İleri Osmoz

İleri osmoz (FO), harici bir hidrolik basınç uygulanmaksızın, su moleküllerinin daha düşük osmotik basınca sahip bir besleme çözeltisinden, daha yüksek osmotik basınca sahip bir çekme çözeltisine (sürücü çözelti) yarı geçirgen bir membran boyunca taşındığı, osmotik olarak yönlendirilen bir membran işlemidir.^[1] Bu süreç, osmotik basınç gradyanının birincil itici güç olarak hizmet ettiği, beslemeden gelen çözünen maddeleri reddederken seçici su geçişine izin veren doğal osmoz olgusuna dayanır.^[2] Osmotik direncin üstesinden gelmek için yüksek basınçlı pompalar gerektiren ters osmozun (RO) aksine, FO ortam basıncı altında çalışır, bu da enerji tüketimini ve membran kirlenmesini potansiyel olarak azaltır.^[3]

FO’nun temel bileşenleri arasında ince film kompozit (TFC) veya selüloz asetat membran, konsantre bir çekme çözeltisi (örneğin, NaCl veya amonyum bikarbonat gibi termolitik çözünenler) ve bir besleme çözeltisi bulunur; su akısı, membran özelliklerine ve çekme çözeltisi konsantrasyonuna bağlı olarak tipik olarak 6 ila 32 L/m²·sa aralığındadır.^[3] FO’daki temel zorluklar, etkili osmotik itici gücü %80’den fazla azaltabilen iç konsantrasyon polarizasyonunu (ICP) ve çekme çözeltisinden besleme çözeltisine ters çözünen madde difüzyonunu içerir; bu durum, gelişmiş seçicilik ve akı için nanomalzemeler veya akuaporinler içeren gelişmiş membran tasarımlarını gerektirir.^[1] Termal ayırma veya nanofiltrasyon gibi düşük enerjili yöntemlerle çekme çözeltisinin rejenerasyonu (geri kazanımı), kapalı döngü işletimi ve maliyet etkinliği için esastır.^[2]

FO, 1960’lardan beri araştırılmaktadır; ticari membranlar 2000’lerin başında Hydration Technology Innovations (HTI) gibi şirketlerden ortaya çıkmış ve son gelişmeler, gelişmiş verimlilik için FO’yu mikrobiyal reaktörler veya basınç geciktirmeli osmoz ile entegre eden hibrit sistemlere odaklanmıştır.^[1] Önemli uygulamalar arasında su tuzunu giderme (%95-99 tuz reddi sağlayan), atık su arıtımı (örneğin, tetrasiklin gibi ortaya çıkan kirleticilerin %99’dan fazlasının giderilmesi), gıda işleme (örneğin, %99,97’den fazla ret ile peynir altı suyu susuzlaştırma) ve endüstriyel atık sulardan ağır metal ekstraksiyonu gibi kaynak geri kazanımı yer almaktadır.^[3] Bu kullanımlar, FO’nun özellikle enerji kıtlığı olan bölgelerde sürdürülebilir su yönetimindeki potansiyelini vurgulamaktadır, ancak ekonomik uygulanabilirlik, hibrit konfigürasyonlarda 0,25–0,3 kWh/m³ kadar düşük genel enerji kullanımına ulaşmak için çekme çözüneni geri kazanımının optimize edilmesine bağlıdır.^[2]

Temeller

Tanım ve İlkeler

İleri osmoz (FO), su moleküllerinin, sadece ortaya çıkan osmotik basınç gradyanı tarafından yönlendirilerek, daha düşük osmotik basınca sahip bir besleme çözeltisinden yarı geçirgen bir membran boyunca daha yüksek osmotik basınca sahip bir çekme çözeltisine kendiliğinden geçtiği, osmotik olarak yönlendirilen bir membran ayırma işlemidir. Ultrafiltrasyon veya ters osmoz gibi basınç güdümlü süreçlerin aksine, FO uygulanan hidrolik basınç olmadan çalışır ve dengeye ulaşmak için suyun daha yüksek çözünen konsantrasyonuna sahip bölgelere doğru hareket etme doğal eğilimine dayanır. Bu süreç, sonraki bir adımda seyreltilmiş çekme çözeltisinden yüksek saflıkta suyun çıkarılmasını sağlayarak, FO’yu su arıtma gibi uygulamalar için uygun hale getirir.

FO’nun temel ilkesi, su taşınımı için itici güç görevi gören osmotik basınç farkıdır (Δπ). Osmotik basınç (π), çözünen maddelerin varlığından kaynaklanan bir çözeltinin koligatif özelliğini temsil eder ve van ‘t Hoff denklemi ile nicelendirilir:

$$ \pi = iCRT $$

Burada i van ‘t Hoff faktörünü (çözünen molekül başına etkin parçacık sayısı), C çözünen maddenin molar konsantrasyonunu, R evrensel gaz sabitini (8,314 J/mol·K) ve T Kelvin cinsinden mutlak sıcaklığı temsil eder. İdeal seyreltik çözeltiler için türetilen bu denklem, artan çözünen konsantrasyonunun veya sıcaklığın osmotik basıncı nasıl artırdığını ve böylece FO sistemlerindeki itici gücü nasıl güçlendirdiğini göstermektedir.

FO’nun merkezinde, suyun hızlı difüzyonuna izin verirken osmotik gradyanı korumak için çözünen maddeleri ve diğer kirleticileri büyük ölçüde reddeden membranın seçici geçirgenliği yer alır. Ancak, pratik su akısı genellikle konsantrasyon polarizasyonu etkileriyle azalır: dış konsantrasyon polarizasyonu (ECP), membran-çözelti arayüzlerinde çözünen madde birikimi veya tükenmesinden kaynaklanır; iç konsantrasyon polarizasyonu (ICP) ise membranın gözenekli destek tabakasında meydana gelir, burada biriken çözünen maddeler aktif ayırma tabakası boyunca etkili osmotik itici gücü azaltır. Bu fenomenler, akı sınırlamalarını hafifletmek için membran mimarisinin önemini vurgulamaktadır.

Altta yatan osmoz olgusu, ilk kez 1748’de Fransız fizikçi Jean-Antoine Nollet tarafından sistematik olarak gözlemlenmiştir; Nollet, suyun alkol ve suyu ayıran bir domuz mesane zarından geçtiğini fark etmiş ve bu seçici geçirgenliği tanımlamak için “osmoz” terimini kullanmıştır. Osmoz yüzyıllardır incelenmesine rağmen, mühendislik gerektiren bir süreç olarak ileri osmoz kavramı, sentetik membranlar kullanılarak tuz giderme potansiyeline odaklanan ilk araştırmalarla 1960’larda ivme kazanmıştır.

