AYT KİMYA · ÜNİTE 32 · FOSİL YAKITLAR - ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

• • Canlı kalıntılarının milyonlarca yıl oksijensiz ortamda başkalaşıma uğraması sonucu oluşan yakıtlara fosil yakıt denir.
• • Hidrokarbon içeriğine sahip olan fosil yakıt enerji kaynakları; kömür, petrol, doğal gaz olarak sınıflandırılabilir.
• • 20 ve 21. yüzyılda dünya çapındaki teknolojik gelişmelerle fosil yakıtlardan elde edilen enerjiye olan ihtiyaç artmaktadır.
• • Aşırı kullanımları sonucu yüksek miktarda karbon dioksit ve kükürt oksitler salındığı için çevreye birtakım zararlar verir. Asit yağmuru oluşumuna neden olma, iklim değişikliği yaratma fosil yakıtların yol açtığı başlıca çevresel zararlar arasındadır. Ayrıca küresel ısınmanın nedenleri arasında da yine fosil yakıtlar ve zararları görülmektedir.

• • Fosil yakıtların yanabilen organik kayaç türüne “kömür” denir.
• • Kömürün yapısında organik ve anorganik maddeler vardır. Organik madde miktarı arttıkça kömürün özgül ısı değeri artarken anorganik madde miktarındaki artış azalır.
• • Büyük bölümü karbondan oluşan hidrojen, azot ve kükürt içeren yapılardır.
• • Yer altındaki bitkisel kalıntıların kömür oluşturması uzun yıllar alır. Geçen zaman, kömürün kalitesini belirler. Kömürün oluşum aşamalarının hepsine birden kömürleşme adı verilir.
• • Kömürleşme aşamaları; organik bitki kalıntıları, turba, linyit, taş kömürü, antrasit, grafittir (saf karbon).
• • Bu aşamalarda H₂O(g), H₂O(s), CO₂(g) ve O₂(g) maddeleri uzaklaşır. Taş kömüründen H₂(g) ayrılınca antrasit oluşur.
• • Taş kömürünün havasız bir ortamda ısıtılması sonucunda içerdiği uçucu bileşenlerden kurtulması ile kok kömürü oluşur. Karbon ve ısıl değeri yüksek bir kömürdür.
• • Karbon miktarı arttıkça yanma ısısı da artar. Kömür evlerde ısınma, termik santrallerde elektrik üretiminde kullanılır.

Kaydırak zamanı ilerletiyor ve altı basamağı sırayla tırmanıyor: organik bitki kalıntıları → turba → linyit → taş kömürü → antrasit → grafit. Her basamakta iki çubuk birlikte yükseliyor: karbon oranı ve yanma ısısı — çünkü karbon miktarı arttıkça yanma ısısı da artar. Basamak değiştikçe yukarıya doğru uzaklaşan maddeler ok olarak çiziliyor (H₂O, CO₂, O₂); taş kömüründen antrasite geçerken okun etiketi H₂ oluyor. İki basamakta rozet kırmızıya dönüyor ve sebebini yazıyor: turba kömür sayılmaz (kalitesi çok düşüktür), grafit kömür değildir — karbon elementinin bir allotropudur ve az da olsa elektriği iletir. Yandaki düğme kok kömürünü gösteriyor: taş kömürü havasız ortamda ısıtılıyor, uçucu bileşenler buharlaşıp gidiyor, geriye karbon ve ısıl değeri yüksek bir kömür kalıyor. Kok kömürü merdivende bir basamak değil, taş kömüründen üretilen ayrı bir üründür.

Tek kaydırak kömürün içindeki organik madde oranını değiştiriyor; anorganik oran kendiliğinden tamamlıyor (ikisi toplamı hep %100). Kap içindeki tanecikler gerçekten yeniden dağılıyor: organik olanlar accent renginde, anorganik olanlar gri. Sağdaki çubuk özgül ısı değerini gösteriyor ve kaydırakla aynı yönde hareket ediyor: organik madde miktarı arttıkça kömürün özgül ısı değeri artar, anorganik madde miktarındaki artış azaltır. Alt satır kömürün yapısını hatırlatıyor: büyük bölümü karbondan oluşan, hidrojen, azot ve kükürt içeren yapılardır — ve kükürt bu ünitenin ilerleyen bölümünde asit yağmurunun kaynağı olarak geri dönecek.

