Biyoteknolojinin Biyoyakıt Üretimindeki Yeri

Konuya girmeden önce bazı kavramlara değinmekte fayda görüyorum.

Biyokütle; Belirli bir yerde ya da ekosistemde ve belirli bir zaman diliminde yaşayan canlı organizmaların tümüdür.

Biyoyakıt; Ekolojik çevrim dahilinde bulunan ve  biyolojik yollarla tutulan karbondan elde edilen yakıttır.

Yenilenebilir enerji; Güneş, rüzgar,yağmur ve gel git gibi süreklilik arz eden enerji döngülerinden elde edilen enerjidir.

Sürdürülebilirlik: Daimi olma yeteneğidir.

Fosil yakıtlar ve küre

Biyoyakıt konusunun gündeme gelmesi fosil yakıtlarının azalması ve atmosfer karbondioksit düzeylerinin arttığının anlaşılmasıyla olmuştur. Buzullar oluşurken içlerine atmosferdeki havayı da hapsederek yıllar boyunca katmanlar oluştururlar. Dolayısı ile diplere doğru inildikçe alınan buzul parçacıklarından o döneme ait atmosfer bileşeni analizi yapılabilmektedir. Yapılan araştırmalar sonucunda 1900'lerden itibaren fosil kaynaklarının kullanımının artması ile karbondioksit düzeyleri de üstel artışa geçmiştir. Kürenin ortalama sıcaklık artış eğrisinin de bu üstel artışa uyum göstermesi, bu konuda çalışan araştırmacıları küresel ısınma-fosil yakıtlar ve atmosfer karbon düzeyleri arasındaki korelasyona yöneltmiştir. Dolayısı ile günümüzde bilinmektedir ki, fosil yakıtların kullanımı atmosfer karbon düzeyini arttırmakta, artan karbon düzeyi de kürenin ısınmasına yol açmaktadır. Ayrıca kullanılan fosil yakıtları kısa sürede yeniden oluşamadıkları için sürdürülebilir değillerdir.

Yıllara göre atmosfer karbondioksit düzeyleri ve küresel sıcaklık artış eğrisi
 (Kaynak:  http://zfacts.com/p/226.html)

Peki neden bütün yük fosil yakıtların sırtına biniyor? 

Aklınıza şu soru gelebilir "peki benzin yerine odun yakınca gene aynı şey olmuyor mu?" Sonuç olarak odun yanınca da atmosfere karbon salınımı oluyor. Üstelik  ısınma amaçlı yakılan odunu bir kenara atarsak, Dünya'da bir yılda karasal alanın 1/3'ünü oluşturan 400 milyar tonluk ormanın %5 yanıyor buradan gelen muazzam miktardaki karbon, fosil yakıtlarından gelenle boy ölçüşemiyor mu? Burada devreye biyoyakıt kavramı giriyor, ekolojik çevrimdeki karbon, ağacın yanmasıyla atmosfere salınırken, başka bir ağaç tarafından tekrar tutuluyor ve biyokütleye dahil ediliyor. Dolayısı ile toplam karbon miktarı değişmiyor. Ancak milyonlarca yıl önce ölerek toprağın altına gömülmüş, fosilleşmiş  bir canlının karbonları çevrimin dışında olduğundan, biz bundan elde ettiğimiz yakıtı kullandığımızda atmosfere ek karbon yükü getirmiş oluyoruz. Atmosfer karbon miktarını arttırmış oluyoruz. Ek olarak; aslında en eski ve en doğrudan biyoyakıt kullanımı odun yakmaktır.

Gerçekten Dünya'da enerji sıkıntısı var mı?