Tarihsel Gelişim

Osmoz olgusu ilk olarak 1748’de Fransız fizikçi Jean-Antoine Nollet tarafından, farklı konsantrasyonlardaki çözeltileri ayıran bir hayvan mesanesinden suyun geçtiğini gözlemlemesiyle gösterilmiş ve osmotik süreçler için temel gözlem yapılmıştır.^[4] 19. yüzyılda Alman botanikçi Wilhelm Pfeffer, bakır ferrosiyanürden yapılmış yarı geçirgen membranlar kullanarak osmotik basıncı ölçme yöntemleri geliştirerek, osmotik akışa karşı koymak için gereken basıncı nicelendirmiş ve sonraki membran teknolojileri için temel ilkeleri oluşturarak osmoz anlayışını ilerletmiştir.^[5]

20. yüzyıl, osmozun pratik ayırma süreçlerine uygulanmasına tanık oldu; Sidney Loeb ve Srinivasa Sourirajan 1964’te, başlangıçta ters osmoz için olan ancak ileri osmoz (FO) membran tasarımı için temel oluşturan, yüksek akılı su taşınımını sağlayan asimetrik selüloz asetat membran yapısının patentini aldılar.^[6] FO’nun erken uygulamaları 1966’da Popper ve arkadaşlarının bir diyalizör düzeneğinde içecek konsantrasyonu için kullanımını göstermesiyle ortaya çıktı.^[7] 1972’de B.S. Frank, membranlar boyunca su ekstraksiyonunu kolaylaştırmak için besin açısından zengin çekme çözeltileri kullanarak deniz suyu tuzunun giderilmesi için bir FO sürecinin patentini aldı.^[8] Bunu 1975’te, Richard E. Kravath ve James A. Davis’in, hipertonik glikoz çekme çözeltisi ve selüloz asetat membranlar kullanarak deniz suyundan tatlı su çıkarmanın fizibilitesini gösterdiği ve uygulanabilir tuz reddi sağladığı, FO tuz giderme üzerine yayınlanan ilk çalışma izledi.^[9] 1980’ler, John E. Cadotte ve meslektaşları tarafından 1981’de bildirildiği üzere, osmotik süreçler için seçiciliği ve akıyı iyileştiren, arayüzey polimerizasyonu yoluyla ince film kompozit (TFC) membranların geliştirilmesiyle daha fazla ilerleme getirdi.^[3]

Milenyumun başından itibaren FO, tuz gidermede küresel enerji verimliliği endişeleriyle yönlendirilen ayrı bir alan olarak ortaya çıktı ve enerji yoğun ters osmoza alternatif olarak düşük basınçlı osmotik yöntemlere yönelik araştırmaları yeniden canlandırdı.^[3] Önemli bir ticarileşme kilometre taşı, 2002 yılında Hydration Technology Innovations’ın (HTI), 2005 yılına kadar afet yardım senaryolarında kullanılan kendi kendine hidratlanan paketler de dahil olmak üzere, acil içme suyu üretimi için asimetrik selüloz triasetat FO membranlarını tanıtmasıyla gerçekleşti.^[10] 2010’lar, Ngai Yin Yip ve Menachem Elimelech tarafından 2010 yılında tasarlanan, iç konsantrasyon polarizasyonunu en aza indiren ve su akısını artıran yüksek performanslı poliamid bazlı tasarım gibi, FO için özel olarak üretilmiş TFC membranlarında önemli gelişmelere sahne oldu.^[11] 2010’larda ABD Enerji Bakanlığı fonları, çekme çözeltisi geri kazanım teknikleri ve sürdürülebilir su arıtımı için hibrit sistemler dahil olmak üzere FO yeniliklerini destekledi.^[12]

Süreç Mekaniği

İtici Güç ve Çekme Çözeltileri

İleri osmozda (FO), birincil itici güç, besleme çözeltisi ile daha konsantre bir çekme çözeltisi arasındaki osmotik basınç farkıdır (Δπ); bu fark, önemli bir hidrolik basınç uygulanmasına gerek kalmaksızın yarı geçirgen bir membran boyunca kendiliğinden su taşınımını tetikler.^[13] Yüksek dış basıncın osmotik direnci yendiği ters osmozun aksine, FO bu doğal gradyana dayanır ve net itici güç Δπ – ΔP olarak ifade edilir; burada ΔP, membran üzerindeki minimum hidrostatik basınç farkını temsil eder.^[14] Bu yapılandırma enerji taleplerini azaltır ancak etkili Δπ’yi korumak için konsantrasyon polarizasyonu etkilerinin dikkatli bir şekilde yönetilmesini gerektirir.^[15]

Çekme çözeltileri, su akısını en üst düzeye çıkarmak için yüksek osmotik basınca, iç konsantrasyon polarizasyonunu en aza indirmek için düşük viskoziteye, güvenli uygulamalar için toksik olmamaya ve uygun maliyetli geri dönüşümü sağlamak için kolay yenilenebilirliğe sahip olmalıdır.^[13] Yaygın örnekler arasında, yüksek çözünürlükleri ve çoklu iyonlara ayrışmaları nedeniyle yüksek osmotik basınçlar sağlayan sodyum klorür (NaCl) ve magnezyum klorür (MgCl₂) gibi inorganik tuz çözeltileri bulunur.^[15] Amonyum bikarbonat (NH₄HCO₃) oluşturan amonyak-karbondioksit (NH₃-CO₂) sistemi gibi termolitik çekme çözeltileri, termal geri kazanım için uçuculuk sunarken, 2-metil-2-propanol (tert-butanol) gibi organik çözünenler orta düzeyde osmotik basıncı daha düşük ters akı potansiyeli ile dengeler.^[13] 2025 itibarıyla son gelişmeler, yüksek su tutma ve uyaranlara duyarlı şişme/büzülme yoluyla kolay geri kazanım sağlayan, atık su uygulamalarında performansı artıran çekme ajanları olarak hidrojelleri içermektedir.^[16]