• • Latince petro (taş) ve oleum (yağ) kelimelerinden oluşan petrol kelimesi taş yağı (kaya yağı) anlamına gelmektedir. Milyonlarca yıl önceki bitki ve hayvan kalıntıları deniz dibinde yüksek basınç, yüksek sıcaklık şartlarında bozunarak ham petrole dönüşmüştür.
• • Petrol ve kömür birbirinden farklıdır. Kömür zaman geçtikçe karbon oranı artan bir fosil yakıttır. Petrol, yüksek sıcaklık ve basınçta büyük moleküllü hidrokarbonlar parçalanarak daha küçük düz zincirli ve dallanmış alkanlar, sikloalkanlar, çeşitli aromatik halkalı bileşikler ve asfaltenlere dönüşmesi ile oluşan bir karışımdır.
• • Belirli bir formülü ve kaynama noktası yoktur. Yapısında bol miktarda hidrokarbon türevi ve eser miktarda demir, nikel, azot, oksijen, kükürt ve vanadyum gibi anorganik türler de içerir.
• • Ham petrolün yapısında %82,2 ile %87,1 arasında karbon, %11,7 ile %14,7 arasında hidrojen, %0,1 ile %5,5 arasında kükürt, %0,1 ile %0,5 arasında azot, %0,1 ile %4,5 arasında oksijen, %0,1 ile %1,2 arasında anorganik madde bulunur.
• • Ham petrol bileşenlerine ayrılırken bileşenlerin kaynama noktaları farkından yararlanılarak ayrımsal damıtma işlemi uygulanır. Bu işlem için ayrımsal damıtma kuleleri kullanılır.
• • Ham petrol 350 °C – 400 °C sıcaklığa kadar ısıtıldıktan sonra ayrımsal damıtma kulelerine pompalanır. Burada buhar hâlinde bulunan petrol bileşenleri aşağıdan yukarıya doğru soğuyarak sıvı hâle geçer, karışımdan sırayla ayrılır.
• • Ham petrolün rafinelerde arıtılması ve işlenmesi sonucunda ortalama olarak %43 benzin (nafta), %18 fuel oil ve motorin, %11 LPG, %9 jet yakıtı (kerosen), %5 asfalt ve %14 oranında diğer ürünler elde edilmektedir.

Kule ekranda dikey duruyor; altı sıcak, üstü soğuk. Kaydırak kule içindeki yüksekliği gezdiriyor ve o yükseklikteki sıcaklık ile orada hangi bileşenin yoğuştuğu yazılıyor. Buhar tanecikleri sürekli aşağıdan yukarı akıyor; işaretçinin bulunduğu rafta tanecikler damlaya dönüşüp yan borudan çıkıyor — buhar hâlinde bulunan petrol bileşenleri aşağıdan yukarıya doğru soğuyarak sıvı hâle geçer, karışımdan sırayla ayrılır. Kulenin girişinde ham petrolün 350 °C – 400 °C’ye kadar ısıtıldığı ayrıca yazılı. Ayrımın ölçütü tek: kaynama noktası farkı — düşük kaynayan yukarıda, yüksek kaynayan aşağıda ayrılıyor. Alt kutucuk işaretlendiğinde kulenin yanına rafineri ürünlerinin yüzde dağılımı çubuk olarak çıkıyor: %43 benzin (nafta), %18 fuel oil ve motorin, %11 LPG, %9 jet yakıtı (kerosen), %5 asfalt, %14 diğer — toplamı tam 100.

Ham petrolün bileşimi tek bir sayıyla değil, aralıklarla verilir — çünkü petrolün belirli bir formülü ve kaynama noktası yoktur, o bir karışımdır. Canvas bunu olduğu gibi çiziyor: her bileşen için çubuk alt sınırdan üst sınıra kadar bir bant hâlinde gösteriliyor, tek bir değere sabitlenmiyor. Düğmelerle bileşen seçiyorsun; seçilen bileşenin bandı vurgulanıp sayıları yazılıyor: karbon %82,2–%87,1, hidrojen %11,7–%14,7, kükürt %0,1–%5,5, azot %0,1–%0,5, oksijen %0,1–%4,5, anorganik madde %0,1–%1,2. En geniş bant kükürdünkü ve bu tesadüf değil: kükürt oranı yüksek petrol yakıldığında kükürt oksitler salınır, o da asit yağmurunun kaynağıdır.

