Amerikalı fizikçi Richard Feynman’ın 1959 yılında yaptığı “Altta Çok Yer Var” başlıklı konuşmasında ilk kez ortaya attığı “nanoteknoloji”, günümüzde hem çok sık duyduğumuz hem de sık kullandığımız kavramlardan biri. Nanoteknolojinin gündelik hayatımızdaki kullanımı ve enerji sektöründeki önemine geçmeden önce, bu terimin ne anlama geldiğine bakalım.

Nanoteknoloji nedir?

Nanoteknoloji Avrupa Komisyonu tarafından şöyle tanımlanıyor: Atomları ve molekülleri milimetrenin 100 milyonda biri olan 100 nanometre düzeyinde işleyerek yapılan cihazları ve sistemleri tasarlamaya, üretmeye ve kullanmaya adanmış bilim ve mühendislik dalı. “Nano” kelimesi milimetre ya da santimetre gibi belirli bir büyüklüğü tanımlamak için kullanılıyor; bir nanometre de bir metrenin milyarda birine ya da bir milimetrenin milyonda birine eşit bir ölçü birimi. Başka bir deyişle nanoteknoloji, 1 ila 100 nanometre arasında değişen boyutlarda yapılan bilim, mühendislik ve teknoloji çalışmalarının bütününe verilen ismi ifade ediyor.

Nanoteknolojiyi günlük yaşamımızda nasıl kullanıyoruz?

Gündelik yaşamımızda bu teknolojiyi sıkça kullandığımızdan bahsetmiştik. Buna birkaç örnek verelim. Nanoteknolojinin kozmetik sektöründe kullanımı oldukça yaygın. Güneş koruyucuları, nemlendiriciler ve antioksidanlar gibi ürünlerde nano boyutlu bileşenler, ürünlerin cilde daha iyi nüfuz etmesini ve etkinliğini artırmasını sağlıyor. Nanoteknoloji elektronik cihazlarda da sık kullanılıyor. Özellikle yarıiletken teknolojisindeki ilerlemeler sayesinde, daha küçük ve güçlü cihazlar üretmek mümkün oluyor. Nanomalzemeler, daha verimli güneş pilleri veya daha yüksek kapasiteli bataryalar gibi enerji depolama sistemleri için kullanılabiliyor. Böylece enerji verimliliği sağlamak daha kolay olabiliyor. Nanoteknoloji bunların yanı sıra gıda ve gıda ambalajı, temizlik malzemeleri, ilaç endüstrisi gibi pek çok alanda da kullanılabiliyor.

Peki nanoteknoloji kullanan ürünler nasıl bir fayda sağlıyor? Mesela gündelik hayatımızda kullandığımız gözlükler, bilgisayar ve kamera ekranlarını ele alalım. Bu ürünlerin üzerinde şeffaf nano ölçekli filmler var. Nano malzemeler sayesinde kullandığımız ürünler su ve kalıntı geçirmez, yansıma önleyici, kendi kendini temizleyen, ultraviyole veya kızılötesi ışığa dayanıklı, buğu önleyici, antimikrobiyal, çizilmeye karşı dayanıklı veya elektriği iletken hale gelebiliyor.

Nanoteknoloji enerji alanında verimlilik ve artı fayda sağlıyor

Pek çok sektörde avantajlarından yararlandığımız nanoteknoloji, enerji sektöründe de yaygın olarak kullanılan bir teknoloji. Öncelikle dünyanın artan enerji taleplerinin karşılanmasına yardımcı olmak için alternatif enerji yaklaşımlarını büyük ölçüde geliştirdiğini söyleyebiliriz.

Ulusal Nanoteknoloji Girişimi (NNI)’ya göre nanoteknoloji, iklim değişikliğiyle mücadele ve sürdürülebilirlik çerçevesinde uygun fiyatlı ve yenilenebilir enerji kaynaklarının yanı sıra enerji tüketimini azaltmanın ve çevremizi olumsuz etkilerden korumanın da anahtarlarından biri. Peki nasıl?

“Nanoteknoloji, iklim değişikliğiyle mücadele ve sürdürülebilirlik çerçevesinde uygun fiyatlı ve yenilenebilir enerji kaynaklarının yanı sıra enerji tüketimini azaltmanın ve çevremizi olumsuz etkilerden korumanın da anahtarlarından biri.”

• Nanoteknoloji, daha iyi kataliz yoluyla ham petrol malzemelerinden yakıt üretiminin verimliliğini artırıyor. Aynı zamanda daha yüksek verimli yanma ve daha az sürtünme yoluyla araçlarda ve enerji santrallerinde yakıt tüketiminin azaltılmasına da olanak tanıyor.
• Açık deniz petrol ve gaz çıkarımı operasyonlarında, nanoteknolojinin etkin olduğu gaz kaldırma valflerini kullanmak veya kuyu dibindeki mikroskobik petrol boru hattı çatlaklarını tespit etmek için nanopartiküller kullanılıyor.
• Nanoteknoloji, güneş ışığını daha verimli bir şekilde elektriğe dönüştürmek için güneş panellerinde kullanılabiliyor. Bu da maliyeti daha düşük olarak güneş enerjisi elde edebilmek anlamına geliyor. Zira nanoyapılı güneş pillerinin üretimi daha ucuz ve kurulumu daha kolay.
• Nanoteknoloji; daha hızlı şarj olan, daha verimli, daha hafif, daha yüksek güç yoğunluğuna sahip ve elektrik yükünü daha uzun süre tutan birçok yeni pil türünün geliştirilmesinde de kullanılıyor.
• Rüzgâr değirmenlerinin üretebileceği elektrik miktarını artırmak için diğer kanatlardan daha uzun, daha güçlü ve daha hafif olan yel değirmeni kanatlarının yapımında karbon nanotüpler içeren bir epoksi kullanılıyor.