Çekme çözeltilerinin rejenerasyonu, kapalı döngü FO işletimi için kritiktir ve tipik olarak, NH₄HCO₃’ü %90’ı aşan verimliliklerle geri kazanılabilir gazlara ayrıştıran uçucu termolitik çözünenler için düşük sıcaklıkta damıtma gibi termal ayırma yöntemleriyle elde edilir.^[15] Nanofiltrasyon gibi membran bazlı teknikler, boyut ve yük farklılıklarından yararlanarak inorganik tuzları ayırırken, manyetik nanopartiküller (örneğin, Fe₃O₄) harici alanlar aracılığıyla hızlı ayırmayı mümkün kılarak hibrit sistemlerde %99’a varan geri kazanım oranları sağlar.^[13]

FO’da önemli bir zorluk, çekme çözünenlerinin beslemeye geri yayıldığı ters çözünen madde akısıdır (J_s) ve şu şekilde nicelendirilir:

$$ J_s = B \cdot \Delta C $$

Burada B, çözünen madde geçirgenlik katsayısı ve ΔC, membran üzerindeki konsantrasyon farkıdır. Bu fenomen, etkili itici gücü azaltır ve beslemeyi kirletebilir, ancak su geri kazanım oranı (optimize edilmiş sistemlerde genellikle >%95) gibi metrikler, çözünen madde kaybı en aza indirildiğinde genel verimliliği vurgular.^[13]

Membran Tasarımı ve Gereklilikleri

İleri osmoz (FO) membranları tipik olarak, besleme çözeltisinden çözünen maddeleri reddederken osmotik bir gradyan tarafından yönlendirilen seçici su taşınımını kolaylaştıran yarı geçirgen bariyerler olarak tasarlanır. Birincil membran mimarileri, her biri seçici bir aktif tabaka ve gözenekli bir destek tabakası içeren asimetrik selüloz triasetat (CTA) membranları ve ince film kompozit (TFC) poliamid membranları içerir. Asimetrik CTA membranlarında, gözenekli bir altyapı üzerinde bütünleşik olarak oluşturulan yoğun bir aktif tabaka mekanik destek sağlar ve performansı optimize etmek için aktif tabaka beslemede (AL-FS) veya aktif tabaka çekmede (AL-DS) yönelimlerinde çalışmaya izin verir. Daha yüksek geçirgenlikleri nedeniyle yaygın olarak benimsenen TFC poliamid membranlar, polisülfon veya polietersülfon gibi ayrı bir gözenekli destek üzerine kaplanmış ince bir poliamid aktif tabakaya (tipik olarak 100-200 nm kalınlığında) sahiptir; bu, çözünen madde reddini korurken su akısını artırır. Destek tabakasının tasarımı çok önemlidir, çünkü destek içinde biriken çözünen maddelerin etkili osmotik itici gücü seyrelttiği bir fenomen olan iç konsantrasyon polarizasyonunu (ICP) azaltmak için yüksek gözeneklilik (genellikle >%70) ve minimum eğrilik sergilemelidir.^[17] 2025 itibarıyla son gelişmeler, ICP’yi daha da en aza indirmek ve akıyı iyileştirmek için gelişmiş üretim ve kimyasal modifikasyon yaklaşımları yoluyla alt tabaka yapısını değiştirmeye odaklanmaktadır.^[18]

FO membranları için temel performans gereklilikleri, verimli işletim için tipik olarak 1 L/m²·sa·bar’ı aşan birim osmotik basınç farkı başına içsel su akısı olarak nicelendirilen yüksek su geçirgenliğini (A) ve ters çözünen madde akısını en aza indirmek ve çekme çözeltisi bütünlüğünü korumak için düşük çözünen madde geçirgenliğini (B < 0,5 L/m²·sa) vurgular. Mekanik stabilite esastır, çünkü FO düşük veya hiç hidrolik basınç altında çalışır ve sağlam basınç kaplarına ihtiyaç duymadan spiral sarımlı veya içi boş elyaf konfigürasyonları gibi esnek modül tasarımlarına izin verir. Yapısal parametre (S) şu şekilde tanımlanır:

$$ S = \frac{t \cdot \tau}{\epsilon} $$

Burada t destek kalınlığı, τ eğrilik ve ε gözenekliliktir; bu parametre ICP kontrolü için kritik bir metrik görevi görür ve pratik koşullar altında 10 L/m²·sa üzerinde sürdürülebilir su akılarına ulaşmak için 500 μm’nin altındaki değerler hedeflenir. FO membranları için tuz reddetme oranları, NaCl gibi tek değerlikli iyonlar için genellikle %95’i aşar ve ters osmoz (RO) sistemleriyle karşılaştırılabilir düzeydedir, ancak çok değerlikli iyonlar uygulanan basıncın olmaması nedeniyle biraz daha düşük reddetme sergileyebilir.^[17]^[19]

FO membranlarının üretimi genellikle, bir polimer çözeltisinin (örneğin, N-metil-2-pirolidon içinde polisülfon) döküldüğü ve faz ayrışmasını indüklemek için bir çözücü olmayan banyoya daldırıldığı, S değerlerini (tipik olarak 200-600 μm) etkileyen parmak benzeri veya sünger benzeri bir morfoloji veren gözenekli destek tabakası için faz dönüşümünü içerir. TFC membranlarındaki aktif tabaka daha sonra arayüzey polimerizasyonu yoluyla, sulu çözeltideki m-fenilendiaminin organik fazdaki trimesoil klorür ile destek yüzeyinde reaksiyona girmesiyle oluşturulur ve 4-10 L/m²·sa·bar’a kadar A değerlerine sahip çapraz bağlı bir poliamid ağıyla sonuçlanır. 2015’ten bu yana yapılan yenilikler arasında, akuaporin proteinlerinin blok kopolimer veziküllere dahil edildiği ve TFC yapılarına gömüldüğü, seçiciliği artıran ve 200-600 μm civarında S değerleriyle 13-20 L/m²·sa su akılarına ulaşan biyomimetik akuaporin gömülü membranlar yer almaktadır, ancak ölçeklenebilirlik bir zorluk olmaya devam etmektedir.^[17]

RO membranlarıyla karşılaştırıldığında, FO varyantları, hidrolik basıncın olmaması ve kek tabakası oluşumunu azaltan AL-FS modunda çalışma yeteneği sayesinde üstün kirlenme direnci gösterir; ancak dayanıklılık, agresif çekme çözeltileriyle kimyasal uyumsuzluk nedeniyle tehlikeye girebilir ve uzun vadeli stabilite için hidrofilik yüzey modifikasyonlarını gerektirir. Bu tasarım öğeleri toplu olarak, FO membranlarının yüksek basınç dayanıklılığı yerine ICP azaltımına öncelik verirken tuzlar için >%95 reddetme verimliliği elde etmesini sağlar.^[20]^[17]