• • Petrol birikintilerinin üzerindeki yer gazı olarak adlandırılan hidrokarbon karışımına doğal gaz denir. Kara veya deniz altındaki canlı kalıntılarından oluştuğu bilinmektedir.
• • Doğal gaz yer altından çıkarıldığı hâli ile doğrudan boru hattına verilmez. Yapısındaki su buharı karışımdan ayrılır, böylece doğal gazın geçtiği boru hattında paslanma engellenmiş olur.
• • Doğal gaz %85 - %98 oranında metan (CH₄) gazı içerir. Az da olsa etan (C₂H₆), propan (C₃H₈) ve bütan (C₄H₁₀) gibi gazlar da içerir.
• • Renksiz ve kokusuz bir gazdır. Zehirli değildir.
• • Döküldüğü zeminin aşırı soğuk olmasına ve kırılgan bir özellik kazanmasına neden olur.
• • Doğal gaz yüksek basınçta sıvılaşır. Bu yüzden 40 – 50 bar basınç altında sıkıştırılmış gaz olarak saklanır.
• • Sanayide elektrik üretimi, döküm eritme vb. amaçlarla konutlarda ve iş yerlerinde ısınma amaçlı kullanılır.

Altı düğme doğal gazın altı özelliğini ayrı ayrı canlandırıyor. Bileşim seçildiğinde kabın içinde %85–%98 metan tanecikleri baskın çiziliyor, aralarına az sayıda etan, propan, bütan serpiştiriliyor ve oran çubuk olarak yazılıyor. Su buharının ayrılması seçildiğinde boru hattı çiziliyor: kutucuk kapalıyken borunun iç yüzeyinde pas lekeleri büyüyor, su buharı ayrılınca lekeler kayboluyor — böylece doğal gazın geçtiği boru hattında paslanma engellenmiş olur. Basınç seçildiğinde piston 40–50 bar aralığına geldiğinde gaz tanecikleri sıkışıp sıvı damlacıklarına dönüşüyor. Zemin etkisi seçildiğinde dökülen gazın altındaki zemin maviye dönüp çatlıyor: döküldüğü zeminin aşırı soğuk olmasına ve kırılgan bir özellik kazanmasına neden olur. Son iki düğme kokusuzluk ve kullanım alanlarını veriyor.

• • Petrol ve kömür, yoğun olarak kullanıldığı bölgelerde solunum yolu hastalıklarına neden olur.
• • Kara, deniz ve demir yolları ile taşıma sırasında oluşan kazalarda hem can kaybı hem de çevre kirliliği oluşturur.
• • Başta petrol olmak üzere fosil yakıtları ele geçirmek için yapılan savaşlar birçok ölüme neden olur.
• • Petrol ve türevleri oksijen gazı ile yanarak çeşitli gazlar ve enerji açığa çıkarır. Açığa çıkan CO gibi zehirli gazlar havanın kirlenmesine; CO₂, SO₂, NO₂ gazları ise asit yağmurlarının oluşmasına sebep olur.
• • Fosil yakıtlar sonucu oluşan sera gazları (CO₂, NO₂, CH₄, H₂O...) küresel ısınmaya sebep olur.
• • 2017 yılında dünyada birincil enerji kaynaklarının %34 petrol, %28 kömür, %23 doğal gaz olmak üzere toplamda %85’i fosil yakıtlar olmuştur.

Yanma sonucu çıkan gazlar düğmelerde duruyor. Birini seçtiğinde ok o gazı doğru sonuç kutusuna götürüyor ve öteki kutular sönüyor: CO → havanın kirlenmesi (zehirli gaz), CO₂, SO₂, NO₂ → asit yağmurları, CO₂, NO₂, CH₄, H₂O → küresel ısınma (sera gazları). Dikkat çeken nokta ekranda ayrıca yazılı: CO₂ ve NO₂ iki kutuya birden gidiyor — hem asit yağmuruna hem sera etkisine katılıyorlar. Alt şeritte üç zarar sınıfı (sağlık, ekonomi, çevre) duruyor ve seçilen gazın hangi sınıfa dokunduğu vurgulanıyor. Sağdaki pasta 2017 yılının birincil enerji dağılımını veriyor: %34 petrol, %28 kömür, %23 doğal gaz — toplamda %85 fosil yakıt; kalan %15 dilimi ders kitabında ayrıştırılmadığı için tek parça bırakıldı.

• • Fosil yakıtların tükenecek olması, ülkelerin yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmelerine neden olmuştur.
• • Temiz enerji kaynakları doğayı kirletmeden eldeki mevcut imkânlar yardımı ile üretilen yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Karbon, kükürt, azot gibi zararlı oksitler oluşturan elementler içermediği için fosil yakıtlara göre daha çevre dostu olan yakıtlardır.
• • Temiz enerji kaynakları olarak güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, jeotermal enerji, hidroelektrik enerji, hidrojen enerjisi ve bitkilerden elde edilen biyokütle enerjisi sayılabilir.

