Mühendislik programlarında sürdürülebilirlik

Prof. Dr. Fevzi Yılmaz

Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi  

Dünyamızı korursak, kaynaklarını doğru ve adaletli kullanırsak merhametli birey olarak sürdürülebilir bir çevre inşa etmiş oluruz. Çevre problemleri ele alınırken sonuçlarından çok oluşum sebeplerine bakmalıyız. Örneğin tarım arazilerinde gübre çok kullanılıyor şikâyetnamesi yerine toprak yapısına göre kilometre kare başına kaç kilo gübre kullanılmalı sorusunu sormalıyız. Unutulmamalıdır ki, küresel ekonomik sistem tarafından yönlendirilen küresel tarım sistemi yanlış ve yanlı karar verebilir. Kararlarımızı ve eylemlerimizi bilim ve ahlakın süzgecinden geçirmek zorundayız.

Yerküre kaynaklarını kontrollü kullanmamız, çevresel bozulma ve yoksulluğu alt etmeye dönük mesajları da içermelidir.  Yoksul insanlarının ihtiyaçlarını karşılamanın oluşturduğu çevresel baskı ve yük, en zengin yüzde 4'lük kesimin yarattığı çevresel baskıya kabaca eşittir.  Problem, yerküre kaynaklarının varlıklı uluslarca aşırı tüketilmesi ve obur yaşam nedeniyle çevrenin aşırı kirletilmesidir. Zenginler, kısaca kuzey kuşak ülkeleri kaynakların kullanım oranlarını azaltarak gezegenimizin korunmasını sağlayabilir ve bunu yaparken vatandaşlarına iyi yaşam şartları da sunabilir. Yerküre kaynaklarını aşırı tüketmek demek, gelecek kuşakların hakkını bugünden gasp etmek, kendi insanına da hukuksuz ve adaletsiz davranmak demektir.  

Mühendislik programlarını, teknolojik gelişmeler, hızlanan inovasyon, toplumsal ve bireysel talepler yönlendirmektedir. Mühendislik programlarında bu unsurlara ilave olarak sürdürülebilirlik konularına da yer verilmelidir. Mühendislik programlarının sürdürülebilirliği, programları etkileyen unsurlar ve sürdürülebilirlik konuları bu çalışmanın ana temasıdır.

Altı temel unsur

Gelecek yıllarda ülkeleri ve bireylerin yaşamlarını aşağıda verilen altı unsurun sürdürülebilirlik boyutuyla beraber etkileyeceği düşünülmektedir. Örneğin günümüzde uzağı yakın yapan teknolojilerin (dijitalleşme) kullanımı sürdürülebilirlik bakımından çok olumludur; diğer yandan dijitalleşmenin aygıtı mobil cihazların (akıllı telefon gibi) kendisi toksik bileşenleri (kurşun, cıva, kadmiyum, arsenik ve yanma geciktiricileri) nedeniyle bir o kadar sorgulanmaya muhtaçtır. Altı gelişmenin kattıkları ve kaybettirdikleri iyi etüt edilmelidir: 

a) Hızlı şehirleşme

Şehirlerimizin büyüme, iklim ve çevre bağlamında zorlukları vardır. Küresel ısınma kaynaklı iklim değişikliği ve obur tüketim eksenli çevre kirliliği, ekodost yaklaşımlarla düşürülmelidir. Artan karayolu ve hava yolu trafik yükünü şehirlerimiz taşıyamamaktadır. Gelecekte ulaşım ve lojistikte yeraltı yapıları özellikle tüneller önemli olacaktır. Otonom e-araçlar ve tünel mühendisliği en hızlı gelişen alan olacaktır. Kazısız teknolojilerle (KT) yeraltı yapıları da inşa edilebilecek ve üst yapılarla birlikte tarihi eserler de korunabilecektir. Akıllı şehirler, enerji interneti ve dijital dönüşüm eksenli eylemler gelen yıllarda şehirleri biçimlendirecektir. 