Enerji, ülkelerin güvenlik bakımından stratejik olarak gördükleri bir konudur. Bu nedenle Amerikan Savunma Bakanlığı; biyoteknoloji ve (bağlantılı olarak da) özellikle yenilenebilir enerji ile ilgili çalışmaları desteklemekte ve projelere ön ayak olmaktadır. Bu örnekten bile bu konunun aslında evde çalışan buzdolabımızdan ziyade askerin bir sorunu olduğu çıkarılabilir. Enerjinin elde edilmesinden çok enerjinin depolanması ya da taşınması daha önemli bir sorundur. Fosil yakıtlar sıvı ve gaz formda bulundukları için taşınması ve depolanması elektrik enerjisine göre daha kolaydır. Dünyamızda herkese yetecek elektriği üretecek güneş ve rüzgar enerjisi ( ve hatta yıldırımlar) mevcuttur. Ancak gece gündüz farklanmaları, mevsimsel ve iklimsel değişiklikler nedeniyle bu kaynakların sürekliliğinin sağlanması bölgesel ölçekte zordur. Gündüzün yaşandığı yerden gecenin yaşandığı yere, güneşli bölgeden az güneş alan bölgeye üretilen enerjiyi dağıtacak çok uzun enerji hatları döşemek gerekmektedir. Aktarımda meydana gelecek enerji kayıpları bu denli büyük bir sistemin kurulmasına engel olmaktadır. Bu açıdan bakılacak olursa Dünya'da enerji sıkıntısı yoktur, aktarım ve depolamada uygulama zorlukları vardır denilebilir. 

Biyoyakıtların yeri

Biyoyakıtlar, katı, sıvı ve gaz formunda olduklarından, rüzgar ve güneşten elde edilen elektrik enerjisine göre daha kararlıdırlar. Taşınmaları ve depolanmaları kolaydır. Biyoetanol, biyodizel ve biyogazın diğer biyoyakıt türlerine avantajı ise atıklardan üretilebiliyor olmalarıdır.  Şarap, yoğurt, zeytinyağı, peynir fabrikaları ve tahıl gibi tarımsal ürünlerin yan ürünlerinden, çiftlik hayvanlarının atıklarından  biyoyakıt üretimi üzerine çok sayıda akademik çalışma ve uygulama mevcuttur. Fabrikaların ve çiftliklerin ürettiği atığı enerjiye dönüştürerek yeniden sistem içerisinde kullanması ekonomik açıdan çok avantajlıdır. Ayrıca enerji üretiminde kullanılmış atıktan arta kalan materyal ise çoğunlukla çevreyi kirletici yükü azaltılmış, tarımsal gübreleme potansiyeli olan bir yan üründür. Bu sistemlerin yaygınlaşması kalkınma açısından da büyük önem arz etmektedir.

Biyodizelin geleceği

Biyoetanol şekerin mayalar tarafından fermente edilmesiyle oluşan alkoldür. Biyodizel ise yağlardan elde edilir. Peki bu yakıtlar çevre dostu ve ekonomik midir? Bu yakıtların çevre dostu ve ekonomik olmalarını belirleyen en önemli iki kriter hammadde ve üretim teknolojisidir. Hammadde olarak zeytinyağının kullanıldığı bir biyodizelin litre fiyatı kaba bir hesapla mazotun 10-15 katı olacaktır. Kimyasal işlemlerle üretilmiş etanol ise geriye birçok atık bırakacaktır. Biyoteknolojinin yeri tam da bu noktada önem kazanmaktadır. Çeşitli tarımsal atıkların biyoteknolojik işlemlerde hammadde olarak kullanılmasıyla elde edilen yakıtlar sürdürülebilirlik ilkesine tam olarak uymaktadırlar. Şeker pancarı fabrikasından atık olarak çıkan melastan mayalarlar ile etanol üretimi bu konuya verilebilecek klasik örneklerdendir.

Türkiye'de biyodizel üretiminin önündeki en büyük engeller kullanılan hammadde ve yasal düzenlemelerdir. 2013 yılından itibaren yasal olarak Türkiye de, Avrupa'da da olduğu gibi % 1 den başlayarak, benzin ve motorine zamanla artan oranda biyoyakıt katkısı zorunluluğu getirecektir. Ancak mısır gibi zaten dışa bağımlı olduğumuz kaynaklardan biyodizel üretimi kuşkusuz ekonomik anlamda hem üretici hem de tüketici açısından zorlayıcı olacaktır. Bu nedenle alternatif kaynak üretmemiz zorunludur. BP şirketi yakın zamanda alglerden biyoyakıt üretimi ile ilgili büyük bir bir pojeye başladıklarını açıklamıştır. Sadece algler değil, yüksek miktarlarda yağ üreten mayalar ve hidrojen üretebilen bakteriler de mevcuttur. Bu konularda yapılan sayısız akademik çalışmanın artık uygulamaya geçmesi gerekmektedir. Biyodizel üretiminde bitkisel yağlardan ziyade mikrobiyal kaynaklara yönelmenin bir çok avantajı vardır, öncelikle daha önce de belirttiğim gibi zaten dışa bağımlı olduğumuz tarımsal ürünleri biyodizel üretiminde kullanabilecek durumda değiliz. Ek olarak 1 kilo mısırın yetişmesi için gerekli olan 900 litre suyu bu amaç için harcayacak kadar su zengini bir ülke de değiliz. Mısır yerine kolza gibi sofralık önemi olmayan bitkileri biyodizel üretiminde kullanılmak üzere yetiştirmeye başlayan birçok çiftçimiz ekonomik anlamda hüsrana uğramıştır. Çünkü yakıt amaçlı tarım sürdürülebilirliği olmayan bir iştir. Bunun nedeni hasadın sezonla bağımlı olması ve bu bitkilerin üretimlerinin aylar almasıdır. 

