Karanlıkta parlayan ögeler gelecekte kentlerimizi aydınlatabilir mi?

Kurt Kleiner

1603 yılı civarında, İtalyan kunduracı ve amatör simyacı Vincenzo Casciarolo, Bolonya kentinin yakınlarındaki Paderno Dağı’nın eteklerinde bulduğu birkaç taşı eritmeyi denedi. Umduğu üzere hiçbir altın, gümüş ya da öbür bedelli metale ulaşamadı. Bununla birlikte, Casciarolo, taşlar soğuduktan sonra ilgi cazibeli bir şey fark etti: Malzemeyi güneş ışığına maruz bırakıp karanlık bir odaya götürdüğünde, kendi kendilerine parlıyorlardı.

Bu ‘Bologna Taşı’ yapay olarak hazırlanan ve uzun mühlet parlayan birinci ögeydi. Onu daha birçok farklı örnek izleyecekti; ve günümüzde, süslemeler, acil durum aydınlatması, kaldırım işaretleri ve tıbbi görüntüleme alanlarında kalıcı biçimde ışıldayan gereçler kullanılıyor. Bunlar, gelecekte bizlere daha serin ve daha az elektrik kullanan ışıltılı kentler sunabilirler.

ELDEKİ GEREÇLER ÇOĞALIYOR

Yeni nesil [kendiliğinden] ışıyan gereçler, aksisi durumda ısıya dönüştürülen ışığı tekrar yayarak kentleri soğutma potansiyeli barındırıyor. ‘Lüminesan’ [ışık yayan] kaldırımlar, parlayan yol işaretleri ve hatta parlayan binalar sokak aydınlatmalarının bir kısmının yerini alabileceği için, güç kullanım oranını da azaltabilirler. Hâlihazırda, Avrupa’daki kentlerin bir kısmı parlayan bisiklet yolları inşa etti ve kimi araştırmacılar yol işaretleri üretiminde parlayan boya kullanımı üzerinde çalışıyorlar.

Kaliforniya’nın Berkeley kentinde bulunan Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan emekli etraf fizikçisi Paul Berdahl, “Bu, etraf için daha faydalı” diyor: “Teknoloji geliştirilebilirse, daha az güç kullanabiliriz… Bu da denemeye bedel bir şey.”

Mineral baritin bir çeşidi olan Bologna Taşı, o kısımda tabiat filozoflarını adeta büyülese de hiçbir vakit özel bir yararı olmadı. Buna rağmen, 1990’larda kimyagerler, ışığa maruz kalmasının akabinde saatler boyunca güçlü bir ışıma yapan stronsiyum alüminat üzere yeni ve uzun periyodik fotolüminesan gereçler geliştirdiler. Bu yeni gereçlerin büyük kısmı mavi ya da yeşil bir ışıma yapar; öte yandan, bunlardan birkaçı sarı, kırmızı yahut turuncu renklerde ışır.

Buna gibisi fotolüminesan ögeler, bir fotonun gücünü yakalayarak/hapsederek çalışır ve akabinde bu enerjiyi daha düşük dalga uzunluğundaki bir ışık formunda tekrar etrafa yayar. Kimi vakit ışık, mesela bir floresan ampulde olduğu üzere anında yayılır. ‘Kalıcı ışıldayan’ diye nitelendirilen öbür gereçler enerjiyi daha uzun müddette depolar ve daha yavaş yayarlar.

KENTLERDEKİ AYDINLATMA SORUNUNA BÜYÜK BİR TAHLİL

Saatler boyunca kuvvetli bir ışık yayan bu gereçler, parlayan kaldırımlar ve binalar tarafından aydınlatılan ‘karanlıkta parlayan’ kentler üzere olasılıkların önünü açıyor. İnşaat mühendisi Anna Laura Pisello ve meslektaşları, 2021 Yıllık Gereç Araştırması İncelemesi’nde, toplam global güç kullanımının yüzde 19’u aydınlatma için kullanılırken Avrupa’daki sokak aydınlatması için kullanılan güç oranının yaklaşık yüzde 1,6 olduğunu ve güç tasarrufu potansiyelinin büyük olduğunu yazıyor.

Bu yaklaşıma dair zahmetlerden biri, ışıldayan gereçlerin büyük kısmının tüm gece boyunca parlamaması. Perugia Üniversitesi’nde misyon yapan ve güç tasarruflu yapı gereçlerini inceleyen Pisello, daha gelişmiş gereçlerin bu sorunun ortadan kaldırılmasına yardımcı olabileceğini tabir ediyor. Öte yandan, şu anda kullanılan gereçler, ışığı sönmeden evvel yol işaretlerini tekrar şarj etmek için mucibince uzun mühlet yanacak elektrikli aydınlatmalarla entegre edilebilir.

Buna ek olarak, lüminesan boya dış yerlerin aydınlatılmasını sağlayabilir. Pisello’nun laboratuvarı da bunun üzere karanlıkta parlayan bir boya geliştirdi ve 2019 yılı raporunda, bir tren istasyonunun yakınında halka açık bir yolu boyadıklarında ne olacağını simüle etti. Bilim insanları, boyanın gece boyunca parlayarak civardaki aydınlatma için gereken güç muhtaçlığını neredeyse yüzde 27 oranında azaltacağını ortaya çıkardılar.

