Su ürünleri üretimindeki üretim metodlarının önemli bir modeli olan kapalı üretim sistemlerinin karşılaştığı en büyük sorunların arasında, yetiştirilen türün sürekli olarak ihtiyaç duyduğu miktarda oksijeni taşıyan suyun sağlanması sayılabilir. Bu sorunun çözümünde biyoreaktörler bizi doğru sonuca götürebilir mi?

Türkiye’de yada dünyanın herhangi bir yerinde, tatlı sularda su ürünleri üretimi yapan tesislerin planlama ve kurulum aşamasında tesise alınan suyun miktarının ve oksijeni yönünden kalitesinin beklenmedik durumlar karşısında değişebileceği göz önüne alınır ve çalışmalar bu yönde yapılır. Tahmin edilen beklenmedik şartlara örnek olarak kaynak suyunun kirlenmesi, kaynağa toksik madde bulaşması (zehirlenme) , tektonik hareketler (depremler) sonucu kaynak suyunun kesilmesi yada sıcaklığının değişmesi, akarsuyun yönünün başka tarafa kayması veya önünün tıkanması gibi doğa ve insan kaynaklı faktörler verilebilir. Üretimin devamlılığını aksatacak bu gibi durumlarda, üretim planlamasının içine acil bir eylem planı katılarak tesis kendini şartlar düzelene dek bir süre daha çevirebilir.

Suya erişimin yada suyun kullanımının mümkün olmadığı durumlarda balık yada diğer su ürünlerinin üretim tesislerine biyoreaktör denilen bir sistem dahil edilerek tesisin kendini idare etme süresinin uzatılabilmesi gelişen teknolojik şartlar altında yakın gelecekte mümkün görünüyor.

Bu yazının konusunu oluşturan biyoreaktörlerin oksijenlendirme için ile tasarlanan çeşitleri, içinde oksijenli solunum yapan, bitkilerle benzerlik gösteren, fotosentetik yapıdaki plankterlerin (alglerin) güneş enerjisi yardımıyla solunum yapmasının sağlandığı ve oluşan bu oksijence zengin suyun istenen yerde istenen amaçla kullanılmasını hedefleyen basit, verimli, yenilenebilir, sürdürülebilir ve çevreci ünitelerdir. Enerji kaynağı olarak en büyük enerji kaynağımız olan güneş kullanılır ve herhangi bir atık oluşturmadığı için son derece temizdir.

Üretim tesisine kolaylıkla entegre edilebilecek olan bu ünitelerden en iyi verimi almak için dikkat etmemiz gereken bir kaç kriter var.

  • Sterilizasyon: Biyoreaktörlerin uzun ömürlü ve istenen kalitede, uzun süre işlevini sürdürebilmesi için, reaktörün içinde bulunan sıvının steril tutulması beklenir. Reaktörün içinde oksijenli solunum yapan canlıları hasta eden yada onları tüketerek yaşayan predatörler (avcılar), bir süre sonra reaktörün içinde aşırı üreyerek sistemi etkisiz hale getirebilir.
  • İyi bir karıştırma mekanizması kurulmalı: Reaktörün işlevini tam olarak yerine getirebilmesi için, içindeki alglerin düzenli olarak yer değişiminin sağlanması gerekir. Çünkü birbirini gölgeleyen, ağırlığı sebebiyle dibe çöken yada çeşitli başka nedenlerle güneş ışığını yeteri kadar alamayan bireylerin oksijenli üretime katkısı git gide azalır ve sonunda da biter. Aktif olarak metabolizma faaliyeti gösteremeyen bireyler ortamdaki oksijenin azalmasına ve reaktörün işlevini günden güne yitirmesine neden olabilir.
  • Sıcaklığın kontrol altında tutulması: Sıcaklık, optimum düzeyde tutulduğu taktirde her ortamda iyi bir katalizör görevi görür. Hangi canlı için olursa olsun, metabolizmanın iyi şekilde çalışmasını sağlar ve vücut verimini arttırır. Fakat, biyoreaktörün direk olarak güneş ışığı ile temasta kalan kısımları bir süre sonra aşırı derecede ısınır ve canlıların yaşam tolerans aralıklarının üstüne çıkar. Bu aşamada, reaktörün içinde dönen suyun ya kendisinin yada çevresinin uygun ekipmanlarla soğutulma yöntemleri araştırılmalıdır.
  • Minimum viskozite: Kaba bir tabirle ‘yapışkanlık’ yada ‘sıvının aktığı yüzeye karşı gösterdiği direnç’ olarak tarif edilebilecek olan viskozitenin biyoreaktör içinde artması, oksijenli solunumun yapıldığı suyun kalitesinde bazı bozulmalara neden olur. Çünkü viskozitenin artması, akışkanlığı azalttığı gibi karıştırmayı ve eğer yapılıyorsa havalandırmayı da etkiler. Karıştırma ve havalandırma için gerekli olan enerji ihtiyacının artmasının yanında bu işlevlerin de tam olarak gerçekleşmesini engeller. Viskozitenin artmasına bağlı olarak meydana gelecen tabakalaşma ihtimali ve biyoreaktörün içindeki alglerin ölüm oranı artabilir.
  • Sürekli ve düzenli besin sağlama: Reaktörün içindeki canlılara düzenli besin sağlamak, üretimin sürekliliği için en önemli kriterlerin başında gelir. Besin hazırlanmasında dikkat edilmesi gereken en önemli şey, reaktörün içinde yer alan planktonun tükettiği besinlerin sağlanmasıdır. Bu, besinin içindeki aminoasit yada karbohidrat miktarının değişkenlik gösterebileceğini belirtir.  Eğer reaktör besinsiz kalırsa plankterlerin ölümünün gözlenmesi kaçınılmazdır. Reaktörün içindeki alglerin beslenmesini sağlamak için algleri iyi tanıyan bir su ürünleri mühendisi ile çalışmak gerekir.