Biyodizel üretimi için kullanılan alg havuzları
(kaynak: http://www.organicsoul.com/algae-and-the-military-a-biofuel-for-war/)

Sonuç olarak; Biyoyakıtların, çevreci ve ekonomik olmaları için üretimlerinde biyoteknolojinin kullanılması şarttır. Biyodizeli yağlı bitki tohumlarından üretmekten ziyade, atıklar kullanılarak üretilmiş uygun ortamlarda  yetiştirilen mikroorganizmaların kullanımı üzerine yoğunlaşmalıyız. Biyolojik çeşitliğin çok olduğu bu coğrafyada biyoteknolojinin kolaylıkla uygulama alanı bulması kaçınılmazdır.

Biyoteknoloji ve Sürdürülebilirlik

Yeryüzü güneşten aldığı enerji sayesinde, kendi içerisinde termodinamik ve kütle korunumu açısından bir denge halindedir. Bu dinamik denge, mikro ve makro ölçekteki madde döngüleriyle sağlanmaktadır. Ve yeryüzünde yaşayan canlıların bu denge üzerindeki etkisi çok büyüktür. Canlılar birbirinden tamamen bağımsızmış gibi görünen farklı madde döngülerini birbirlerine bağlarlar(karbon, azot döngüleri v.b.) ve bu sayede bir dinamik denge hali sağlanmış olur. Ancak insanoğlu, doğadaki bu döngülerden bağımsız işleyen sistemler kurmaktadırlar. Bu sistemler; şehirler, binalar, gemiler ve fabrikalar gibi iç işleyiş bakımından doğadan bağımsız ancak girdi ve çıktı bakımından tamamen doğaya bağımlı olan sistemlerdir. Bu sistemler doğanın ürettiğini alır, tüketir ve sistem içerisinde kullanamayacağı atığı doğaya geri bırakır. Bu atıklar doğa tarafından döngü içerisine tekrar dahil edilirler.

Son yüzyıldaki istatistiksel veriler göstermektedir ki doğa, bu sistemlerin açığa çıkardığı atıkları yeterli ölçüde karşılamamaya başlamıştır. Bu durumun en iyi göstergesi atmosferdeki karbondioksit düzeyleridir. Sanayi devriminden sonra atmosfer karbondioksit düzeyi üstel artışa geçmiştir. Ancak insanoğlu gelinen noktayı geriye döndürebilecek teknoloji ve bilgi birikimine sahiptir. Bunu yapabilmenin en güzel yolu ise kurulan sistemleri işleyiş bakımından doğal döngüye uyumlu hale getirmektir. Bu uyumluluk sürecinin bir parçası da bu sistemlerden çıkan atıkların doğal döngülerine en kısa sürede ve en zararsız biçimde geri katılımlarını sağlamaktır.

Örnek olarak zeytinden bahsedelim. Doğal koşullarda dalında yetişen bir zeytin tanesi zamanı geldiğinde toprağa düşer, meyvesi canlılar tarafından katabolize edilerek yeniden biyokütleye, enerjiye, o bitkinin yeniden fotosentezde kullanacağı karbondioksite ve suya dönüşür. Çekirdeği de uygun koşullar bulduğunda, yaşlanarak ölen ağaçların yerini alacak yeni bir birey meydana getirir. İnsanoğlu ise bu zeytinleri dalından toplayarak fabrikalara götürür, içinden yağını çıkarır, geriye kalan posayı ve suyu doğaya geri bırakır. Ancak bu kez durum dalından düşen zeytininkinden farklıdır. Meydana gelen atıklar toksik fenolik bileşikler bakımından daha konsantredir ve deşarj edildikleri çevrede bulunan bitkiler ve mikroorganizmalar yüksek hacimde ve yüksek derişimdeki fenolik içeriği olan atığı tolere edemeyerek ölürler.

