Yağı plastiğe nasıl dönüştürebiliriz?
Yağı plastiğe nasıl dönüştürebiliriz?
Yağı plastiğe nasıl dönüştürebiliriz? “Sadece biz insanlar doğanın sindiremediği atıklar üretiyoruz.”Bunlar, 1997’de büyük Pasifik çöp yamasını keşfeden Oşinografi Kaptanı Charles Moore’un sözleri. Ve tabii ki plastikten bahsediyor.
Bunu okuyan çoğu insanın muhtemelen görüş alanında plastikten yapılmış bir şey olacaktır. Plastik malzemeler her yerde bulunur: şu anda yılda 300 milyon tondan (272 metrik ton) fazla plastik üretiyoruz ve bunun yaklaşık yarısı tek kullanımlık olarak tasarlandı. Bu da amacına hizmet ettikten hemen sonra atıldığı anlamına geliyor. Bu, çöplüklere giden plastik atıklar bir çok probleme yol açmakta ve bu atıkların bir kısmı rotadan patladı ve nehirlere ve nihayetinde denize doğru yol aldı. Aslında, her yıl yaklaşık 8 milyon ton (7.2 milyon metrik ton) plastik kirlilik okyanusa gitmektedir. Bunlar deniz yaşamını dolaşır, mercan resiflerini kirletir ve nihayetinde su, rüzgar ve güneş tarafından bozulmaya maruz kalır. Trilyonlarca küçük mikro plastik parçaya ayrılır.
Bu plastik parçacıkları, daha sonra kirliliğe maruz kalan ve gerçek beslenme eksikliğinden açlıktan ölen birçok deniz türü için gıdaya çok benziyor. Mikro plastiklerin yüzeyi aynı zamanda okyanustaki kirleticileri de çeker ve bunları hala anlamaya çalıştığımız etkilerle hayvanların bedenlerine taşır. Mikro plastiklerin insanlara da zarar verme olasılığı vardır, çünkü onları deniz ürünleri ve hatta içme suyunda tüketiriz: 2019’da Dünya Sağlık Örgütü, mikro plastik kirliliğin sağlığımız üzerindeki potansiyel etkileri hakkında daha fazla araştırma çağrısında bulundu.
Tüm bunların altında yatan şey, bunu yapmak için kullanılan bileşenlere bağlı olarak, plastiğin inanılmaz derecede esnek olabileceği ve asla gerçekten biyolojik olarak parçalanamayacağı gerçeğidir (Bu makalenin amaçları için, doğada temel yeniden kullanılabilir bileşiklere, su ve topraktaki mikroorganizmalar tarafından verimli bir şekilde indirgenmesi anlamına gelir). Bunu çevremizdeki plastik kirlilik hacmiyle eşleştirin ve açık bir problemimiz var. Örneğin, okyanusa giren tek kullanımlık plastiklerin çoğu yüzyıllar boyunca orada kalacaktır.
Bu kalıcı plastik krizini nasıl yarattık? Cevap, plastiğin kendisini yapmak için kullandığımız süreçte yatmaktadır. Ama önce, “plastik” in sadece okyanusta yüzen hayal ettiğimiz alışveriş çantaları olmadığını anlamak önemlidir.
Plastik Nedir?
Carl Redshaw, plastik, genellikle her biri çok farklı fiziksel özellikler gerektiren farklı uygulamalara sahip çok çeşitli heterojen malzemeleri kapsamaktadır ifadesini belirtmiştir.Birleşik Krallık’taki Hull Üniversitesi’nde bir kimyager ve plastik endüstrisinin sürdürülebilirliğini artırmak için araştırma yapan üniversitenin Plastik işbirliği projesinde bir katılımcı. Redshaw, Live Science’a verdiği demeçte,” aslında 300’den fazla plastik türü biliniyor ” dedi.
Peki, eğer plastikler çok farklıysa, ortak noktaları nedir? Bunlar, plastiklere sık sık paylaştıkları esneklik, yumuşaklık ve mukavemet gibi istenen niteliklerin çoğunu veren oluşumlarda birçok yinelenen birim içeren moleküller olan polimerlerden yapılmıştır. Bunun ötesinde, plastikler genellikle iki geniş kategoriden birine girer: polimerlerin mısır nişastası, bitkisel yağlar ve bakteriler gibi kaynaklardan türetildiği biyo bazlı plastikler; ve polimerlerin ham petrol ve doğal gazdan sentezlendiği ‘sentetik’ plastikler.
Toprak dostu ismine rağmen, biyo-bazlı polimerler otomatik olarak iyi bir çevresel sicile sahip değildir, çünkü çevrede de devam edebilir ve biyolojik olarak parçalanamazlar. Redshaw,” tüm biyo-bazlı plastikler biyolojik olarak parçalanabilir polimerler değildir ve tüm biyolojik olarak parçalanabilir plastikler biyo-bazlı değildir ” dedi. Bununla birlikte, petrol ve doğal gazdan elde edilen malzemeler nispeten en sert çevresel zarara neden olur, çünkü bu kategorideki plastikler çevrede daha uzun süre devam etme eğilimindedir – diğer çevresel etkilere de neden olur.