Su Akısı ve Taşınım Modelleri

İleri osmozda su akısı, osmotik itici gücü hesaba katacak şekilde uyarlanmış çözelti-difüzyon modeli tarafından yönetilir; burada akı J_w (L/m²·sa cinsinden) şu şekilde ifade edilir:

$$ J_w = A (\Delta \pi – \Delta P) $$

Burada A membran aktif tabakasının su geçirgenlik katsayısını (L/m²·sa·bar), Δπ membran üzerindeki osmotik basınç farkını (bar) ve ΔP uygulanan hidrolik basınç farkını (ileri osmozda tipik olarak sıfır) temsil eder.^[21] Konsantrasyon polarizasyonunun etkilerini dahil etmek için tam denklem şu hale gelir:

$$ J_w = \frac{A(\Delta \pi – \Delta P)}{1 + (J_w \delta / D) + (J_w S / D)} $$

Burada δ sınır tabakası kalınlığı (m), D sudaki çözünen madde difüzyon katsayısı (m²/s) ve S gözenekli destek tabakasındaki kütle transfer direncini karakterize eden membran yapısal parametresidir (m).^[22] Genellikle yinelemeli olarak çözülen bu örtük denklem, membran yüzeylerine bitişik sınır tabakalarındaki dış konsantrasyon polarizasyonunu (ECP) $J_w \delta / D$ terimiyle ve destek tabakası içindeki iç konsantrasyon polarizasyonunu (ICP) $J_w S / D$ terimiyle yakalar; her ikisi de aktif tabaka arayüzündeki yerel konsantrasyonları değiştirerek etkili itici gücü azaltır.^[21]

Çekme çözeltisinden ters çözünen madde difüzyonunu temsil eden çözünen madde akısı J_s (g/m²·sa cinsinden) şu denklemi izler:

$$ J_s = B \cdot \Delta C $$

Burada B çözünen madde geçirgenlik katsayısı (L/m²·sa) ve ΔC membran üzerindeki çözünen madde konsantrasyon farkıdır (g/L).^[22] Uygulamada, konsantrasyon polarizasyonu bunu şu şekilde değiştirir:

$$ J_s = B (C_{D,i} – C_{F,i}) $$

Burada arayüz konsantrasyonları C_D,i ve C_F,i, ECP ve ICP’den etkilenir; yüksek ters akı, çekme çözeltisini seyrelterek zamanla osmotik itici gücü azaltır ve rejenerasyonu zorunlu kılar.^[23]

Aktif tabaka boyunca taşınım, su ve çözünen maddelerin kimyasal potansiyel gradyanları altında yoğun polimerik tabakaya sorbe olduğu, yayıldığı ve desorbe olduğu çözelti-difüzyon modeline uyar ve A ve B içsel geçirgenliklerini verir.^[21] Ancak gözenekli destek tabakasında taşınım, su geçişinin çözünen maddeler üzerinde konvektif bir sürüklenme indüklemesi nedeniyle difüzyon ve konveksiyonu birleştirir ve şu konveksiyon-difüzyon denklemiyle tanımlanır:

$$ J_s = -D \frac{dC}{dx} + J_w C (1 – \sigma) $$

Burada σ yansıma katsayısıdır (yüksek reddetme için 1’e yaklaşır); bu, ICP şiddetini nicelendiren yapısal parametre $S = \frac{\tau t}{\epsilon}$’ye yol açar (burada τ eğrilik, t destek kalınlığı ve ε gözenekliliktir).^[22]

Sıcaklık, Arrhenius ilişkisi $A = A_0 \exp(-E_a / RT)$ ve benzer şekilde B için olan ilişkiyi izleyerek geçirgenlikler üzerindeki etkisiyle bu modelleri etkiler (burada E_a aktivasyon enerjisi, R gaz sabiti ve T mutlak sıcaklıktır); daha yüksek sıcaklıklar çözelti viskozitesini azaltarak D difüzyonunu artırır ve böylece polarizasyonu hafifletirken akıyı artırır, ancak ters çözünen madde akısı orantısız bir şekilde artar.^[24] Akış rejimleri, $Sh = a Re^b Sc^c$ gibi Sherwood sayısı korelasyonları (Sh Sherwood sayısı, Re Reynolds sayısı ve Sc Schmidt sayısı) tarafından belirlenen sınır tabakası kalınlığı δ yoluyla ECP’yi etkiler; laminer akışlar (düşük Re) δ‘yı kalınlaştırarak ECP’yi şiddetlendirirken, türbülanslı rejimler (yüksek Re) karıştırmayı ve gelişmiş akı için daha ince tabakaları teşvik eder.^[23]

Geçen su hacminin ilk çekme hacmine oranı olarak tanımlanan çekme çözeltisi için seyreltme faktörü, J_w ve ters akıdan kaynaklanan performans bozulmasını nicelendirerek sürdürülebilir işletim için sistem boyutlandırmasına rehberlik eder.^[22] Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) simülasyonları, türlerin taşınımıyla eşleşmiş Navier-Stokes denklemlerini çözerek bu modelleri entegre eder, polarizasyonu en aza indirmek ve karmaşık modüllerde uzaysal olarak çözümlenmiş akıları tahmin etmek için kanal geometrilerinin, ayırıcı tasarımlarının ve akış koşullarının optimizasyonunu sağlar.^[25]

Uygulamalar

Tuz Giderme ve Su Arıtma

İleri osmoz (FO), tek başına bir süreç olarak veya daha yaygın olarak, deniz suyunun yüksek geri kazanımlı arıtımını sağlamak için ters osmoz (RO) ile hibrit konfigürasyonlarda, tuz giderme için etkili bir teknoloji olarak hizmet eder. FO-RO hibritlerinde, FO aşaması, gelen deniz suyu beslemesini konsantre etmek için osmotik bir çekme çözeltisi kullanır; bu, sonraki RO adımı için hacmi ve osmotik basıncı azaltır, böylece kireçlenme ve kirlenme sorunlarını hafifletirken %90’a varan genel sistem geri kazanımlarına izin verir. Bu hibritler, bağımsız deniz suyu RO sistemleri için tipik olan 3–5 kWh/m³’ten önemli ölçüde düşük, 1 kWh/m³’ün altında RO’ya özgü enerji tüketimi elde eder.^[26] Son gelişmeler arasında, çekme çözeltisi rejenerasyonu için düşük dereceli güneş ısısından yararlanan ve 2025 itibarıyla 2 kWh/m³’ün altında genel enerji kullanımına ulaşan CSP destekli FO hibritleri yer almaktadır.^[27]