• • Güneş enerjisi, sonsuz bir enerji kaynağı olan güneş ışığından enerji elde edilmesine dayalı bir teknolojidir. Güneş’in yaydığı ve Dünya’ya da ulaşan enerji, Güneş’in çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir; Güneş’teki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır.
• • Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970’lerden sonra hız kazanmıştır.
• • Dünya’da yararlanılan en eski enerji kaynağı güneş enerjisidir.
• • Güneş enerjisinin depolanması ya da diğer enerjilere dönüşebilmesi ısıl, mekanik, kimyasal ve elektrik yöntemlerle olur.
• • Günlük güneş enerjisinden yararlanılması, Dünya’da günlük 300 trilyon ton kömür yakılmasına eş değerdir. Dünya’ya bir yılda düşen güneş enerjisi, Dünya’daki çıkarılabilir fosil yakıt kaynakları rezervlerinin tamamından elde edilecek enerjinin yaklaşık 15 - 20 katına eş değerdir.
• • Maliyeti az olan cihazlar yardımıyla güneş enerjisini evlerimizde sıcak su üretimi için de kullanabiliriz.
• • Yapılan cihazlar güneş enerjisinin çok az bir kısmını elektrik ve ısı enerjisine dönüştürebilmektedir. %100 verim ile çalışan cihazlar henüz üretilemediği için güneş enerjisinden günümüzde tam anlamıyla faydalanamamaktayız.
• • Ülkemizde alternatif enerji kaynakları ile enerji üretimi henüz yasalaşmamıştır. Lisanssız olarak 500 kW’a kadar enerji üretimi serbest olup bu sınırın üzerinde üretim yapılamamaktadır. Lisanssız olarak üretilen enerji; evlerde, tarlaların sulanmasında, fabrikalarda ve sanayide kullanılmaktadır.

Üç sekme var. 1) Kaynak: Güneş’in çekirdeğinde dört hidrojen çekirdeği birleşip helyuma dönüşüyor ve dışarı ışıma enerjisi yayılıyor — füzyon süreci canlandırılıyor; ok Dünya’ya ulaşıyor. 2) Ölçek: iki çubuk yan yana: Dünya’ya bir yılda düşen güneş enerjisi ile çıkarılabilir bütün fosil yakıt rezervlerinden elde edilecek enerji. Güneş çubuğu ötekinin 15–20 katı uzunlukta çiziliyor; altında günlük karşılığı yazılı: 300 trilyon ton kömür. 3) Verim: gelen ışının ancak küçük bir kısmı elektriğe ve ısıya dönüşüyor, geri kalanı ayrı okla dışarı çıkıyor ve rozet “%100 verim ile çalışan cihaz henüz yok” diyor. Verim çubuğu şematiktir; sayısal bir verim değeri verilmez, yalnız “çok az bir kısmı” denir.

• • Rüzgâr belirli bir kinetik enerjiye sahiptir. Rüzgârın sahip olduğu kinetik enerji, rüzgâr türbini adı verilen cihazlar yardımı ile elektrik enerjisine dönüştürülür.
• • Temiz, bol, yenilenebilir olmasının yanı sıra hemen hemen tüm Dünya genelinde faydalanma imkânı olan bir kaynaktır.
• • Rüzgâr türbinleri, uçan rüzgâr türbini, yüzen rüzgâr türbini gibi hem yerde hem de havada olabilir. Ayrıca rüzgâr tarlaları denizde, karada ve sahilde yapılabilir.
• • Az sayıda büyük enerji üretim merkezleri kurmak yerine, ülke geneline küçük üniteler hâlinde yayılmış rüzgâr türbinleri kurmak çok daha avantajlıdır.
• • Rüzgâr tarlası kurulacak bölgelerin rüzgâr atlası birkaç yıllık çalışma sonucu çıkartılır ve ona göre türbinler kurulur. Bu atlasta bir bölgedeki rüzgâr hızı ve rüzgâr yönü gibi bilgiler bulunur.
• • Rüzgâr, elektrik üretiminin yanı sıra hidrojen üretiminde de söz sahibi olabilir. Rüzgârdan elde edilecek elektrikle suyun ayrıştırılması sonucunda su, oksijen ve hidrojen elementlerine ayrılarak çok ucuz bir yolla hidrojen elde edilmiş olacaktır.
• • 1990’lı yıllarda kullanımı en hızlı artan enerji kaynağı rüzgâr enerjisidir. Danimarka, toplam elektrik enerjisinin yaklaşık %20’sini rüzgârdan elde ederek oran olarak Dünya’da birinci sıradadır. Almanya da 2007 yılındaki verilere göre 22.247 megawatt kurulu güç ile rüzgâr enerjisi kullanımında en ön sıralardadır.

