Yeni Polimer Katkısı Plastik Geri Dönüşümünde Devrim Yaratabilir
Cornell Üniversitesi’nden kimya ve kimyasal biyoloji profesörü GeoffreyCoates, plastik ve geri dönüşüm hakkında yaptığı sunumları genellikle şu soru ile açıklıyor: “78 milyon ton plastik ambalajın yüzde kaçının ambalajı – örneğin 2 litrelik şişe veya paketleme kutusu – geri dönüştürülüp benzer şekilde kullanılmaktadır.”Cevap, sadece yüzde iki. Maalesef atıkların neredeyse üçte biri çevreye sızıyor, yaklaşık yüzde 14’ü yakma ve/ veya enerji geri kazanımında, yüzde 40’ı ise depolama alanlarında ve çöplüklerde kalıyor.
Sorunlardan en önemlisi ise, dünya plastiklerinin üçte ikisini oluşturan polietilen (PE) ve polipropilen (PP), farklı kimyasal yapılara sahiptir ve bu nedenle birlikte yeniden geri dönüştürülmesi düşünülemezdi veya en azından, bu iki malzemeyi bir arada toplamak için etkili bir teknoloji, her ikisinin de piyasada olduğu 60 yıldır mevcut değildi.
Bu durum, Prof. Coates’in laboratuvarında yapılan bir keşifle değişebilir. Kendisi ve grubu, Minnesota Üniversitesi’nden bir grupla iş birliği yapıp, çok kutuplu bir polimer geliştirdi. Normalde uyumlu olmayan iki malzemeye küçük miktarlarda bir karışım eklendiğinde, yeni ve mekanik olarak sert bir polimer oluşturdu.
İki grubun çalışmaları, 23 Şubat tarihinde Science’daçevrimiçi olarak yayınlanan “Polietilen ve polipropilenibirleştirmek: PE / iPPçokblok polimerlerle performansıarttırmak (Combiningpolyethyleneandpolypropylene: Enhancedperformancewith PE/iPPmultiblockpolymers)” adlı bir makalede ayrıntılı olarak anlatıldı. Makalenin baş yazarı Coates’in grubunda doktora sonrasıaraştırmacı James Eagan, araştırmacı Anne LaPointeve bilim adamı RoccoDiGirolamo de makale yazarlarıarasında yer alıyor.
Yıllardır diğer bilim insanları Coates, LaPointe ve Eagan’ın elde ettiği sonuçları alacak bir polimer geliştirmeye çalışmışlardı. Alternatif polietilen ve polipropilensegmanları içeren az miktarda tetrablock (dört bloklu) polimer eklenmesiyle elde edilen malzeme, test ettikleri dibloktan (iki bloklu) polimerlerden üstün bir mukavemete sahip oldu.
Testlerinde, yapıştırıcı olarak farklı çokblok polimerler kullanılarak birbirine kaynatılan iki şerit plastik, daha sonra mekanik olarak çekildi. Diblok polimerlerle yapılan kaynaklar hemen başarısız olurken, grubun tetrablockkatkı maddesinden yapılan kaynağı o kadar iyi tutundu ki, plastik şeritler kırıldı.
Coates, “İnsanlar daha önce böyle şeyler yapmış,” dedi, “Ancak yumuşak bir malzemenin yüzde 10’unu koyarsanız güzel plastik özellikleri elde edemezsiniz, orijinal materyal kadar iyi olmayan bir sonuç elde edersiniz. Buradaki heyecan veren durum ise ‘katkı maddesinin yüzde 1’ine kadar düşük bir seviyeye gidebilir miyiz’idi ve gerçekten mükemmel özelliklere sahip bir plastik alaşım elde edildi.“
Bu tetrablok polimer sadece geri dönüşümün iyileştirilmesi için değil, aynı zamanda mekanik olarak sert polimer karışımlarının yepyeni bir sınıfını ortaya çıkabilmesi anlamına da gelebildiği için son derece önemli.
“Mekanik olarak daha iyi olduğundan, yüzde 30 daha az malzeme ile bir süt sürahisi yapabilseydiniz, bunun sürdürülebilirliğini düşünün” dedi ve ekledi “Daha az plastik, daha az yağ kullanıyorsunuz, geri dönüşümügereken daha az malzeme anlamına geliyor. Hafif olduğu için de taşınması esasında daha az fosil yakıt kullanımıda karbon ayak izini azaltıyor.”
Ulusal Bilim Kurumu’nun (NSF) Kimyasal Yenilik Merkezi olan Sürdürülebilir Polimerler Merkezi, Coates’ingrubu ve Minnesota Üniversitesi Kimya Mühendisliği ve Malzeme Bilimi profesörü Frank Bates’in liderliğindeki grup arasındaki iş birliğine finansal destek sağlayarak bu projeye katkıda bulundu.