Bu tuz giderme süreçlerinde çekme çözeltisi rejenerasyonu, RO yoluyla yeniden konsantrasyon veya düşük dereceli ısı kaynakları kullanan termal ayırma gibi düşük enerjili yöntemlere dayanır; bu, sistemin enerji kullanımının çoğunu oluşturur ancak FO’nun toplam güç taleplerinin yalnızca %10–15’ine katkıda bulunduğu genel verimlilikleri mümkün kılar.^[28] Bu entegrasyon, geleneksel RO’ya kıyasla işletim tesislerinde %42’ye varan daha düşük enerji kullanımı dahil olmak üzere pratik azalmalar göstermiştir.^[29]

Su arıtma uygulamalarında, FO, tuzlu yeraltı suyunu ve petrol ve gaz çıkarımından elde edilen üretilmiş suyu etkili bir şekilde arıtarak, yeniden kullanılabilir su üretmek için organik ve inorganik kirleticileri reddeder. Dikkate değer bir örnek, petrol sahası üretilmiş suyu için pilot ölçekli bir FO sistemidir; bu sistem, emülsiyonlar ve hidrokarbonlar içeren zorlu beslemeler için FO’nun uygunluğunu vurgulayarak, yüksek çözünen madde reddetme oranları ve uzun süreli işletimde sürdürülebilir performans elde etmiştir.^[30] Acil durum senaryoları için, 2009’dan beri faaliyette olan Hydration Technologies Innovations (HTI) kaynaklı FO tabanlı sistemler, kirli kaynaklardan yarı geçirgen bir membran aracılığıyla temiz su çeken taşınabilir torbalar kullanır ve harici güç olmadan hızlı içilebilir su sağlar.^[31]

FO ayrıca, besleme suyundan kalsiyum ve magnezyum gibi sertlik iyonlarını konsantre ederek termal tuz giderme için bir ön arıtma işlevi görür, böylece suyu yumuşatır ve evaporatörlerde kireç oluşumunu önler. Bu ön arıtma, iki değerlikli iyon konsantrasyonlarını yaklaşık %40 oranında azaltır ve özgül termal enerji tüketimini %44’e kadar düşürür.^[32]

Atık Arıtma ve Konsantrasyon

İleri osmoz (FO), organik bileşikleri ve tuzları konsantre ederek çöp sızıntı suyunu arıtmak için etkili bir yöntem olarak ortaya çıkmış ve suyun bir çekme çözeltisine ekstraksiyonu yoluyla toplam atık hacmini %50-80 oranında azaltmıştır.^[33] Bu hacim minimizasyonu, konsantre retentatın (tutulan madde) daha kolay işlenmesini ve bertaraf edilmesini kolaylaştırırken, çıkarılan su yeniden kullanım için daha da saflaştırılabilir. Büyük ölçekli hibrit FO-ters osmoz sistemleri de dahil olmak üzere 2010’larda yürütülen pilot çalışmalar, amonyak ve diğer kirleticiler için %90’ı aşan yüksek reddetme oranları göstererek bunların süzüntü akışına geçişini en aza indirmiştir.^[34] Örneğin, biyolojik olarak arıtılmış çöp sızıntı suyunu işleyen 2020 tarihli pilot ölçekli bir FO sistemi, optimize edilmiş temizleme protokolleri aracılığıyla etkili kirlenme azaltımı ile ağır iyonlar ve organikler için %93-99 reddetme oranlarına ulaşmıştır.^[35]

Salamura konsantrasyonu uygulamalarında FO, ters osmoz (RO) salamurası için bir son arıtma görevi görerek önemli hacim azalması (örneğin, 4 kata kadar konsantrasyon) sağlar ve sıfır sıvı deşarjı stratejilerini kolaylaştırır.^[36] Bu, FO’nun metaller ve tuzlar içeren yüksek tuzlu akışları geleneksel yöntemlerin yüksek basınç gereksinimleri olmadan işlediği madencilik atık su yönetiminde özellikle değerlidir. Madencilik operasyonlarından kaynaklanan metal işleme atık suları için FO üzerine yapılan 2023 tarihli bir çalışma, kirleticileri beslemede tutarken önemli ölçüde su geri kazanımı sağlayarak karmaşık, aşırı tuzlu salamuraları konsantre etme fizibilitesini doğruladı.^[37] Bu tür uygulamalar, konsantre salamuraların işlenmesinde tuz giderme hibritleriyle kısaca örtüşür, ancak FO’nun daha düşük kirlenme eğilimi onu zorlu endüstriyel atıklar için uygun hale getirir.^[38]

Sızıntı suyu ve salamuranın ötesinde, FO, buharlaşmaya kıyasla daha düşük sıcaklıklarda besin kalitesini koruduğu peynir altı suyu gibi gıda işleme atık sularında protein konsantrasyonu gibi diğer atık akışlarına da uygulanır. 2017 tarihli bir araştırmada, FO peynir altı suyu proteini çözeltilerini etkili bir şekilde konsantre ederek, geleneksel yöntemlere göre daha yüksek biyoaktif bileşen tutulması sağlamıştır.^[39] Benzer şekilde FO, kalsiyum ve silika gibi kireç oluşturucu iyonları reddederek evaporatif soğutma kulesi blöf suyundan suyun yeniden kullanımını sağlar ve minimum ön arıtma ile yüksek kaliteli takviye suyu üretir. Ticari uygulamalar, kireçlenmeye karşı membran bütünlüğünü korurken bozulmuş kaynakları arıtarak soğutma sistemlerindeki tatlı su talebini azaltan FO’yu göstermiştir.