Ders kitabı suyun elektrikle ayrıştırılmasını anlatırken “hidroliz” sözcüğünü kullanıyor. Suyun elektrik enerjisiyle hidrojen ve oksijene ayrıştırılması işleminin adı elektrolizdir ve 21. ünitede (Hoffman voltametresi) aynen bu şekilde geçer; sayfada doğru terim kullanılmıştır. Aynı satırdaki bilgi — rüzgârdan elde edilen elektrikle sudan hidrojen üretilebileceği — ders kitabının kendi bilgisidir ve olduğu gibi verilmiştir.

Kaydırak rüzgâr hızını değiştiriyor: pervane gerçekten hızlanıp yavaşlıyor, sağdaki üretilen elektrik çubuğu onunla birlikte hareket ediyor — rüzgârın sahip olduğu kinetik enerji, rüzgâr türbini adı verilen cihazlar yardımı ile elektrik enerjisine dönüştürülür. Düğmeler kurulum yerini değiştiriyor: karada, sahilde, denizde ve türbin tipini — yerde, uçan, yüzen — çizim buna göre değişiyor. “Dağıtık kurulum” düğmesi tavsiye edilen düzeni gösteriyor: solda az sayıda büyük merkez, sağda ülkeye yayılmış küçük üniteler; ikinci kip avantajlı rozeti alıyor. Son sekme hidrojen üretimini canlandırıyor: türbinin ürettiği elektrik su kabına gidiyor, su hidrojen ve oksijene ayrılıyor. Çubuklar şematiktir.

• • Jeotermal enerji, yer altında magmada depolanmış yüksek sıcaklık ve basınca sahip ısı enerjisi demektir. Bu enerjiden yer yüzeyine çıkan sıcak sular aracılığıyla yararlanılır.
• • “Jeo” yeryüzü, yeryüzüne ait, “termal” ise ısı enerjisi demektir. “Jeotermal” ise yeryüzüne ait ısı enerjisi demektir.
• • En eski çağlardan bu yana kullanılan kaplıcalar, jeotermal enerjinin ilk kullanım alanlarıdır.
• • Yer kabuğunun alt kısmında yer alan sıcak su kaynaklarının buharlarından yararlanılarak üretilen enerji kaynağıdır.
• • Sıcak su buharı, kuyular yardımıyla yeryüzüne çıkartılır ve buhar türbinlerinin çalışması sağlanır. Bu türbinler yardımıyla kurulan sistemler elektrik enerjisi üretir. Jeotermal enerjiden kaynağın sıcaklığına bağlı olarak ısıtma uygulamalarında kullanılabilir ya da elektrik üretiminde yararlanılır.
• • Jeotermal enerji, kaynağın dünya enerji tüketimine kıyasla çok büyük olması nedeniyle ve kullanılan sıcak suyun reenjeksiyon ile tekrar yer altına verilmesi koşuluyla yenilenebilir enerjiler arasında sayılır.

Ekranda yer altı kesiti var: en altta magma, üzerinde sıcak su kaynağı, yüzeyde kuyu ve santral. Kaydırak kaynağın sıcaklığını değiştiriyor. Düşük sıcaklıkta su yüzeye çıkıyor ve ok ısıtma uygulamalarına (kaplıca, konut ısıtma) gidiyor; sıcaklık yükseldiğinde su buhara dönüşüyor, buhar türbini dönmeye başlıyor ve ok elektrik üretimine sapıyor — jeotermal enerjiden kaynağın sıcaklığına bağlı olarak ısıtma uygulamalarında kullanılabilir ya da elektrik üretiminde yararlanılır. Kutucuğu işaretlediğinde reenjeksiyon borusu beliriyor: kullanılan su geri yer altına pompalanıyor ve rozet YENİLENEBİLİR oluyor. Kutucuk boşken su dışarı atılıyor ve rozet soluklaşıp koşulu hatırlatıyor — jeotermal yenilenebilir sayılırken bu koşul açıkça belirtilir. Sıcaklık eşikleri şematiktir; sayısal bir eşik verilmez.