Nedenini anlamak için, yağdan elde edilen plastik bir örneğe bakacağız: buzdolabınızda soğutulan süt şişesini alın. Bu karton, hayatına çok daha dramatik bir yerde başlıyor — dünyanın derinliklerinde, ham petrol gibi. Yerkabuğunun içindeki yüksek basınçlı odalarda biriken bu madde delinir ve yüzeye pompalanır ve boru hatlarından petrol rafinerilerine taşınır. Yoğun çamuru hidrokarbonlardan, farklı uzunluklarda zincirler oluşturan karbon ve hidrojen atomlarının kombinasyonlarından oluşan bileşiklerden oluşur ve onlara farklı özellikler verir. Bu hidrokarbonlar, dünya tarafından hazır olan plastiğin en eski hammaddeleridir.
Rafineride plastik üretimi gerçekten harekete geçiyor. Burada, pekmez benzeri ham petrol, hidrokarbonları farklı gruplara ayıran bir fırın üzerinde ısıtılır— içerdikleri atom sayısına ve bunların ortaya çıkan moleküler ağırlığına bağlı olarak — ve daha sonra bunları yakındaki bir damıtma tüpüne besler. Bu tüpün içinde, daha uzun, tipik olarak daha ağır hidrokarbonlar dibe batarken, daha kısa, daha hafif olanlar tepeye yükselir. Sonuç olarak, ham petrol, her biri benzer ağırlık ve uzunlukta hidrokarbonlar içeren petrol, benzin ve parafin gibi kullanım için birkaç farklı kimyasal gruba ayrılır. Bu gruplardan biri, plastik yapmak için birincil hammadde olacak bir kimyasal olan nafta’dır.
NAFTA, plastik üretimi için altın tozu gibidir, çünkü içerdiği birçok hidrokarbondan ikisi etan ve propendir. Bu iki bileşik, bu süt kutusu için kullanılan tip de dahil olmak üzere, yeryüzünde en çok üretilen ve her yerde bulunan plastik ürünlerin oluşumu için çok önemlidir. Ancak, plastik yapmak için gerçekten kullanılabilecek bir şeye dönüşmek için, etan ve propen, ham hidrokarbon durumlarından daha küçük birimlere ayrılmalıdır.
Bunu yapmak için farklı yolları vardır. Bir yöntem, sıfır oksijen ortamında yüksek ısı ve yüksek basınç uygulamaktır. “Buhar çatlaması” olarak adlandırılan bu işlem, hidrokarbonları monomerler adı verilen daha kısa moleküllere ayırır.
Aston Üniversitesi’nde sürdürülebilir polimer malzemelere odaklanan doktora sonrası bir araştırmacı olan Payal Baheti,” etandan etilen veya propenden propilen gibi monomerler, termal çatlamadan sonra doğrudan naftadan türetilebilir ” dedi. Basitleştirilmiş etilen ve propilen, son olarak, plastiğin omurgasını yapmak için gerekli olan değerli bileşenlerdir.
Bu sonraki adım, polimerizasyon adı verilen bir işlemle ortaya çıkar; burada, bu bireysel monomer bileşenleri, polimerler olarak bilinen uzun tekrar eden zincirleri üretmek için yeni düzenlemelerde kimyasal olarak birleştirilir. Bu durumda, Etilen ve propilen, dünyadaki en yaygın ve yaygın olarak üretilen iki polimer olan polietilen ve polipropileni oluşturur.
Peki, bu iki polimer neden bu kadar popüler? Polietilenin makyajı, farklı yoğunluklarda plastikler yapmak için kullanılmasına izin verir — yani çürük ve esnek veya sağlam ve sert olabilir — böylece uygulamalarını son derece çeşitli hale getirir. Bu arada, polipropilenin konfigürasyonu özellikle esnek ve esnek hale getirir. Sonuç olarak, bu tür plastikleri her gün, ağırlıklı olarak süt kutusu gibi tek kullanımlık ürünlerde, plastik sarmalayıcılardan, pipetlerden, su şişelerinden, alışveriş çantalarından, şampuan kaplarından, şişe kapaklarından vb. liste uzayıp gidiyor.
Bununla birlikte, bunlar onlarcasından sadece iki çeşit sentetik plastiktir. Diğer hidrokarbon türleri, sadece ham petrolden değil, aynı zamanda doğal gazdan da farklı kaynaklardan izole edilir ve parçalanır ve plastik yapmak için de kullanılır. Bazı durumlarda, polimerler polietilen ve polipropilende gördüğümüz gibi tekrarlanan tek bir monomerden yapılabilir veya birkaç tip monomerin kombinasyonlarını içerebilir.
Dahası, bu polimer zincirlerinin her biri daha sonra çeşitli şekillerde işlenecek ve plastikleri çok yönlü hale getiren çeşitli niş işlevlerini yerine getirmek için onları donatan çeşitli katkı maddeleri — antioksidanlar, köpüren ajanlar, plastikleştiriciler, alev geciktiriciler — ile karıştırılacaktır.