Bu durum, bütün kentlerin gece boyunca göz kamaştırması ve ziyanlı ışık kirliliğini artırması külfetlerini akla getiriyorsa da Pisello bunun mümkün olmadığını belirtiyor. Lüminesan gereçler büyük ihtimalle sadece var olan aydınlatmanın yerine geçecek ve fazladan ışık eklemeyecek. Bilhassa de yırtıcı ömür açısından ziyanlı görülen mavi frekanslardan kaçınmak için de parlayan gereçlerin rengi [uygun olanlar arasından] seçilebilir.

‘KENTSEL ISI ADASI ETKİSİNİ’ AZALTABİLİR

Fosforlu gereçler, ‘kentsel ısı adası etkisi’ olarak bilinen olguyla uğraş etmeye de yardım edebilir. Binaların çatıları ve kaldırımları, güneşten gelen enerjiyi evvel emer ve sonra ısı olarak geri yayarlar; bu durum, kentlerdeki yaz sıcaklıklarını etraftaki kırsal alanlara kıyasla ortalama 7.7 santigrat derece daha yüksek bir seviyeye çıkarır. Yüksek sıcaklıklar ise potansiyel bir sıhhat tehdididir ve buna ek olarak binaların serinletilmesinde daha fazla güç kullanılmasına yol açar.

Git gide daha fazla ilgi gören bir tahlil yolu, beyaz boya ve açık renkli asfalt üzere ışığı yansıtan ‘soğuk’ gereçlerin kullanılması. Artık, resen ışıyan gereçlerin bu tahlile eklenmesinin daha da fazla yarar sağlayabileceği anlaşıldı.

Berdahl ve kümesi, Lawrence Berkeley Laboratuvarı’nda, serinliğini koruyan renklere sahip kaplamalar üretmek emeliyle güneş ışığının altında parlayan bir gereç olan sentetik yakut ile deneyler gerçekleştirdi. Gerçekleştirilen daha eski bir deneyde, yakut pigmenti içeren bir yüzeyin, güneşin altındayken, özel pigment içermeyen gibisi renkteki bir gerece nazaran daha serin kaldığı anlaşılmıştı.

Pisello’nun laboratuvarı, bir adım daha ileri gitti ve ışık gücünü depolayan ve yavaşça geri yayan, yani kalıcı biçimde ışıldayan birkaç malzemeyi beton karışımına ekledi. Birebir renkte lakin ışıldama yapmayan yüzeylerle kıyaslandığında, bu gereçlerin en düzgünleri, güneşli günlerde ortamdaki hava sıcaklığını 3,3°C kadar azalttı.

SAHİP OLDUĞUMUZ GEREÇLERİ GELİŞTİRMELİYİZ

Arizona Eyalet Üniversitesi’nden bir makine mühendisi olan ve ‘Annual Review of Environment and Resources’ [Yıllık Etraf ve Kaynak İncelemesi] isimli mecmuada kentsel ısı adası tesiri üzerine bir makale yazan Patrick E. Phelan, “[Bir yüzeyi] mümkün olduğu kadar yansıtıcı bir hale getirebilirsiniz. Pekala, bunun ötesine geçebilir misiniz? Buradaki temel fikir, enerjiyi aktarmanın bir öteki yolu olarak kalıcı ışımayı kullanma tekniğiyle bunun biraz daha ötesine geçebilmeniz… Bu ilgi çekici” diyor.

Büyük kısmı şimdilik pratik uygulamalar bağlamında araştırılmamış olan ve ışıma yaptığı bilinen 250 farklı gereç mevcut. Pisello, önümüzde, daha uzun bir mühlet dayanan, daha fazla renkte ve daha parlak biçimde ışıyan boyalar ve kaplamalar için önümüzde bir potansiyel yattığını kelam ediyor. “Kısa vadede en kâfi ve en kolay tahlil, hâlihazırda sahip olduğumuz şeyleri geliştirmek” diyor. Bu önerme, gereçleri daha uzun mühletle, daha güçlü ya da farklı renklerde ışık verebilecek biçimde ayarlamayı ve gündelik hayat ortamlarında çalışmaya devam etmelerini sağlamayı içeriyor.

Uzun vadede ise, yeni mühendislik gereçleri cinslerinin daha da kâfi işleyebileceğini kelamlarına ekliyor. Mesela, “kuantum noktalarına” -yani ışıma için kullanılabilecek ve bir mühletten beridir biyolojik görüntüleme alanında kullanılan küçük ve yarı iletken parçacıklara- ya da güneş hücrelerinde kullanılan ve birebir vakitte ışıldayan özellikleri nedeniyle incelenen gereçler olan ‘perovskitlere’ yönelmek mümkün.


Yazının özgünü Knowable Magazine sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)

Bir Cevap Yazın