• • Hidrojen; 1500’lü yıllarda keşfedilmiş, 1700’lü yıllarda yanabilme özelliğinin farkına varılmış, evrenin en basit ve en çok bulunan elementi olup renksiz, kokusuz, havadan 14,4 kez daha hafif ve tamamen zehirsiz bir gazdır.
• • Güneş ve diğer yıldızların termonükleer tepkimeye vermiş olduğu ısının yakıtı hidrojen olup evrenin temel enerji kaynağıdır.
• • Hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı enerji sistemlerinde, atmosfere atılan ürün sadece su ve su buharı olmaktadır. H₂(g) + ½O₂(g) → H₂O(g)
• • Hidrojen gazı yakıldığı zaman diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre çok daha fazla enerji üretir. Hidrojen petrol yakıtlarına göre ise ortalama 1,33 kat daha verimli bir yakıttır.
• • Hidrojenden enerji elde edilmesi esnasında yanma ürünü su buharı olduğu için çevreyi kirletici ve sera etkisini artırıcı hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde üretimi söz konusu değildir.
• • Hidrojen gazını doğada serbest hâlde bulmamız mümkün değildir. Farklı yöntemlerle elde edildiği gibi su, güneş enerjisi veya onun türevleri olarak kabul edilen rüzgâr, dalga ve biyokütle ile üretilebilmektedir.
• • Araştırmalar mevcut koşullarda hidrojenin diğer yakıtlardan yaklaşık üç kat pahalı olduğunu ve yaygın bir enerji kaynağı olarak kullanımının hidrojen üretiminde maliyet düşürücü teknolojik gelişmelere bağlı olacağını göstermektedir.
• • Hidrojenin doğada bileşikler hâlinde bulunması, saf hidrojen elde etmeyi zorlaştırır. Hidrojenin araçlara doldurulması ve taşınması için yeni yöntemler geliştirilmektedir. Bu yöntemler içinde en verimlisi metal hidrür şeklinde depolanmasıdır.
• • Kullanılması önerilen metal hidrürlerden biri sodyum borhidrürdür: NaBH₄ + 2H₂O —katalizör→ 4H₂ + NaBO₂
• • Dünya’da 600 milyon ton bor rezervi olduğu bilinmekte ve büyük kısmı ülkemizde (yaklaşık ¾’ü) bulunmaktadır.
• • Hidrojen yakıt pili: Suyun elektrikle ayrıştırılmasının tersi olan reaksiyon ile üretilen enerjidir. Saf su açığa çıkarken kullanılan elektronun enerjisidir. Hidrojen ile oksijeni birleştiren mekanizmadır. Atık olarak çevreye saf su veren mekanizmadır.

Dört sekme. 1) Yanma: H₂ ve O₂ molekülleri birleşiyor, tek ürün su — ekrana çıkan atık kutusuna hiçbir gaz düşmüyor ve rozet “çevreyi kirletici hiçbir gaz yok” diyor; karşılaştırma için yanına fosil yakıt kutusu konuyor ve oradan CO₂, SO₂, NO₂ çıkıyor. 2) Karşılaştırma: üç çubuk — havadan 14,4 kez hafif, petrol yakıtlarına göre 1,33 kat verimli, diğer yakıtlardan yaklaşık 3 kat pahalı. İlk ikisi hidrojenin lehine, üçüncüsü aleyhine ve rengi ayrı: bu üç sayı yan yana durunca hidrojenin neden hâlâ yaygınlaşmadığı görünür oluyor. 3) Depolama: sodyum borhidrür tepkimesi adım adım işletiliyor: NaBH₄ + 2H₂O → 4H₂ + NaBO₂; katsayılar ekranda sayılıyor, bir NaBH₄’ten dört H₂ çıktığı vurgulanıyor. Yanındaki pasta dünya bor rezervini gösteriyor: 600 milyon tonün yaklaşık dörtte üçü ülkemizde. 4) Yakıt pili: ok ters çevriliyor — elektroliz suyu ayırırken, yakıt pili hidrojen ile oksijeni birleştirip elektrik üretiyor ve atık olarak saf su veriyor.