Nanoteknoloji gelişmeye devam eden bir teknoloji. Bilim insanları nanobilim temelli araştırmaları son hızla devam ediyor. Örneğin;

• Bilim insanları kullanılabilir elektrik enerjisi için hareket ve yerdeki atık ısıyı kullanabilecek teknolojiler üzerine çalışıyorlar.
• Aynı zamanda karbondioksiti enerji santrali egzozundan ayırmak için karbon nanotüp membranlar üzerine çalışmalar yapıyorlar.
• Elektrik şebekesinde kullanılan yüksek gerilim tellerinden çok daha düşük dirence sahip olacak ve böylece iletim güç kaybını azaltacak karbon nanotüpler içeren teller geliştiriyorlar.

Nanoteknolojinin petrokimya sektöründeki kullanım alanları neler?

Petrokimya endüstrisinde nanoteknoloji ile üretilen ileri düzeydeki malzemelerin üretimi sektörde büyük bir dönüşüm yaratıyor. Nanoteknoloji, petrokimya temelli ürünlerin daha etkili ve çeşitli şekillerde kullanılmasıyla birlikte üretim süreçlerinde de verimlilik sağlıyor. Nanoteknoloji, atık yönetimi ve su arıtma gibi alanlarda çevre dostu çözümler sunabiliyor. Bunu da birkaç maddede örneklendirelim.

• Katalizör geliştirme: Nanoteknoloji, petrokimya endüstrisinde katalizör geliştirme sürecinde yaygın olarak kullanılıyor. Nano boyutlu katalizörler, kimyasal reaksiyonların hızını artırabiliyor, istenmeyen yan ürünlerin oluşumunu azaltabiliyor ve enerji maliyetlerini düşürebiliyor.
• Polimer malzemeler: Polimer malzemeler: Nanoteknoloji, polimer malzemelerin geliştirilmesinde kullanılıyor. Nano boyutlu katkı maddeleri, polimerlerin dayanıklılığını, esnekliğini ve termal özelliklerini artırabiliyor. Bu da daha dayanıklı ve işlevsel polimerlerin üretilmesini sağlıyor.
• Koruyucu kaplamalar: Nanomalzemeler, petrokimya ürünlerinin taşımacılığı ve depolanması sırasında kullanılan kaplamalarda etkili olabiliyor. Yüksek dayanıklılık ve korozyon direnci sağlayarak boru hatları veya depolama tankları gibi altyapı unsurlarının ömrünü uzatabiliyor.
• Ham madde iyileştirmesi: Nanoteknoloji, ham petrol işleme ve rafinasyon süreçlerinde kullanılabiliyor. Nano boyutlu katkı maddeleri veya membran teknolojileri, rafineri süreçlerinde verimliliği artırabiliyor ve ürünlerin kalitesini iyileştirebiliyor.
• Sensörler ve monitörleme: Nanoteknoloji, endüstriyel süreçlerde kullanılan hassas sensörlerin geliştirilmesinde de etkili. Bu sensörler, petrokimya tesislerindeki sıcaklık, basınç, kimyasal bileşim gibi parametreleri izleyerek süreçlerin daha kontrol edilebilir olmasını sağlıyor.

CARMOF Projemizde nanoteknolojiyi en verimli şekilde kullanıyoruz

SOCAR Türkiye Ar-Ge ve İnovasyon A.Ş’nin konsorsiyumunda olduğu, Avrupa Komisyonu UFUK 2020 Hibe Programı tarafından fonlanan CARMOF projesi ile, karbondioksit gazını (CO2) metal organik kafes yapıları ve karbon nanotüplere dayalı yenilikçi adsorbanlarla verimli şekilde yakalamak için yeni bir proses geliştirildi. Bu proje, baca gazlarıyla atmosfere salınan karbondioksitin, yenilikçi malzemeler ve yöntemlerle enerji ve maliyet açısından verimli şekilde tutulmasını hedefliyor. Gözenekli metal organik kafesler (MOF) ve karbon nanotüpler gibi yenilikçi malzemeler üç boyutlu yazıcı teknolojileri ile üretiliyor. Çalışma şartları optimize edilen vakum ve sıcaklık salınımlı adsorpsiyon ile endüstri şartlarında test ediliyor. Bu sayede zararlı baca gazı emisyonlarının atmosfere ulaşması engelleniyor.

Sürdürülebilir yatırımlar, yenilikçi teknolojiler ve dijital dönüşümle Avrupa’nın sayılı petrokimya kompleksi ve üretim üslerinden biri olma yolunda güçlü adımlarla ilerliyoruz. Endüstriyel büyümenin en büyük tetikleyicilerinden biri olan inovasyona yatırım yapıyor, yenilikçi projelerle Ar-Ge ve İnovasyon kapasitemizi sürekli büyütüyoruz.

Bugünün enerjisiyle daha güzel yarınlar için çalışıyoruz.