha dönüşmesini sağlar. Demir ancak ferrik haldeyken transferrine bağlanıp fazla yararlanırlar. Vücuttaki hemen hemen her hücrede demir algıla- taşınabilir. Seruloplazmin eksikliği, hücre içinde fazla demir birikmesine yıcıları bulunsa da en çok algılayıcı kırmızı kan hücrelerinde (eritrosit), yol açar. Vücudun demir dengesini sağlayan moleküllerin yapımındaki karaciğer hücrelerinde (hepatosit) ve hızlı çoğalan hücrelerde (örne- hatalar önemli hastalıklara yol açabilir. Örneğin HFE proteininin yapımın- ğin kanser hücrelerinde) bulunur. daki bir bozukluk, vücutta aşırı miktarda demir birikmesine yol açarak he- mokromatosis hastalığını yapar. Bu hastalıkta, bağırsaklardan demir emi- limi artar, hücre içinde fazla miktarda demir birikir. İhtiyaç fazlası demir, kalbe ve karaciğere zarar verir. Bu hastalığın erken teşhisi hayat kurtarır. Kandaki fazla demirden kurtulmak için uygulanan ilk tedavi basamağı, kişinin düzenli olarak kan vermesi (flebotomi) ve böylece demir ve ferritin düzeylerinin düşürülmesidir. 100

Bilim ve Teknik Haziran 2011 [email protected] Kansızlık (anemi) Hemoglobin Kanda yeterli sayıda, sağlıklı kırmızı kan hücresi olma- Kırmızı kan hücrelerinin içinde yer alan hemoglobinin ması ve buna bağlı olarak hemoglobin miktarının azalma- görevi hücrelere oksijen taşımaktır. Hemoglobin esas ola- sına kansızlık yani anemi denir. Anemiye yol açan birçok rak iki proteinden oluşur: Alfa ve beta. Alfa ve beta prote- sebep olsa da en sık görülen sebep demir eksikliğidir. Ka- inlerinin ayrıca iki alt birimi vardır. Toplam dört zincirden dınların %20’si, hamilelerin %50’si ve erkeklerin %3’ünde oluşan hemoglobinin (2 alfa ve 2 beta) her zincirinde bir demir eksikliğine bağlı anemi vardır. Vücutta yeterince demir atomu bulunur. Hemoglobin akciğerlere gittiğinde, demir olmadığı durumlarda, hücrelere oksijen taşıyan he- demir atomları buradaki oksijeni bağlar. İnsan kromozom- moglobin görevini tam olarak yapamaz ve dokulara yeterli larında, alfa proteinini kodlayan 4 gen, beta proteinini oksijen sağlanamaz. Demir eksikliğine yol açan sebeplerin kodlayan 2 gen bulunur. Her iki protein de tam olarak eşit başında kan kaybı gelir. Adet sırasında kaybedilen kan miktarda üretilir. Bu proteinlerden birinin diğerine göre nedeniyle kadınlarda, erkeklere oranla daha sık anemi daha az üretilmesi hastalığa yol açar. Örneğin beta protei- görülür. Demirin bağırsaklardan emiliminde azalma veya ni kodlayan genin çalışmasında sorun olursa, daha az beta diyette yeterince demir olmaması da demir eksikliğine zinciri üretilir. Bunun sonucunda beta ve alfa proteinleri yol açan diğer sebeplerdir. Uzun süreli iltihabi bağırsak arasında oluşan dengesizlik talasemi hastalığına yol açar. hastalıkları,sindirim sistemindeki ülserler, mide ve bağır- Talasemi, hemoglobin düzeyini düşürerek kansızlığa yol sakları tahriş eden ilaçların uzun süreli kullanımı vücut de- açan kalıtımsal bir hastalıktır. Eritrositlerin içinde birleşen mirinin azalmasına yol açar. alfa ve beta proteinleri, eritrosit ölene kadar birbirinden ayrılmaz. Her insanda, hemoglobini kodlayan genler aynı- Aneminin en önemli belirtileri cildin soluklaşması, ne- dır. Bu nedenle, kan grubu ne olursa olsun, tüm insanların fes darlığı, baş ağrısı, halsizlik, iştahsızlık ve çabuk yorul- eritrositlerindeki hemoglobinler aynı yapıdır. Hemoglobin maktır. Toprak yeme isteği demir eksikliğinin önemli be- zincirini oluşturan amino asitlerden birinin bile değişme- lirtilerinden biridir. Kanda hemoglobin, hematokrit, demir si tüm protein yapısını bozarak hastalığa sebep olabilir. bağlama kapasitesi, ferritin ve demir düzeylerinin ölçül- Bunun en çarpıcı örneği, gende oluşan değişikliğe bağlı mesi demir eksikliğine bağlı aneminin teşhisi için yapılan olarak (mutasyon), hemoglobinin beta zincirinde 6. sırada başlıca tetkiklerdir. Hastalığın tedavisinde, ağızdan alınan yer alan glutamik asidin yerine valin gelmesidir. Yeni olu- demir ilaçları kullanılır. Demir ilaçlarının tüm hamilelere ve- şan bu proteine hemoglobin S denir ve kişide orak hücreli rilmesi önerilmektedir. Süt ve antiasit ilaçlar, demirin emili- anemiye yol açar. Hemoglobin yapımıyla ilgili bozuklukla- mini engellediği için bu ilaçlarla birlikte kullanılmamalıdır. rın erken yaşta teşhis edilmesi ve buna bağlı kansızlığın en C vitamini hem demirin emilimini artırır hem de hemoglo- kısa sürede tedavi edilmesi çocuğun sağlıklı gelişimi için bin yapımını hızlandırır. Demir hapları bazı kişilerde mideyi son derece önemlidir. hayli rahatsız eder. Ağızdan ilaç verilemeyen kişilere demir ya kas içine ya da doğrudan damar yoluyla vücuda verilir. Algılayıcı Yumurta, balık, kırmızı et (özellikle karaciğer), bezelye, no- hut, üzüm ve ekmek demir bakımından zengin gıdaların Mitokondri başında gelir. Transferrin-Fe 3+ Demir taşıyıcısı Eritrosit Hipoksi (Kırmızı kan hücresi yapımı) (Vücudun oksijensiz kalması) İltihabi durumlar Demir Apotransferrin Endozom Ferritin Algılayıcı Lizozom Karaciğer Karaciğer Fe 3+ Hepsidin salımı Ferroportin Ferroportin Demirin kanda taşınması ve hücre içerisine alınması Fe 3+ KKaapylnaankJl,aWr ard, D. M., De Domenico, I., “The RHeaeesm, Dat.oClo,gWicail,liCamilts9,4T,.SNa.y,ıG1l1a,dsw. 1in63, M1-1. T63.,3, 2009 molecular basis of iron overload disorders and iron- “Sickle-cell disease” Lancet, Cilt, 376, Sayı, 9757, linked anemias”, 1In4t-e2r0n,a2t0io1n1a.l Journal of Hematology. s. 2018-2031, 2010. Hepsidin hedef hücreleri Cilt 93, Sayı 1, s. Beris, P., Tchou, I., “Our Current Knowledge of Bergamaschi, G., Villani, L., “Serum hepcidin: a novel Iron Metabolism and Related Disorders”, 35. Ulusal Hücre içi ve hücre dışı demir miktarının kontrolü diagnostic tool in disorders of iron metabolism”, Hematoloji Kongresi, s. 182-186, 7-10 Ekim 2009. 101