Bir Girişim, Veri Merkezlerinin Atık Isısını Kullanarak Havadan Su Elde Etmeyi Planlıyor

Kaliforniya’nın Irvine kentindeki bir sanayi parkı,  Dune’da yer alsa hiç de garip gelmeyecek bir teknolojiyi sergilemek için tuhaf bir yer gibi görünebilir, ancak bu, bunaltıcı bir Eylül sabahında tam da orada yaşanıyor.

Kaliforniya’nın Irvine kentinde bulunan Atoco adlı bir start-up’ın otoparkında, güneş doğarken 6 metre yüksekliğindeki metal kaplamalı makinenin üzerindeki sıcaklık şimdiden 26 derecenin üzerine çıkmış durumda. Mühendisler, sistemleri kontrol etmek için panelleri açıyor ve bir iPad'de, cihazın amacını ortaya koyan, giderek yükselen bir çizgi görünüyor:  su'yu,  metal organik çerçeveler (MOF'lar) olarak bilinen özel malzemeler kullanarak havadan elde etmek.

Bu malzemeler, şirketin kurucusu Omar Yaghi’ye 2025 yılında Nobel Kimya Ödülü’nü kazandırdı ve Atoco, bu malzemelerin günde galonlarca su üretebilen prototiplerde işe yaradığını kanıtladı. Atoco teknolojisinin bu versiyonunu benzersiz kılan şey, neye ihtiyaç duymadığı. Havadan mikroskobik düzeyde su elde etmek için şebeke bağlantısı veya hatta elektrik gerekmiyor. Aynı şekilde, bu suyu malzemelerden insanlara faydalı bir forma dönüştürmek için de herhangi bir işlem gerekmiyor. 

Bunun yerine, tek ihtiyaç duyulan şey düşük seviyeli endüstriyel ısı. Atoco’ya göre bu durum, onları  yapay zeka veri merkezleri ile entegre olmak için mükemmel bir aday haline getiriyor, çünkü sunucular  matematik ispatlarından sanal editörlere kadar her şeyi üretirken büyük miktarda atık ısı yayarlar ve aynı zamanda genellikle muazzam miktarda suya ihtiyaç duyarlar.

Atoco CEO’su Samer Taha, “Dört ya da beş yıl önce, yapay zeka veri merkezlerini pek düşünmüyorduk,” diyor. Ancak bu büyük çaplı genişleme, bu girişime, su sıkıntısı çeken bölgelerde yaşayan insanların giderek daha değerli hale gelen bu kaynak üzerinde kontrol sahibi olmalarını sağlamak gibi daha büyük hedefine bir adım daha yaklaşmasına olanak tanıyabilecek bir fırsat yarattı.

Yaghi, doktora öğrencisiyken, MOF’lar gibi bir şey yaratmanın “her kimyacının hayali” olduğunu söylüyor. Son 20 yılda gerçekleştirdiği ve Nobel Ödülü’nü kazanmasını sağlayan çalışmalarının bir kısmı, teorik araştırmaları gerçek dünyaya aktarmak ve organik maddeleri metal iyonlarıyla birleştiren kararlı bir moleküler yapı oluşturmaktı.

UC Irvine Fizik Bilimleri Fakültesi Dekanı Seth Cohen,  bir MOF’un yapısının bir bakıma “oyun parkındaki tırmanma oyuncağına benzediğini” söylüyor. Atoco ile herhangi bir ilişkisi olmayan Cohen, “MOF’lar esasen ‘moleküler süngerlerdir; diğer molekülleri emmede son derece başarılı olan katı malzemelerdir’” diyor. Bir sünger gibi, bu malzemeler de ısı gibi yöntemler kullanılarak sıkılarak, içlerinde tuttukları maddeleri serbest bırakabilirler.

Bu tırmanma parkı benzeri yapılar, mikroskobik düzeyde inanılmaz miktarda malzemeyi barındırabilen açık alanlar yaratır ve küçük değişikliklerle iç mekan hacmi daha da artırılabilir.

“Bir gram MOF’un oluşturduğu alan iki futbol sahasını kaplayabilir,” diye açıklıyor Yaghi. “Bu malzemeler, temiz enerji üretmek için hidrojen depolayabilir; ya da temiz hava elde etmek için CO2 depolayabilirsiniz. Ya da bu örnekte olduğu gibi, su depolayabilirsiniz.”

Atoco, Taha’nın ‘hassas malzemeler’ olarak adlandırdığı ürünleri, suyu toplayabilmek, serbest bırakabilmek ve bunu defalarca tekrarlayabilmek gibi belirli bir amaç doğrultusunda geliştirmiştir. Taha, Ar-Ge başkan yardımcısı Benjie Limketkai’nin de ifade ettiği gibi, bu malzemenin suyu ‘sevmesi’ ama ‘aşık olmaması’ gerektiğini esprili bir şekilde belirtiyor. Ticari açıdan başarılı olabilmesi için, mümkün olduğunca az enerji tüketmesi de gerekiyor.