Önemli bir gelişme, çöp sızıntı suyundan biyogaz üretimini artırmak için FO’nun anaerobik çürütme ile entegrasyonunu içerir. Organikleri çürütmeden önce FO yoluyla konsantre ederek süreç, substrat mevcudiyetini artırır, metan verimini ve genel enerji geri kazanımını artırır. 2019 tarihli bir çalışma, anaerobik atık suların FO ile arıtılmasının, çürütücülere beslenen konsantrede besin tutulması yoluyla biyogaz çıktısını iyileştirirken suyu geri kazandığını göstermiştir.^[40] Bu hibrit yaklaşım, FO’nun hassas osmotik itici gücünden yararlanarak sızıntı suyu arıtımında yaygın olan kirlenme zorluklarını ele alır, ancak sürdürülebilir performans için periyodik kimyasal temizleme esastır.^[35]

Enerji Üretimi ve Diğer Kullanımlar

İleri osmoz (FO), nehir ağızlarında olduğu gibi tatlı su ve deniz suyunun karışmasından yenilenebilir “mavi enerji” üretmek için osmotik basınç gradyanlarını kullanan bir varyant olan basınç geciktirmeli osmozun (PRO) temelini oluşturur. PRO’da su, yarı geçirgen bir membran boyunca düşük tuzlu beslemeden (örneğin nehir suyu) basınçlı yüksek tuzlu bir çekme çözeltisine (örneğin deniz suyu) süzülür, çekme çözeltisinin hacmini ve basıncını artırarak elektrik üretimi için bir türbini çalıştırır.^[41] Ticari uygulanabilirlik için 5 W/m² hedeflenirken, prototipler konsantrasyon polarizasyonu ve membran geçirgenlik-seçicilik ödünleşimleri gibi faktörlerle sınırlı olarak 1-3 W/m² güç yoğunluklarına ulaşmıştır. Çığır açan bir gösterim, 2-4 kW güç üretmek için PRO kullanan ve ilk operasyonel osmotik güç tesisi olan Hurum, Norveç’teki 2009 Statkraft pilot tesisiydi.^[42]

Enerjinin ötesinde, FO katma değerli endüstriyel süreçlerde niş uygulamalar bulmaktadır. Gıda işlemede FO, meyve sularını ortam sıcaklıklarında ve düşük basınçta konsantre ederek tatları ve besin profillerini değiştirebilen termal bozulmayı önler; örneğin, elma suyu uçucu aroma bileşiklerinin ve şekerlerin %90’ından fazlasını korurken 65 °Brix’e konsantre edilmiştir.^[43] Bu yöntem, geleneksel buharlaştırma tekniklerinden üstün duyusal nitelikleri korur.^[44] FO ayrıca gübre üretimi için kaynağında ayrılmış idrardan besin geri kazanımını sağlar; azot, fosfor ve potasyum gibi temel besin maddelerinin %85-95’ini tarımsal kullanıma uygun konsantre bir retentata reddeder ve çekme çözeltisi olarak amonyum bikarbonat kullanılarak 6 L/m²/sa’e kadar su akıları elde edilir.^[45]

2020’lerdeki yeni araştırmalar, yüksek enerji girdisi olmadan osmotik itici gücü artıran MgCl₂ gibi çekme çözeltileri kullanarak lityumla zenginleştirilmiş çözeltileri 3 katına kadar konsantre eden salamuralardan lityum ekstraksiyonu için FO’yu araştırmıştır.^[46] Selüloz triasetat membranlar, tuz gölü salamuralarından bu düşük basınçlı zenginleştirme işleminde özel bir etkinlik göstermiştir.^[47] Ek olarak, taşınabilir FO cihazları, 0,25 USD/L’nin altındaki maliyetlerle içilebilir hacimler üretirken kurşun ve arsenik gibi ağır metallerin %88’inden fazlasını reddederek, şeker-elektrolit karışımları gibi besin tozlarını kirli su kaynaklarından güvenli hidrasyon çözeltilerine dönüştürerek afet yardımını destekler.^[48] HydroWell torbası gibi bu sistemler harici güç gerektirmez, bu da onları uzak acil durumlar için ideal kılar.

Avantajlar ve Zorluklar

Temel Faydalar

İleri osmoz (FO), ters osmoz (RO) gibi basınç güdümlü membran işlemlerine göre, öncelikle hidrolik basınç yerine osmotik basınç gradyanlarına dayanması ve yüksek basınçlı pompalara olan ihtiyacı ortadan kaldırması nedeniyle önemli enerji verimliliği avantajları sunar. Bu, tuz giderme uygulamaları için 0,54 kWh/m³ kadar düşük özgül enerji kullanımı bildirilmesiyle, önemli ölçüde daha düşük enerji tüketimiyle sonuçlanır.^[49] Hibrit FO-RO sistemlerinde, sistem tasarımına ve işletim koşullarına bağlı olarak bağımsız RO’ya kıyasla %14’ten %60’ın üzerine kadar enerji tasarrufu gösterilmiştir; deniz suyu tuzunu giderme için tipik azalmalar %20-50 aralığındadır.^[29]^[50]

Süreç ayrıca, uygulanan basıncın olmamasının RO’ya kıyasla daha az kek tabakası oluşumuna ve daha geri döndürülebilir kirlenmeye yol açması nedeniyle üstün kirlenme direnci sergiler. FO’daki osmotik akış, kirleticilerin membran yüzeyinde daha gevşek bir birikimini teşvik ederek, yıkama gibi basit fiziksel yöntemlerle daha yüksek temizleme verimliliğine izin verir ve genellikle RO sistemlerinden daha yüksek su akısı geri kazanım oranlarına ulaşır.^[2]

FO’nun çok yönlülüğü, kapsamlı ön arıtma olmadan hibrit konfigürasyonlarda daha yüksek su geri kazanım oranlarını koruyarak RO’dan daha iyi performans gösterdiği atık su ve endüstriyel atık sular gibi zorlu, yüksek kirlilikli beslemelerin etkili bir şekilde arıtılmasını sağlar. Bu uyarlanabilirlik, FO’nun geleneksel yöntemlerden daha iyi karmaşık beslemeleri işleyebildiği tuz giderme gibi uygulamalara kadar uzanır. Ek olarak, azaltılmış kirlenme eğilimi, temizlik ve ön arıtma için kimyasal kullanımını en aza indirerek daha düşük çevresel etkilere ve işletme maliyetlerine katkıda bulunur.^[2]^[51]