 b) Demografinin değişmesi

İç kargaşa, kuraklık ve fakirlikten dolayı göçlerin artması ülkeleri melezleyecektir. İki unsur öne çıkacaktır. Gelenlerin getto oluşturmaları ve gittikleri ülke ile ve değerleri ile uyuşamamaları. İkinci unsur kabul eden ülkede milliyetçi duygularla yeni gelenlere zorluk çıkarılmasıdır. İç göç, AB içi göç ve Ukraynalıların göçüne çok tolerans gösteren batı ülkeleri, Afrika ve Güney Asyalı göçmenlere karşı ise çok acımasız davranmaktadır. Bugün de yaşanan bu gerçeklik giderek artan işgücü ihtiyacı nedeniyle kabul eksenli çözüme evrilecektir. Mavi yakalı çalışanlara (kas gücü) sağlanan teşvikler ve ücretler şaşırtacaktır.

c) Nüfusun yaşlanması

Yaşlanan nüfus ve yaş ortalamasının artması, yaşlı bakım ve sağlık desteği gereksinimi önemli hale getirecektir. Yapay zeka destekli tıp, “tek tip” tedaviyi tarihe gömerek, kişiye özel tedaviler, terapiler ve ilaçlar önerebilmektedir. Doğrudan sağlığı etkileyen cihazlar (kalp pilleri, solunum cihazları, diyaliz cihazları, muhtelif protezler) ve dolaylı yönden insan sağlığını etkileyen cihazlar (MR, röntgen, tomografi) ve tele-tıp (uzaktan takip ve tedavi) uygulamaları özellikle yaşlılarda önemli bir açılım olacaktır. Zengin uluslar artan yaşlı nüfus nedeniyle doğan iş gücü açığını nasıl kapatacaklardır? Robotlarla mı? Göçmen işçilerle mi? Göçmen işçiler yaşlı bakım gibi alanlarda açığı kapatacaklardır. Tekrarlı ve otomatik işlerde robotlar baskın olacaklardır. 

d) Hiper küreselleşme

Bireylerin ve ülkelerin birbirine istem dışı da olsa muhtaç olmaları ve bağlanmaları gerçeği yaşanacaktır. Dünyanın ortak yazgısı ve derdi nedeniyle ülkelerarası işbirliği zorunlu olacaktır. Ekonomik anlamda ülkelerarası ticarette daralma veya bloklaşma yaşanırken, bireylerin birbiri ile iletişim ve etkileşime geçmeleri artacaktır. Yalnız bireyler değil, küresel şirketler ve uluslararası / bloklar arası oluşumlar birbirlerine daha çok bağlanacaktır. Bu bağ, büyük ölçüde, dijital teknolojiler sayesinde akrandan akrana (P2P), işten işe (B2B) ve makineden makineye (M2M) şeklinde kurulacaktır.

e) Hızlanan inovasyon

Veri bilimi ve yapay zeka önümüzdeki yıllarda otomatik sistemleri otonom sistemlere evirecektir. Bu asır sonlanmadan önce herkesin garajında bir otonom araç, herkesin evinde/işyerinde birçok fonksiyonlu robotun olması şaşırtıcı olmayacaktır. Bankalar üstü kripto hesap sahipliği daha yakın zaman beklentisidir. Kısaca iş ve ilişkilerde sanal ögeler (sanal ikiz ve bitcoin gibi) önem kazanacaktır. 

f) Dijital yaşam

Dijitalleşme, her şeyin ölçülmesi ve sayılarla (veri) ifade edilmesini kapsamaktadır.  Büyük Veri (BV) hızla akan bir nehir gibidir, hiç durmayan ve artan enformasyon olarak da tanımlanabilir. Endüstri 4.0 akıllı ve bağlantılı ürün (endüstriyel internet) ve hizmetler harmonisini (entegrasyonu) kapsar. Burada öğrenen, ağa bağlı, adaptif üretim sistemleri vardır. Seri üretim de evrilmeye başlamış ve modüler üretim ile kişiye özel yaklaşımlar öne çıkmıştır. Gelecekte internet barındırmayan ürün kalmayacaktır. Akıllı cihazlar ve sistemler öte fonksiyonlar içermekte ve bireyi tutsak yapmaktadır. 