• • Yapısında güneş enerjisi yardımı ile depo edilmiş enerji bulunduran bitki, bitki atıkları ve hayvan atıklarına biyokütle denir.
• • Biyokütle, uygun koşullar sağlanarak biyoyakıtlara dönüştürülür. Biyoyakıtlar, farklı fiziksel hâllerde bulunabilir. Temel olarak 3’e ayrılır: katı biyoyakıtlar, gaz biyoyakıtlar ve sıvı biyoyakıtlar.
• • Biyokütle için mısır, buğday gibi özel olarak yetiştirilen bitkiler, otlar, yosunlar, denizdeki algler, hayvan dışkıları, gübre ve sanayi atıkları, evlerden atılan tüm organik çöpler (meyve ve sebze artıkları) kaynak oluşturmaktadır.
• • Biyoyakıtlar fosil yakıtlar ile karıştırılarak da kullanılabilir. Buna en güzel örnek biyodizeldir.
• • Bitkisel ya da hayvansal atıkların havasız ortamda fermantasyonu (mayalanması) sonucu elde edilen gaz karışımına biyogaz denir.
• • Biyogazın yapısında metan, karbon dioksit ve çok az miktarda azot gazı bulunur.
• • Bitkilerden elde edilen etil alkol bileşiği de yakıt olarak kullanılabilir. Bunun için mısırdan elde edilen nişasta enzimler yardımı ile glikoza dönüştürülür ve daha sonra glikoz fermantasyona tabi tutularak etil alkol elde edilir.
• • Fermantasyon olayında enzimler görev alır. Fermantasyon sonucunda hangi ürünün oluşacağı ortam koşullarına bağlı olarak değişir.
• • Biyokütle enerjisi yenilenebilir enerji kaynakları arasında gösterilmektedir. Aynı zamanda temiz enerji kaynakları arasında olduğu da söylenebilir.
• • Biyoyakıt kullanmamız için sebepler: fosil yakıtların çevreye verdiği zararları azaltmak · egzoz emisyonlarının insan sağlığına ve çevreye verdiği zararı azaltmak · enerjide dışa bağımlılığı azaltmak · kırsal bölgeleri ekonomik ve teknolojik olarak geliştirmek.

Solda kaynak kutuları duruyor: bitkiler, otlar, yosunlar ve algler, hayvan dışkıları, gübre ve sanayi atıkları, organik çöpler. Düğmelerle iki yol seçiliyor. Biyogaz yolu: atık havasız bir kaba giriyor (kabın üstünde kapalı kapak çizili, oksijen oku çarpıyla kesiliyor), fermantasyon başlıyor ve çıkan gaz üç parçaya ayrılıyor: metan, karbon dioksit ve çok az miktarda azot. Etil alkol yolu: mısır → nişasta → (enzim) → glikoz → (fermantasyon) → etil alkol; her okun üstünde neyin görev aldığı yazılı, çünkü fermantasyon olayında enzimler görev alır. Üçüncü düğme biyodizeli gösteriyor: biyoyakıt ile fosil yakıt aynı depoda karışıyor. Son satır biyokütlenin neden yenilenebilir sayıldığını yazıyor: yapısında güneş enerjisi yardımı ile depo edilmiş enerji vardır.

• • Nükleer enerjinin kaynağı radyoaktif çekirdeklerin bölünerek veya kaynaşarak daha kararlı hâle gelmeye çalışmasıdır. Çekirdeklerin bölünmesi ve kaynaşması sırasında çekirdeklerde mevcut olan enerji açığa çıkar. Bu enerjiye nükleer enerji denir.
• • Çok yüksek enerji türü olan nükleer enerji yenilenebilir enerji türü değildir. Nükleer enerji; ham madde olarak uranyumun kullanıldığı, fisyon ve füzyon tepkimeleriyle elde edilen enerjidir.
• • Fisyon tepkimesi: Büyük atom çekirdeklerinin parçalanarak küçük atom çekirdeklerine dönüşmesidir.
• • Füzyon tepkimesi: Küçük atom çekirdeklerinin birleşerek büyük atom çekirdeklerine dönüşmesidir.
• • Gelişmiş ülkelerin birçoğu enerjilerinin büyük kısmını nükleer enerji ile sağlamaktadır. Ham madde olarak radyoaktif madde kullanılmakta ve nötronlarla bombardıman edilmesiyle yüksek miktarda enerji açığa çıkar. Tepkime kontrollü yürütülmelidir, aksi takdirde büyük patlamalara yol açar ve dışarıya sızıntı sonucu çevreye büyük zarar verir.
• • Nükleer enerjinin en önemli kullanım alanı, elektrik enerjisi üreten nükleer santrallerdir. Nükleer enerjiyle çalışan gemiler ve denizaltılar da yeniden enerji yüklenmeksizin binlerce kilometre yol alabilir. Ayrıca tıp ve başka alanlarda kullanılan iyot-131, talyum-201, kobalt-60 gibi radyoizotoplarının büyük bir kısmı, nükleer santrallerinde üretilmektedir.
• • Nükleer teknolojinin temelleri, 1789 yılında uranyumun keşfi ile başlayıp 1934 yılında atomun kontrollü bir şekilde parçalanması ile devam eden süreçte oluşturulmuştur.
• • Ülkemizde Mersin-Akkuyu’da nükleer enerji santrali kurulumu devam etmekte, Sinop-İnceburun’da ise nükleer enerji santrali kurulumu planlanmaktadır.

