Uluslararası Uzay İstasyonu’nda Geri Dönüşüm Nasıl Yapılıyor?

Çoğunlukla altı ay süren görevleri boyunca Dünya’dan uzakta kalan astronotlar, su ve hava gibi temel ihtiyaçlarını karşılamak için ISS’nin özel sistemlerinden yararlanıyor.

Astronotlara görev süreleri boyunca yetecek kadar su ve hava uzay araçlarıyla istasyona taşınabilir ancak istasyonda yeterli saklama alanı bulunmadığı için bu uygulanabilir bir çözüm değildir. Bu soruna çözüm bulmak için ISS mühendisleri istasyonda su ve hava döngüsünü sağlayan sistemler geliştirmiş. Bu sistemler suyu %90 oranında, havayı ise %40 oranında geri dönüştürebiliyor. Peki, bu sistemler nasıl çalışıyor?

İstasyonda hava ve su döngüsünü sağlayan üç sistem bulunuyor: su geri dönüşüm sistemi, sabatier sistemi ve oksijen üretim sistemi.

Su geri dönüşüm sistemi iki düzenekten oluşur. Bunlar idrar işleme düzeneği ve su işleme düzeneğidir. İlk aşamada istasyonda açığa çıkan idrar ince borularla idrar işleme düzeneğine aktarılır. İdrar işleme düzeneğinin içinde basınç düşüktür. Bu nedenle suyun kaynama noktası düşer ve idrardan buharlaşarak ayrılır.

Buharlaşan su arıtma işleminin sonraki aşamaları için su işleme düzeneğine gönderilir. Bu düzenekte kirletici özellikteki diğer gazlardan ve katı parçacıklardan arındırılan su yüksek sıcaklıklara ısıtılarak içindeki mikroorganizmaların yok edilmesi sağlanır.

ISS sistemleri neredeyse tam kapalı bir döngü oluşturur.

İçindeki kirleticilerden tamamen arındırılan suya elektrik iletkenliği testi uygulanır. İçinde kirletici bulunan suyun elektrik iletkenliği arttığı için saf suyun iletkenliği düşüktür. Bu nedenle arıtma işlemi tamamlanan su, elektrik iletkenlik testini geçerse mürettebatın kullanımına tekrar sunulmak üzere su tankında depolanır. Astronotlardan çıkan ter de havalandırma yoluyla su geri dönüşüm sistemine aktarılır. Su geri dönüşüm sisteminden elde edilen suyun bir kısmı ise astronotlara oksijen sağlaması için oksijen üretim sistemine gönderilir.

Oksijen üretim sistemi de iki düzenekten oluşur. Bunlar oksijen üretim düzeneği ve güç destek ünitesidir. Oksijen üretim sisteminde su geri dönüşüm sisteminden gelen su elektroliz yöntemiyle oksijen (O₂) ve hidrojen (H₂) moleküllerine ayrıştırılır. Elde edilen oksijen kabin atmosferine dağıtılırken, hidrojen sabatier sistemine aktarılır. Elektroliz için gereken güç ise güç destek ünitesinden sağlanır.

ISS’de solunum sonucu açığa çıkan karbondioksit (CO₂) havalandırma yoluyla sabatier sistemine aktarılır. Burada karbondioksit ve oksijen üretim sisteminden gelen hidrojen 400°C’de tepkimeye girer ve su (H₂O) ve metan (CH₄) gazı oluşur. Metan gazı istasyondan dışarı atılırken oluşan su, su geri dönüşüm sistemine iletilir.

Dünya genelinde kullanılan günlük su miktarı ülkeden ülkeye değişiyor. Örneğin kişi başı günlük su tüketimi Kuzey Amerika’da ortalama 400 litreyken, Avrupa’da ortalama 200 litre, Afrika’da Sahra Çölü’nün güneyinde kalan ülkelerin çoğunda bu değer 10-20 litreye kadar düşüyor. Türkiye’de bir insanın su içmek, yıkanmak, el yıkamak veya diş fırçalamak gibi ihtiyaçları için kullandığı günlük su miktarı ise ortalama 217 litre.

ISS’deki geri dönüşüm sistemi sayesinde astronotların günlük su tüketim miktarı ise yaklaşık 11 litreye karşılık geliyor.

Kaynaklar:

• https://www.popsci.com/how-iss-recycles-air-and-water/
• https://www.nasa.gov/centers/marshall/pdf/104840main_eclss.pdf
• https://www.nasa.gov/pdf/146558main_RecyclingEDA(final)%204_10_06.pdf
• https://www.nasa.gov/vision/earth/everydaylife/jamestown-needs-fs.html
• https://www.rwcc.nsw.gov.au/save-water/average-water-usehttp://www.worldwatercouncil.org/fileadmin/wwc/Library/WWVision/Chapter2.pdf