Taha, “Bilim insanları, belirli bir malzemede ‘atomun açısını bile tam olarak bildiğimiz’ bir hassasiyet düzeyine ulaşıyorlar,” diyor.

Atoco’nun metal-organik yapılarının, suyu gerçek zamanlı olarak toplarkenki halini ölçekli olarak gösteren bir masaüstü deneyi. Fotoğraf: Brian Kahn

Atoco’nun teknolojisinde hava, su moleküllerini çekmek üzere özel olarak tasarlanmış MOF’tan geçer. Bu moleküller gözeneklere yapışır. Ancak malzeme, doymuş haldeyken bile dokunulduğunda tamamen kuru hissedilir ve sıkıldığında tek bir damla bile akmaz. (Taha, WIRED’in bunu denemesine izin verme nezaketini gösterdi.) Bunun yerine şirket, tutulan molekülleri serbest bırakmak için ısıya başvurur.

Su elde etmenin başka yolları da var. Cohen, yaygın olarak kullanılan bir kurutucu madde olan silikanın da havadan su çekebileceğini belirtiyor; ancak bu maddenin nem tutma kapasitesi o kadar yüksek değil ve “suyu geri çıkarmak için onu iyice ısıtmak gerekir” diyor.

Şirketin Irvine tesisinin otoparkında bulunan monolit, on yıllarca süren hassas geliştirme çalışmalarının sonucu. Atoco’nun kullandığı malzemeler ve benimsediği yaklaşım, şebekeden bağımsız sisteminin bağıl nemin %10’lu seviyelerde olduğu durumlarda bile çalışmasını sağlıyor. Taha, cihazdaki MOF’lerin 37,7 dereceye kadar düşük sıcaklıklarda bile suyu toplayıp serbest bırakabildiğini belirtiyor.

Yakınlarda bir veri merkezi bulunmadığından, Atoco’nun ekibi yaklaşık 66 derece sıcaklıktaki bir kaynaktan ısıyı borularla aktararak bunu simüle etti. Bir güneş paneli çeşitli sistemlere güç sağlıyor ancak su toplama işleminin kendisine güç sağlamıyor; bu da metal kaplı makineyi ürkütücü derecede sessiz kılıyor. Bitişikteki iş yerlerine giren arabalar daha fazla gürültü yaratıyor, ancak Taha, cihazın yoğun bir şekilde çalıştığını göstermeye hazır. Saat sabah 9’u biraz geçmiş ve sıcaklık 32.22 derece Fahrenheit’in üzerindeyken, Taha yan taraftaki bir düğmeye basıp musluğu açıyor. İçilebilir gibi görünen berrak bir su akışı dışarı fışkırıyor.

Ne yazık ki, yasal sorumluluk nedenleriyle bu ürün satışa sunulmuyor. Ancak Taha, Atoco’nun MOF’larının hava kirliliğini toplamak üzere tasarlanmadığı için bunun damıtılmış suya eşdeğer olduğunu belirtiyor. Ürünü çalılara atarak Taha, klimalı bir konferans odasına çekiliyor ve burada şirketin yeni makinesine ilişkin vizyonunu anlatıyor.

Fotoğraf: Brian Kahn

“Endüstriyel atık ısının yaklaşık yüzde 70’i düşük kaliteli, kullanılmayan ve okyanuslara ya da havaya atılan ısıdır,” diyor. “Bu atık ısıyı teknolojimizi kullanarak temiz suya dönüştürürseniz, söz konusu olan trilyonlarca litre temiz su olur.”

Veri merkezleri, bu atık ısının giderek daha büyük bir kaynağı haline gelmekte. Tek bir tesis bile on binlerce ev kadar ısı yayabilmekte. İşletmeciler, bu ısıyı çevredeki ortama dağıtmak zorunda kalmakta ve böylece ısı adaları oluştururken, aynı zamanda çeşitli soğutma sistemleri için de masraf yapmakta.

Bu soğutma sistemlerinin çoğu da suya dayanmaktadır ve bazıları günde milyonlarca galon su tüketebilmektedir. Dolayısıyla Atoco’nun teknolojisi, veri merkezlerinin en büyük iki sorununu çözecek.

Taha, veri merkezlerinin atık ısıdan kurtulmak için büyük miktarda para harcadığını söylüyor. “Aslında biz bunu istiyoruz; buna ihtiyacımız var. Size suyu geri veriyoruz, yani soruna neden olan ürünün aynısını.”

Şirketin, altyapı eksikliği nedeniyle kamu hizmet kuruluşlarının bazen kamyonlarla su getirdiği kırsal topluluklara su ulaştırılmasına da yardımcı olmak istediğini söylüyor.