Baheti Live Science’ a “Farklı plastik farklı özellikleri olması gerekir,” şeklinde bir açıklama yapmıştır. “Bozulmayı önlemek için aşırı oksijen veya güneş ışığının geçişini caydırması gereken gıda ambalajı örneğini alın, böylece bunu yapmak için katkı maddeleri içerir. “Bir polimere özelliklerini veren ve bir plastik oluşumuna yol açan katkı maddeleri olduğunu söyleyebiliriz.”
Bu son gelişmeler, bugün sahip olduğumuz çok çeşitli plastik ürünleri yaratıyor-ve gıda üretimi ve depolanması, kozmetik, teknoloji, ilaç ve sağlık hizmetlerine büyük katkılar sağlıyor.
“Yabancı malzeme”
Şimdi, bu üretim sürecini bir kez daha ileriye taşıyalım. Petrol ve doğal gazdan sentezlenen plastik, hidrokarbonları izole ederek, bileşen parçalarına ayırarak ve daha sonra bu parçaları doğada daha önce hiç görülmemiş tamamen yeni oluşumlara dönüştürerek yapılır. Baheti, basitçe söylemek gerekirse, bu, yeryüzündeki su ve topraktaki mikroplara yabancı olmayan “yabancı” bir malzeme yaratır. “Omurga sentez plastik içinde bulunan karbon toprak, bakteriler tarafından tanınan, sindirmek ve su ve karbon dioksit dönüştürmek olamaz anlamına gelir, değil.”
Redshaw,” polietilen gibi ürünlerin depolama sahalarında ayrışması yüzyıllar alabilir ” dedi. “Bu, yaşamımız boyunca üretilenlerin çoğunun hala orijinal haliyle kaldığı anlamına geliyor. Ve dayanıklılık tek sorun değil: güneş ışığı, su ve rüzgarın etkisi altında yavaş yavaş parçalandığı için, petrol ve doğal gazdan elde edilen plastik, içinde bulunan sera gazı emisyonlarını serbest bırakır ve üretim sırasında eklenen kimyasalların çevreye geri sızmasını sağlar. Özellikle tek kullanımlık plastik kirliliğinin hacmi-kalıcılığı ve yüzyıllar boyunca sürebilecek devam eden bir çevresel etki ile birleştiğinde — bugün gördüğümüz çevresel felaketi yarattı.
Ama bu çöp yığınından bir çıkış yolu olabilir. Redshaw, araştırmasının odak noktası olan biyolojik olarak parçalanabilir plastiklerin potansiyel bir çözüm olabileceğine inanıyor. Yeniden yapmak için, biyolojik olarak parçalanabilir plastik yapmak, mısır nişastası gibi biyo-bazlı kaynaklardan üretmek anlamına gelmez (ancak bu bir çözüm sağlayabilir). Daha spesifik olarak, su ve topraktaki mikroplar tarafından makul derecede verimli bir şekilde parçalanabilen polimerlerden plastik üretmeyi gerektirir.
Bunun gerçek bir gezegensel etkiye sahip olması için, biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerin yağ bazlı polietilen ve polipropilen gibi ürünlerin yerini alması gerekir, ancak aynı zamanda bu geleneksel polimerleri bu kadar arzu edilen kılan mukavemet ve esneklik gibi özellikleri de korur. Bu, geleneksel polimerlerin rekabetçi bir şekilde daha ucuz kalması nedeniyle daha karmaşık hale getirilen uzun bir emirdir.
Ancak birkaç biyolojik olarak parçalanabilir seçenek ilerleme kaydetmeye başlıyor. Bunlardan biri, çevreye girdikten sonra daha etkili bir şekilde biyolojik olarak parçalanabilen bardaklar, çatal bıçak takımı ve pipetler gibi tek kullanımlık ürünler yapmak için kullanılan polilaktidler olarak adlandırılan bir türdür. Redshaw’a göre, bu tür icatlar, plastiği daha sürdürülebilir hale getirmek için küresel baskı arttıkça artacaktır.
Başka yerlerde de iyimserlik ipuçları var. 2016 yılında, araştırmacılar plastik yiyen bakterileri keşfettiler ve diğerleri o zamandan beri polietilen çiğneme solucanlarını tanımladılar (bu canavar, daha önce Live Science tarafından bildirilen büyük Balmumu güvesinin bir tırtılıdır). Ayrıca plastik atıkları parçalamak için tasarlanmış enzimler buldular.
Redshaw “Belki, önümüzdeki yıllarda, plastikleri parçalama ve sindirme yeteneğine sahip bakteri ve solucanlardan, hatta polietilen taşıyıcı torbalar gibi şeylerden öğreneceğiz ve plastik atıklarımızdan geçebilecek büyük, yapay solucanlar tasarlayacağız — 70’lerde ‘Doctor Who’ da yer alan dev kurtçuklar gibi!” dedi.
Her halükarda, plastik yaratma sürecinde, insanlar doğadan hammadde almayı ve onları o kadar iyice dönüştürmeyi başardılar ki, doğa artık onları tanımıyor. Yaratıcılığımız bizi bu karmaşaya sokan şeydir; şimdi, umarım, bizi kurtarabilir.
Live Science dergisinde yayınlandı.