Sınırlamalar ve Azaltma Stratejileri

İleri osmozun (FO) önemli bir sınırlaması, çekme çözünenlerinin besleme çözeltisine geri yayıldığı, çekme çözeltisinin seyreltilmesine ve osmotik itici gücün azalmasına yol açan ters çözünen madde akısıdır. Bu fenomen, belirli koşullar altında çekme çözüneni verimliliğinde önemli kayıplara neden olabilir. İç konsantrasyon polarizasyonu (ICP), çözünen maddeleri membran destek tabakası içinde biriktirerek bunu daha da şiddetlendirir; bu durum, etkili osmotik basınç farkını (Δπ) %80’e kadar azaltabilir ve su akısını ciddi şekilde sınırlayabilir. Ek olarak, çekme çözeltisi rejenerasyonu ihtiyacı, FO membranlarının toplam yatırımın yaklaşık %30’unu oluşturmasıyla yüksek sermaye maliyetlerine katkıda bulunur ve genellikle ters osmoz (RO) sistemlerininkini aşar.^[52] 2025 itibarıyla, FO tuz giderme için bildirilen işletme maliyetleri metreküp başına yaklaşık 1,18 dolar iken, olgun RO süreçleri için bu rakam yaklaşık 0,40-0,70 dolardır.^[53]

Kirlenme ve kireçlenme FO’da kalıcı zorluklar olmaya devam etmektedir, ancak biyolojik kirlenme, hidrolik basıncın olmaması nedeniyle basınç güdümlü süreçlere göre daha yavaş ilerler. Alçı taşı birikimi gibi inorganik kireçlenme ve organik kirlenme, kek destekli konsantrasyon polarizasyonunu teşvik ederek akıyı yine de azaltabilir. Basınç geciktirmeli osmoz (PRO) uygulamalarında, membran dayanıklılığı özellikle yüksek basınç koşulları altında kireçlenme nedeniyle tehlikeye girer, bu da yapısal bozulmaya ve uzun vadeli performansın düşmesine yol açar.

Ters çözünen madde akısını ve ICP’yi azaltmak için araştırmacılar, 2020’lerin çalışmalarında kayıpları en aza indirerek ısıtma ve CO₂ sıyırma yoluyla kolay geri kazanım sağlarken yüksek osmotik basınçlar (170 bar’a kadar) üreten CO₂’ye duyarlı düşük molekül ağırlıklı poli(N,N-dimetilallilamin) gibi değiştirilebilir hidrofilik polimerler de dahil olmak üzere yeni çekme çözeltileri geliştirdiler. FO’yu membran damıtma (FO-MD) ile birleştiren hibrit sistemler, çekme çözeltisini yeniden konsantre etmek için düşük dereceli ısı kullanarak rejenerasyon zorluklarını ele alır ve bağımsız FO’ya kıyasla azaltılmış enerji talepleriyle neredeyse tam geri kazanım ve yüksek saflıkta su çıkışı sağlar. Trevi Systems’in 2024 tarihli 500 m³/gün kapasiteli güneş enerjili FO tesisi gibi son ticari dağıtımlar, 0,3 kWh/m³ kadar düşük tüketimle enerji ve maliyet zorluklarının pratik olarak hafifletildiğini göstermektedir.^[54] Kirlenme ve kireçlenme için stratejiler arasında, kirleticileri yukarı akışta gidermek için ön arıtma (örneğin, pıhtılaşma ve filtrasyon), kirlenme önleyici özellikleri artırmak için hidrofilik kaplamalar gibi membran yüzey modifikasyonları ve ayırıcılar aracılığıyla artan çapraz akış hızları gibi optimize edilmiş çalışma koşulları yer alır. Osmotik geri yıkama dahil olmak üzere gelişmiş temizleme protokolleri, agresif kimyasallar olmadan organik ve kireçlenme kirleticileri için akının %90’ına kadarını geri yüklemede etkinlik göstermiştir.

Ticarileşme ve Araştırma

Endüstriyel Benimseme ve Pazar Eğilimleri

2025 itibarıyla, ileri osmoz (FO) teknolojisi, akut su kıtlığı ve destekleyici düzenleyici ortamlar nedeniyle öncelikle Asya’da yoğunlaşan dünya çapında birkaç pilot ölçekli ve ticari kurulumla sınırlı ancak genişleyen bir endüstriyel benimseme elde etmiştir. Önemli örnekler arasında, Singapur Kamu Hizmetleri Kurulu’nun (PUB) Aquaporin A/S ile işbirliği içinde yürüttüğü ve azaltılmış kirlenme ile yüksek geri kazanım oranları elde etmek için biyomimetik FO membranları kullanarak yarı iletken atık su arıtımına odaklanan pilot projeler yer almaktadır. Aquaporin A/S ve Trevi Systems Inc. gibi önde gelen şirketler, gıda işleme ve madencilik gibi sektörlerde tuz giderme, atık su konsantrasyonu ve kaynak geri kazanımı uygulamaları için FO sistemleri kurarak bu alımı artırmıştır. Bu kurulumlar, özellikle tuz giderme ağırlıklı kullanımlarda genel verimliliği artırmak için genellikle FO’yu ters osmoz (RO) hibritleriyle entegre eder.^[55]^[56]^[57]

2024’te 198,5 milyon ABD Doları değerinde olan küresel FO pazarının, %8,6’lık bir bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR) yansıtarak 2030 yılına kadar 326,4 milyon ABD Dolarına ulaşması öngörülmektedir. Kasım 2025 itibarıyla bir rapor, ileri osmoz membran pazarını 2024’te 4,27 milyar ABD Doları olarak tahmin etmekte ve tuz giderme ve atık su arıtımındaki talebin etkisiyle %9,07’lik bir CAGR ile 2033 yılına kadar 9,34 milyar ABD Dolarına ulaşacağını öngörmektedir.^[58] Bu büyüme, kurak bölgelerde artan su kıtlığı ve verimli atık su yönetimini ve sıfır sıvı deşarjını zorunlu kılan daha katı çevre düzenlemeleriyle desteklenmektedir. Alternatif tahminler, pazarı 2024’te 1,2 milyar ABD Doları olarak belirlemekte ve belediye ve endüstriyel su arıtımındaki güçlü talebin altını çizerek %12,1’lik bir CAGR ile 2034 yılına kadar 3,8 milyar ABD Dolarına genişleyeceğini öngörmektedir. Tuz giderme, önemli bir pazar payını oluşturarak baskın uygulama olmaya devam ederken, hibrit FO sistemleri yüksek tuzlu ortamlarda salamura yönetimi zorluklarını ele almaktadır.^[59]^[56]