Ders kitabı bu sayfada bir yerde “füsyon” yazıyor; aynı ünitenin güneş enerjisi bölümünde doğru yazımıyla füzyon geçiyor. Sayfada doğru yazım kullanılmıştır. Aynı paragrafta “denizlatılar” (denizaltılar) ve “ham madde olarak radyoaktif kullanılmakta” (radyoaktif madde) yazımları da düzeltilmiştir.

İki kip aynı ekranda karşılaştırılıyor. Fisyon seçildiğinde soldan bir nötron gelip büyük bir çekirdeğe çarpıyor; çekirdek iki küçük çekirdeğe parçalanıyor, yeni nötronlar fırlıyor ve enerji ışıması dışarı yayılıyor — büyük atom çekirdeklerinin parçalanarak küçük atom çekirdeklerine dönüşmesidir. Füzyon seçildiğinde ok yönü tersine dönüyor: iki küçük çekirdek birbirine yaklaşıp birleşiyor ve tek büyük çekirdek oluyor — küçük atom çekirdeklerinin birleşerek büyük atom çekirdeklerine dönüşmesidir. Üçüncü düğme kontrol kipini gösteriyor: kaydırak zincirleme tepkimeyi hızlandırıyor; kontrollü bölgede santral çalışıyor, eşiği geçtiğinde ekran kırmızıya dönüp “tepkime kontrollü yürütülmelidir” uyarısını veriyor. Alt şerit ortak sonucu yazıyor: her iki yolda da çekirdek daha kararlı hâle gelmeye çalışır ve çekirdekteki enerji açığa çıkar. Ekranın köşesinde ünitenin en çok karıştırılan bilgisi duruyor: nükleer enerji yenilenebilir enerji türü değildir.

• • Nükleer santraller dar alanlara kurulabilir.
• • Nükleer santrallerin kurulması, istihdam sağlama açısından da önem taşımaktadır.
• • Küresel ısınmaya sebep olacak atık madde oluşturmaz.
• • Birim kütlede elde edilen enerji miktarı yüksektir.
• • İklim koşullarından etkilenmez.
• • Diğer enerji türlerine göre daha verimlidir.
• • Nükleer santrallerin güvenlik sistemleri sayesinde bu santrallerden yayılan radyasyon miktarı minimuma düşürülmüştür. Bu değer, canlı yaşamı için ihmal edilebilir düzeydedir.

Nükleer enerji için iki şey birlikte geçerlidir: küresel ısınmaya sebep olacak atık madde oluşturmaz ve yenilenebilir enerji türü değildir. İkisi çelişmez, çünkü iki ayrı ölçüttür. Temizlik ölçütü “kullanırken çevreye ne bırakıyor” diye sorar; yenilenebilirlik ölçütü “kaynağı kendini yeniliyor mu” diye sorar. Nükleerin ham maddesi uranyumdur ve tükenir. Aynı ikili ölçüt jeotermalde de karşımıza çıkıyor: jeotermal ancak reenjeksiyon koşuluyla yenilenebilir sayılıyor.

Tablonun satırları bu ünitenin kendi maddelerinden derlenmiştir; tek tabloya toplanması sayfaya aittir.

• • Turba ve grafit kömürleşme sırasında geçer ama ikisi de “kömür” değildir. Turbanın kalitesi çok düşüktür ve kömür sayılmaz; grafit karbonun allotropudur.
• • Nükleer temiz olabilir ama yenilenebilir değildir. “Küresel ısınmaya sebep olacak atık madde oluşturmaz” ile “yenilenebilir enerji türü değildir” aynı sayfada yazar; iki ayrı ölçüttür.
• • Kömür ile petrolün oluşumu aynı değildir. Kömür zaman geçtikçe karbon oranı artan bir fosil yakıttır; petrol ise büyük moleküllü hidrokarbonların parçalanmasıyla oluşan bir karışımdır ve belirli bir formülü yoktur.