Bunu başarmak, her gün milyonlarca galon suya ihtiyaç duyan veri merkezlerine hizmet vermek bir yana, ölçek açısından büyük bir sıçrama gerektirecek. Şirketin otoparkında bulunan prototip, günde 300 litreye kadar su üretebilmekte. Atoco, veri merkezlerinin su üretmek için bir şebeke sistemi içinde birden fazla ünite kullanmasını öngörüyor ve günde 1.000 litreye kadar su üretebilecek ticari bir ürün üzerinde çalışıyor. Otoparktaki prototipi, 20 kilovatlık bir veri merkezinin sağladığı ısı eşdeğeriyle çalışıyor. Buna karşılık, hiper ölçekli veri merkezleri çok daha büyük boyutlarda olduğundan, bu durum hem bir fırsat hem de bir zorluk teşkil ediyor.

Atoco, ABD’deki ve Körfez İşbirliği Konseyi (GCC) üyesi ülkelerdeki ortaklarıyla birlikte şebekeye bağlı beş prototip deneme projesini hayata geçirdi. Şirket, ilk ürünü için bu yılın sonuna kadar sipariş almaya başlamayı umduğunu belirtiyor. Veri merkezlerinde bir pilot projenin hayata geçirilmesi konusunda büyük teknoloji şirketleriyle halihazırda görüşmelerde olduğunu açıklasa da, bu şirketlerin isimlerini veya müşterilerin bir ünite için ne kadar harcama yapacağını açıklamayı reddetti. Ancak bu alanda bir pazar oluşabileceğine dair işaretler var: Microsoft, Google ve Amazon Web Services, 2030 yılına kadar ‘su pozitif’ olmayı, yani kullandıklarından daha fazla suyu topluma geri kazandırmayı taahhüt etmiş durumda.

Atoco’nun ürünü, veri merkezleri ve diğer endüstriyel tesislerin yanı sıra jeotermal alanlar gibi bol miktarda doğal ısı kaynağının bulunduğu yerlerde de işe yarayabilir. Ancak Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı’nda (DARPA) MOF projelerinde (Yaghi’nin öncülük ettiği bir proje de dahil olmak üzere) çalışmış olan Cohen, MOF’ların inanılmaz bir potansiyele sahip olsalar da her yerde su erişimi için sihirli bir çözüm olmadıkları konusunda uyarıyor. Dışarıdan bir ısı kaynağı olmadan, en iyi tasarlanmış MOF’lar bile suyu sıkmak için enerjiye ihtiyaç duyuyor. Bu durum, özellikle kırsal bölgelerde uygulamayı zorlaştırabilir. Atoco’nun şebekeye bağlı sistemi bir çözüm sunabilir, ancak uzak bölgeler genellikle yetersiz enerji altyapısına sahip.

Taha, şirketin metrik ton başına 5 dolarlık seviyelendirilmiş maliyetle su üretebildiğini ve bunun da eski tuzdan arındırma tesisleriyle rekabet edebilmesini sağladığını belirtiyor. Ancak daha yeni tesisler, ton başına 2 dolarlık bir maliyetle, hatta bazı durumlarda daha da düşük bir maliyetle su sağlayabiliyor. Taha, Atoco’nun bu hedefe ulaşmasına hâlâ üç ila beş yıl kaldığını söylüyor.

MOF’lar da hala büyük ölçekte denenmemiş, en son teknoloji ürünler. Büyük teknoloji şirketleri, örneğin geleneksel kamu hizmetleri şirketlerine kıyasla risk almaya daha yatkın olsa da, Atoco’nun teknolojisinin işe yarayabileceğinin doğrulanması ve bu girişimin anlamlı miktarlarda su sağlayabilmek için ticari ünitelerinin üretimini genişletmesi zaman alacak.

Yine de, Atoco’nun teknolojisi şimdiden bazı inanılmaz zorlukları aşmayı başardı. MOF’ların kullanımı, Yaghi’nin de ifade ettiği gibi, herkesin kendi suyuna erişimini kontrol edebileceği bir dünyaya bizi çok daha yaklaştırıyor. Yaghi, çocukken Ürdün’de Filistinli bir mülteci olarak büyürken, iki haftada bir gelen su dağıtım kamyonu geldiğinde, ev halkının kullanması için elinden geldiğince çok kabı suyla doldurmakla görevli olduğunu anlatıyor.

“Bu deneyim, ‘kıtlığın değerini anlamanı sağlıyor’,” diyor. “Şimdi ise kıtlıktan bolluğa geçişten bahsediyoruz.”

Bu makale ilk olarak WIRED’da Brian Kahn ve Molly Taft tarafından yayınlanmış ve Mahmut Karslıoğlu tarafından İngilizceden çevrilmiştir.