Ekonomik olarak FO sistemleri, bireysel FO elemanlarının yaklaşık 7.000 ABD Doları fiyatla satıldığı ve tam ölçekli kurulumların kapasiteye bağlı olarak modül başına 1-2 milyon ABD Doları aralığında yatırım gerektirdiği membran ve modül maliyetlerinden etkilenen sermaye harcamalarına (CAPEX) sahiptir. İşletme harcamaları (OPEX), pompalama enerjisinin yanı sıra termal ayırma veya RO yeniden konsantrasyonu gibi süreçler yoluyla toplam maliyetlerin %30-50’sini oluşturabilen çekme çözeltisi rejenerasyonu tarafından ağırlıklı olarak yönlendirilir. 2025 tarihli bir çalışma, Suudi Arabistan’da, gelişmiş verimlilik için güneş enerjisi kullanarak %80’in üzerinde su geri kazanımını modelleyen hibrit bir FO-MD salamura arıtma tesisi önerdi.^[60] Sektör, mevcut altyapıya daha kolay entegrasyon ve merkezi olmayan operasyonlar sağlayan gelişmiş ölçeklenebilirlik için modüler FO konfigürasyonlarını giderek daha fazla tercih etmektedir.^[61]^[53]

Mevcut Araştırma Yönleri

İleri osmoz (FO) membran geliştirmedeki son ilerlemeler, su geçirgenliğini ve seçiciliğini artırmak için nanomalzemelerin dahil edilmesine odaklanmaktadır. Grafen oksit (GO) bazlı laminer membranlar, FO tuz giderme süreçlerinde geleneksel ince film kompozit membranlara kıyasla iki katına kadar su akısı elde eden ayarlanmış katmanlar arası boşluk ile iyileştirilmiş akı oranları göstermiştir.^[62] Benzer şekilde, UiO-66’yı GO ve kitozan ile kullananlar gibi metal-organik çerçeve (MOF) gömülü membranlar, gelişmiş hidrofiliklik ve antibakteriyel özellikler sergileyerek FO uygulamalarında daha yüksek akı ve azaltılmış kirlenmeye yol açar.^[63] Akuaporin içeren membranlar da dahil olmak üzere biyomimetik yaklaşımlar, üstün çözünen madde reddi için araştırılmaya devam etmektedir; 2023 tarihli bir çalışma, gri su arıtımı için akuaporin bazlı FO membranlarını değerlendirmiş, kirlenme koşulları altında kararlı akıyı korurken kirleticiler için yüksek reddetme oranları göstermiştir.^[64]

Çekme çözeltisi inovasyonları, rejenerasyonu kolaylaştırmak ve ters çözünen madde akısını (RSF) en aza indirmek için uyaranlara duyarlı malzemeleri vurgular. Değişen katyon-anyon çiftlerine sahip olanlar gibi termo-duyarlı iyonik sıvılar, kolay geri kazanım için faz ayrışmasını mümkün kılan ve uyarlanmış osmotik özellikler yoluyla RSF’yi önemli ölçüde düşüren çekme ajanları olarak araştırılmıştır.^[53] Termo-duyarlı varyantlar da dahil olmak üzere uyaranlara duyarlı polimer hidrojeller, suyu çekmek için şişerek ve rejenerasyon için büzülerek etkili çekme çözünenleri olarak hizmet eder; parçacık boyutu optimizasyonu RSF’yi azaltır ve tuz gidermede genel FO verimliliğini artırır.^[65] Bu ilerlemeler, çekme çözüneni geri dönüştürülebilirliğindeki temel sınırlamaları ele alarak hibrit geri kazanım sistemlerinde rejenerasyon enerjisini potansiyel olarak %50 oranında azaltır.^[66]

Hibrit FO sistemleri, entegre su arıtma ve kaynak geri kazanımı için ilgi görmektedir. FO’nun elektrodiyaliz (ED) ile birleştirilmesi, 2024 tarihli bir çalışmada gösterildiği gibi, anaerobik digestattan besinleri ve temiz suyu geri kazanarak minimum salamura deşarjı ile %90’ın üzerinde su geri kazanımı sağlayan bir ED-FO hibritinde olduğu gibi sıfır sıvı deşarjı (ZLD) konfigürasyonlarını mümkün kılar.^[67] Ek olarak, FO akısını tahmin etmek için 2022 sonrası yapay zeka ve makine öğrenimi modelleri uygulanmaktadır; SHAP yorumlanabilirliğini kullanan açıklanabilir AI çerçeveleri, süzüntü akısı için teorik modelleri doğrulamış ve pilot ölçekli operasyonlar için tahmin doğruluğunu %20-30 oranında iyileştirmiştir.^[68] Makine öğrenimi rehberliğindeki tahminler ayrıca karmaşık beslemeler için süreç tasarımına yardımcı olarak FO’da bor geri kazanımını optimize eder.^[69]

Araştırmalar, özellikle kurak bölgeler olmak üzere iklime duyarlı alanlar için FO uygulanabilirliğindeki boşlukları ele almaktadır. AI boru hatlarıyla entegre edilmiş iklime uyumlu FO sistemleri, tuz giderme verimliliği üzerindeki aerosol optik derinlik etkilerini tahmin ederek BAE gibi su kıtlığı olan ortamlarda sürdürülebilir planlamayı destekler.^[70] Yaşam döngüsü değerlendirmeleri, çekme çözeltisi rejenerasyonu ve işletimindeki azaltılmış enerji talepleri nedeniyle geleneksel ters osmoza göre %40’a kadar daha düşük karbon ayak izi gösteren hibrit FO süreçleriyle FO’nun çevresel avantajlarını vurgulamaktadır.^[71]

Belirli girişimler, FO’nun yenilenebilir enerjilerle entegrasyonunun altını çizmektedir. 2024 yılında ABD Enerji Bakanlığı, sürdürülebilir işletim için güneş enerjisi kullanan Hawaii’deki Trevi Systems’in 500 m³/gün sıfır karbonlu FO deniz suyu tuz giderme tesisini finanse etti.^[54] Uluslararası alanda, AB Horizon 2020 DESOLINATION projesi (2021-2025), Akdeniz iklimlerinde verimli tuz giderme için atık ısı kullanımını gösteren CSP-FO hibritleri üzerine işbirliklerini teşvik etmektedir.^[72] Bu çabalar, FO’yu laboratuvardan saha dağıtımına taşımak için ölçeklenebilirliği ve disiplinler arası ilerlemeleri hedeflemektedir.