Bu sistemler, talebe göre farklı boyutlarda, şekillerde ve yöntemlerle hazırlanabilir. Laboratuvar ortamında bir kaç litrelik beherler yada bidonlar kullanılarak üretilenlerden, endüstriyel boyutlardaki tiplerine kadar farklı çeşitleri vardır. Temel amacı ise aslında suyu oksijenlendirme değil suyun kalitesini ve içinde olması beklenen gazların / maddelerin daima aynı oranda tutulmasının sağlanmasıdır. Tüm sistem kontrol altında tutulabildiği için son derece güvenilir araçlardır. Mekanik yada dijital olarak sisteme ekstra bir kontrol biriminin daha dahil edilmesi, meydana gelebilecek aksaklıkların önlenmesi ve önlemlerin erkenden alınması için iyi bir güvenlik katmanıdır. Bu kontrol mekanizmaları, biyoreaktörde meydana gelen herhangi bir aksaklığın nerede ve nasıl meydana geldiğini, sonuçlarının ne olduğunu ve nasıl giderilebileceği konusunda bilgi edinmeyi sağlar, zamandan tasarruf edilerek sistemin daha kolay bir şekilde eski haline getirilmesine yardımcı olur.

Biyoreaktörler, özellikle tatlı sularda yapılan ve sürekli olarak bir kaynaktan su ihtiyacı duyan sistemlerin, ihtiyaç duyduğu özelleştirilmiş su kalitesi kriterlerini sağlamada, geleceğin teknolojileri arasında sayılabilir. Tesise düzenli olarak su almak yerine yada ihtiyaç duyulan miktardaki suyu kaynaktan kullanmak yerine arıtılarak yeniden oksijenlendirilmiş su kullanmak doğal kaynakların korunması için daha iyidir. Bununla birlikte, biyoreaktörlerin kurulumu, işletilmesi ve yüksek verimle çalışmalarının sağlanabilmesini sağlamak için de profesyonel bir su ürünleri mühendisinin desteğine ihtiyaç elbette ki var.

Tamamen kapalı ve 100% kontrollü olan bu sistemlerin çalışabilmesi için alglerin enerji çekebileceği bir kaynağa ihtiyaç var, o da güneş. Özellikle bol güneş alan ve güneşli gün sayısı fazla olan lokasyonlardaki reaktörlerin enerji kaynağı olarak güneşi tercih etmek ekonomik bir yatırımken bulutlu gün sayısı fazla olan yerlerdeki tesislerdeki biyoreaktörler için elektriğe yada manuel bir çevrime bağlı enerji kaynağı gerekli olabilir. Yatırım yapılırken bu maliyetlerin de göz önüne alınmasında fayda var.

Herşeye rağmen, tesislere alınan suyun tek işlevi elbette ki üretimi yapılan canlılara oksijen yada ihtiyaç duydukları diğer maddeleri sağlamak değil. Başta metabolik atıklar olmak üzere, hastalık etmenleri, virüsler, mantarlar, parazitler, yem artıkları ve hatta fazla sıcaklık gibi üretim prosedürünü negatif yönde etkileyecek etmenlerin ortamdan uzaklaşması gibi süreçler için kullanılan suyun yetiştiricilik ünitelerinden doğru bir şekilde uzaklaştırılmasının önemi büyük. Bizlerin araştırması gereken asıl konu, kullanarak kirlettiğimiz suyu tekrar nasıl temiz ve yeniden kullanılabilir hale getirebileceğimiz…