Sürdürülebilirlik

Sürdürülebilirlik, doğal çevreyi tahrip etmeden veya bozmadan temel insan ihtiyaçlarını karşılamak için yerel ve küresel çaba içinde olmak demektir. Bu bağlamda kaynakların adaletli paylaşımı yanında az tüketme, az kaynak kullanma, az çöp biriktirme, geri dönüşümü önemseme ve havayı az kirletme eylemleri de sürdürülebilirlikle ilişkilidir. Sürdürülebilirliği besleyen birkaç mühendislik alt kümesi: a)Endüstriyel Simbiyoz (Birinin atığı diğeri için hammadde), b)Döngüsel Ekonomi (Üretim, kullanım ve imha süreci yerine devamlı dönüşüm), c)Ürün Pasaportu (Malzeme Kimliği, karbon ayakizi gibi). Kümelere sırasıyla örnekler: i)Yıkılan konut inşaat molozlarının yol kenarı bariyer gibi öğelerde kullanımı, ii)İçecek kutularında bulunan alüminyum metalinin toplanarak ergitilmesi ve tekrar kutu olarak yılda altı kere doğması ve iii) Ömrü dolan e-otomobil parçalarının (batarya dahil) kodlanmış malzemelerinin geri dönüştürülerek yeni doğacak araçta kullanılması.

12 bin yıllık göreceli ılıman olan Holosen Jeolojik Çağından uzaklaşmaktayız. İnsanoğlunun yerküre sistemini (atmosfer, hidrosfer, jeosfer, biosfer, kriosfer) etkilemesiyle ilişkili olan Antroposen Jeolojik Çağa doğru sürüklenmekteyiz.  Atmosfere iklim değişikliğine yol açan karbondioksit emisyonu (karbon ayakizi), hidrosfere ham su kullanımı (yüzey ve yeraltı), jeosfere aşırı tüketilen yeraltı maden ve enerji kaynakları, biosfere fosfor ve azot yüklü biyokimyasal akış, kriosfere buzulların erimesi örnek verilebilir. İlave olarak ekolojik ayakizi (toprak sistem değişikliği), malzeme ayakizi (beton ve seramik atıklar gibi), ekosistem bütünlüğü ve alanı (şehirdeki doğal toprak oranı gibi)  ve aeroseller ve tozlar (2,5 mikrometre altı partiküller gibi) için sınır değerler konmalı ve takibe alınmalıdır. Sınır değerler yer küre sisteminin sürdürülebilirliği için güvenli olabilir. İnsan sisteminin sürdürülebilirliği için  güvenli ve adaletli ikinci bir sınır değer öngörülebilir. Her iki sınır değer (güvenli, güvenli ve adaletli) altında kalma sürdürülebilir olmaktır. Güvenli sınır değer yerkürenin kendini dengeleyebildiği Holosenik değişimleri kapsayıp canlı yaşam fazla etkilenmez. İklim değişikliği ve aşırı meteorolojik olaylardan dolayı küresel veya bölgesel boyutta 10 milyonlarca kişi etkileniyorsa (ölüm, gelir kaybı, göç zorunluluğu, gıda-su-beslenme güvenliğinin kalkması, kronik hastalık, yaralanmalar, beslenememe) güvenli ve adaletli sınır değer koyma zorunluluğu gerekebilir. Bir örnek: İklim değişikliği panellerinde endüstri öncesinden 2050’ye atmosferdeki sıcaklık artışı 1.5 derece ile sınırlandırılmıştır. 1.5 derece yerküre sistemi için güvenli değer olarak alınabilir ve aşılma sorun oluşturur. Bu sınır değer dünyayı ve bazı coğrafyalardaki insanları göreceli olarak emniyette tutar. Bilim çalışanlarınca öne sürülen sıcaklık artışı bugün itibariyle 1,2 derecedir. Bu artış onmilyonlarca insanı sıcaklık ve rutubet etkisiyle öldürüyor veya çalışamaz yapıyor. Sahillerde yaşıyan milyonlar ilave olumsuzluklar altında kalmaktadır. Bu bölgesel problemden dolayı güvenli ve adil sınır 1 derecelik artış şeklinde olmalıdır. Bu değeri sağlamak ve sürdürülebilir kılmak mevcut iklim politikalarıyla çok zor olacaktır.  