Zeytinyağı üretimi sırasında açığa çıkan  sıvı atığın toksik özelliklerini düşürebilecek çok etkin fiziksel ve kimyasal yöntemler mevcuttur. Ancak bu yöntemler de yukarıda bahsedilen doğal döngülere uyumluluk ilkesinden uzaktırlar; çünkü bu teknikler de sonuç olarak atık üretirler. Sürdürülebilirlik kavramı tam bu noktada önem kazanmaktadır. Biyoteknolojik teknikler, sistemlerin sürdürülebilirliğinin sağlanması açısından oldukça elverişlidir. Sistemlerden çıkan artıkların tekrar sistem içerisinde geri kazanımının sağlanması, enerji kullanım etkinliği açısından önemlidir. Bu şekilde değerlendirilemeyen atıkların ise doğaya bırakılmadan önce kirletici yüklerinin ılımlı düzeylere indirilmesi gerekmektedir. Bu şekilde doğadaki madde döngülerine en kısa ve en zararsız şekilde katılmaları sağlanmış olur.  

Zeytinde olduğu gibi diğer ürünlerde de böyle durumlar mevcuttur. Özellikle, şarap,ekmek(un), yoğurt, peynir, maya, bitkisel yağlar gibi doğal ürünlerin üretildiği işletmelerin atıkları biyoteknolojik teknikler kullanılarak tekrar işletme içerisinde kullanılabilecek enerjiye dönüşebilir. Ayrıca bu atıklardan katma değeri olan, ilaç ve kozmetik sektörüne hammadde olacak ürünler üretilebilir. Mevcut üretimlerin bu sistemlere adaptasyonları için uzun süren ar-ge çalışmaları ve yüksek kurulum maliyetleri gerekebilir. Ancak bu sistemler verim ve işletim bakımından kimyasal üretimlerden daha avantajlıdırlar. Henüz çok yaygınlaşmasa da bu sistemlere entegre olmuş örnek işletmeler mevcuttur. Enerji, iklim değişimi ve atık yönetimi bakımından çıkmaza doğru sürüklenen “eski sanayi” önümüzdeki 20 sene içerisinde bu sistemlere büyük ölçüde entegre olmak durumundadır. Birleşmiş Milletler Çevre ve Kalkınma Komisyonu’nun 1987 yılı tanımına göre: "İnsanlık, gelecek kuşakların gereksinimlerine cevap verme yeteneğini tehlikeye atmadan, günlük ihtiyaçlarını temin ederek, kalkınmayı sürdürülebilir kılma yeteneğine sahiptir."

Akıllı Tasarım ve Evrim

“Eğer Tanrılarımız ve umutlarımız bilimsel fenomenlerden başka bir şey değillerse, o zaman aşkımızın da bilimsel olduğu söylenmelidir.  (Villiers de l'Isle-Adam - L’Eve Future) ”

Gelişen biyoteknoloji teknikleri sayesinde el yordamıyla indiğimiz gen havuzunun derinliklerinde “türlerin kökenini” ararken, beraberinde yeni sosyal olguları ve problemleri de taşıyoruz. Son yıllarda kemikleşmeye başlayan evrim-yaratıcı “karşıtlığı” tartışmaları ise sosyal açıdan çıkmaza itiliyor gibi gözükmekte. Bilimin dinleştirilmeye, dinlerin de bilimselleştirilmeye çalışıldığı bu zeminde akıllı tasarım ve evrim teorileri bu açmazın odak noktası olmuştur.

