Küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık %2.5'inden sorumlu olan havacılık endüstrisi, tarihinin en büyük sınavını veriyor: 2050 Net Sıfır (Net Zero) Hedefi. Ancak tonlarca ağırlığındaki metal kuşları yerçekimine karşı uçururken fosil yakıttan vazgeçmek veya emisyonu sıfırlamak, geleneksel mühendislik sınırlarını zorluyor.
Çözüm, devasa uçakların motorlarında değil, o motorları oluşturan atomların diziliminde yatıyor. Nano malzemeler, havacılıkta karbon ayak izini küçültmek için geliştirilen en etkili silahımız. İşte mikroskobik teknolojinin makroskobik çevre etkisi.
Havacılıkta altın kural şudur: Uçak ne kadar hafifse, o kadar az yakıt harcar. Geleneksel alüminyum gövdeler artık sınırlarına ulaştı. Sahneye Karbon Nanotüpler (CNT) ve Grafen takviyeli kompozitler çıkıyor.
Nano-Güç: Çelikten 100 kat güçlü ama 6 kat hafif olan bu malzemeler, uçak ağırlığını %20'ye kadar azaltabilir.
Çevresel Etki: American Airlines'ın verilerine göre, bir uçaktan sadece 1 kilogramlık ağırlık atmak, yılda yaklaşık 53.000 litre yakıt tasarrufu sağlıyor. Nano kompozitlerle tonlarca ağırlık tasarrufu yapıldığını hayal edin; sonuç, atmosfere salınmayan binlerce ton karbondioksittir.
Jet motorlarının verimliliği termodinamik bir yasaya bağlıdır: Yanma odası ne kadar sıcak olursa, yakıt o kadar verimli (tam) yanar ve atık gaz o kadar azalır. Ancak metaller belirli bir sıcaklıktan sonra erir.
Nano Çözüm: Motor türbin kanatları, nano yapılı Termal Bariyer Kaplamalar (TBC) ile kaplanır. Bu seramik bazlı nano katmanlar, motorun erime noktasına ulaşmadan çok daha yüksek sıcaklıklarda çalışmasını sağlar.
Sonuç: Daha az yakıtla daha fazla itiş gücü ve yanmamış hidrokarbon atıklarında dramatik düşüş.
Uçaklar havada süzülürken hava molekülleriyle sürtünür (drag). Bu direnci kırmak için motorlar sürekli güç harcar. Ayrıca gövde üzerindeki kir, buz veya böcek kalıntıları sürtünmeyi artırır.
Köpekbalığı Derisi (Shark Skin) Teknolojisi: Doğadan ilham alan nano-dokulu yüzeyler, hava akımını pürüzsüzleştirir.
Lotus Etkisi: Süper-hidrofobik (su ve kir itici) nano kaplamalar sayesinde uçaklar kirlenmez. Temiz ve pürüzsüz bir yüzey, sürtünmeyi %1-2 oranında azaltsa bile, uzun menzilli uçuşlarda tonlarca yakıt tasarrufu demektir.
Geleceğin sıfır emisyonlu uçakları elektrik veya hidrojenle çalışacak. Ancak mevcut piller çok ağır, hidrojen tankları ise sızıntı riski taşıyor.
Nano-Piller: Nano silikon anotlar, pillerin enerji yoğunluğunu artırarak elektrikli uçakların menzilini uzatıyor.
Hidrojen Depolama: Grafen takviyeli nano tanklar, en hafif gaz olan hidrojeni yüksek basınçta güvenle ve sızdırmadan depolayarak hidrojenli havacılığın önünü açıyor.
Nano malzemeler, havacılık endüstrisine "lüks" bir teknoloji değil, gezegenin geleceği için bir "zorunluluk" sunuyor. Daha hafif, daha verimli ve daha temiz uçaklar hayal değil; şu an laboratuvarlarda üretilen nano tozlarla gerçeğe dönüşüyor.
Havacılıkta karbon ayak izini silmek, devasa adımlarla değil, nanometre boyutundaki adımlarla mümkün olacak.