Güvenli, güvenli ve adaletli sınırlara örnekler: Şehir ve zirai alanın her kilometre karesinin %20-25’i doğal veya yarı doğal olarak korunmalıdır. Sağlıklı su, karbon ve besin zincirleri için şehirler dahil yerküre yüzey alanının % 50-60’ı bozulmamış ekosisteme dahil edilmelidir. Okyanusların % 50-60 oranı doğal olarak kalmalıdır. Karalardaki yüzey akar suyunun aylık akış azalması %20’nin altına düşmemelidir. Aeroseller ve ince partiküller (-2,5 mikrometre) için güvenli ve adaletli sınır 15 mikrogram/metreküp olarak alınmalıdır. Yılda 57 teragram (1 Teragram=1milyar kg) azot sınır miktarı yeraltı suyunu kontamine etmeyeceğinden güvenli ve adaletli sınır değerdir.

Yukarıda verilen sürdürülebilirlikle ilgili sayısal limitler, toplamı 50’yi bulan araştırmacılar tarafından bulunmuş ve geçen yıl Nature Dergisi’nde yayınlanmıştır (v:619, p:102-117, 2023). İngiltere Mühendislik Profesörleri Konsülü (EPC) ile SIEMENS ortaklaşa sürdürülebilirlik ağı oluşturmuştur. Bu ağ, “Eğitim-araştırma teknolojiyi yönetir, teknoloji ise sürdürülebilirliğe yol açar.” özdeyişi ile mühendislik programlarına “sürdürülebilirlik” derslerini ilave etme veya sürdürülebilirlik konularını mevcut derslere monte etme çalışması yapmaktadır. Ana başlıklar; net sıfırlı gelecek, mukayeseli hedefler, kanıtları haritalama, kesin yaklaşımlar ve ölçütler, disiplinler arası platformlar, homojenleştirmesiz eğitim, doğal orman ortamında etkinlik ve öğrencilerle endüstriyi dinleyerek en iyi pratiklerin toplandığı sepetin oluşturulmasıdır. 

Sonuç:

Üniversiteler çevre sağlığı, insan sağlığı ve sürdürülebilirlik eksenli konularda topluma öncülük etmelidir. Özellikle sürdürülebilirlik konuları, 4. Nesil Sosyal Sorumluluk Üniversite anlayışının ana öğesidir ve bu faza değer katmaktadır. Aşırı hırsla beslenen, yağmacılık ve fırsatçılık dolu girişimler sürdürülebilir değildir. Yerküre kaynaklarının ürüne dönüştürülmesinde, kullanımında ve fonksiyonunun sonlandırılmasında teknolojik süreçler sürdürülebilirlik gözetilerek yönetilmelidir. Teknolojiyi yöneten mühendisler, malzeme ve enerjiyi insanlığın yararına sunarken doğal çevreyi tahrip etmemeli veya bozmamalıdır. Temel insan ihtiyaçları karşılanırken diğer canlı ve cansız varlıkların haklarını gözetmek anlamı taşıyan sürdürülebilirlik konusu ve kapsamı önemsenmeli ve mühendislik programlarına yerleştirilmelidir. Programlar ihtiyaçlara göre tasarlanmalı, her anlamda sürdürülebilir olmalı ve belirli aralıklarla revize edilmelidir.