Akıllı tasarım teorisinde bir yaratıcının varlığı bilimsel bir kabul olarak gösterilmeye çalışılmaktadır. Fakat Amerikan Ulusal Bilim Akademisi,  türlerin ya da hayatın kökenini yaratımcılık ve akıllı tasarım gibi doğaüstü kavramlarla açıklamaya çalışan teorileri, bilimsel yöntem ile test edilemeyeceklerinden ötürü seküler olgular olarak kabul etmemektedir. Burada üzerinde durulması gereken nokta, varlığımız ve çevremiz ile algılarımız ve hislerimiz arasındaki net ayrımlardır. Algılarımızla elde ettiğimiz somut veriler ile çevremize ve kendimize dair bir bilgi deposu oluşturmaktayız. Edindiğimiz bu bilgi yığınını da zekamızı kullanarak bir sistematik içerisinde kümeleştirip anlamlar yüklüyoruz. Bilim ise bu algılar yığınını çevreden alırken, depolarken ve değerlendirirken geçen süreci tüm insanlık için ortak bir sistematiğe oturtmaktadır.  Bir bardak suyun sıcaklığı hakkında duyularımız ile bilgi sahibi olabiliriz. Fakat ortak bilimsel sistematikte o bardağın içerisine önceden belirlenmiş standartlarla üretilmiş bir termometre daldırarak sayısal bir değer elde ederiz ve bilimsel bilgiye o noktada ulaşmış oluruz. Verdiğimiz sayısal değer için de yine standart birim kullanırız. Tüm bu yöntemler bütününün insanlığın kendi kurduğu sistemler olduğu düşünülürse, her zaman değişebileceğini kabul etmek de işten değildir. Evren, atom fiziği ya da evrime dair konularda açmazlara düşmemizin nedeni de bu metodolojinin ve algı sistematiğimizin eksikliğinden kaynaklanıyor olabilir. 

“ The inadequacies of human awareness become the inadequacies of life's reality. ( Ghost In The Shell)

Evrenin başlangıcı olması gerektiği duygusu, doğumumuzdan itibaren çevremizdeki her sürecin bir başlangıcı ve sonu olduğunu algılamamızdan kaynaklanmaktadır ve somut verilerle ölçemediğimiz hissiyat duyumuz, inançlarımızın temelini oluşturur. Fakat bu duyumuzla edindiğimiz bilgiyi mevcut bilimsel metodolojiyle işleyemeyiz. O nedenledir ki bilim ve din sıklıkla sanki birbirlerinin karşıt/alternatifi olan iki farklı olguymuş gibi düşünülür ve tartışılır.

Akılı tasarım biyolojik süreçleri açıklamaya çalışmaktan çok politik kaygılarla ileri sürülmüş bir teoridir. Dinin, bireyin dışına taşıp bir gruba ait olduğu zaman kişisel inancın dışına çıkıp, insan topluluklarına hükmetme aracı olarak kullanıldığı durumlar tarihten beri tekrarlanmaktadır. Aynı şeklide bilim de dinleştirilmeye çalışılarak aynı amaca alet edilmeye çalışılmaktadır. Burdan yola çıkarak Darwinizm kelimesinin bu kalıp dahilinde dinleştirilmeye çalışıldığı görülebilir.  Mevcut karmaşanın temelini bu oluşturmaktadır. Ve ortada bu hedefe yönelik yoğun bir dezenformasyon çalışması vardır. Evrim karşıtı olduğunu iddia edenler savlarını bilimsel metodolojiyi kullanarak ortaya atıyormuş gibi göstermeye çalışsalar da, yaptıkları dezenformasyon ve vaazcılığın dışına çıkmamaktadır.    

"Bireyin yarattığı bireyin ifadesidir, aynen bireyin genlerinin bir ifadesi olduğu gibi." (Richard Dawkins)  

Yukarıda bahsettiğim bütün bu kabullenmeler ışığında, moleküler evrim ile ilgili edindiğimiz bilgileri yorumlayalım. Canlı DNAsının muazzam veri kapasitesi çok sayıda çeşitliliğe olanak tanımaktadır. Ve bu çeşitlilik çok farklı çevre koşullarında her daim yaşabilecek canlıların var olmasına olanak tanır. Fakat bu her zaman ortama uyumlu bireyler yaratmaz. Bunun sonucunda da doğal bir eleme mekanizması oluşur. “Kalbur üstü” canlılar o koşullarda mükemmel olarak algılanırlar. Bu “mükemmeliyet” algısı da bir tasarlayıcının olması gerektiği kanısına götürür. DNA molekülü her canlıda ortak olarak bulunan benzersiz bir yapıdır. Bu yapının organizasyonunun, davranış ve biçim bakımından birbirine yakın olan canlılarda benzer oluşu bize canlıların tek bir atadan kaynak alarak, çeşitlendiklerini düşündürür. Fakat canlıya ait tüm özelliklerin bu molekülden odaklanıp odaklanmadığı, özellikle insan açısından tartışılabilir. 

“Eğer hayatın anlamı genler ile yayılan bilgi ise, topluluklar ve kültür büyük hafıza depolarından başka bir şey değildirler.” (Ghost in the shell )