Ağaçlar ‘Daha Yeşil’ Köpük Ürünlerinin Anahtarı Olabilir

Fotoğraf: Plastikten yapılmış bu Strafor kabın aksine, yeni bir köpük türü biyolojik olarak parçalanabilir.

Sıcak bir yaz gününde sahile gidiyorsanız, içeceğin soğutucusunu unutmak istemezsiniz. Bu soğutucuyu buzla doldurabilirsiniz. Ancak, buz kendi başına uzun süre soğuk tutmaz. Bu yüzden bir soğutucu duvarlarına yalıtım koyulur. En iyi yalıtkanlar uzun zamandır strafor gibi plastik bazlı köpüklerdir. Ancak odun hamurundan yapılmış yeni bir köpük türü daha da iyi çalışır ve de çevre dostudur.

Plastik köpük inanılmaz derecede faydalı ve popülerdir. Milyonlarca küçük hava cebi ile dolu köpüklü yapısı hem hafif hem de güçlüdür. Bu malzeme nakliye sırasında kırılabilir paketleri korur. Yalıtkan olarak kullanıldığında, plastik köpüğün küçük kabarcıkları ısıyı saatlerce -içerde veya dışarda- tutmaya yardımcı olur. Bu yüzden insanlar bardaklardan ve soğutuculardan ambalajlama ve ev yalıtımına kadar her şeye güveniyorlar.

Ancak bu köpüklerin birkaç dezavantajı vardır. Yenilenemez bir malzeme olan petrolden yapılırlar. Birisi bu köpük bazlı ürünleri kullanmayı bitirdiğinde, geri dönüşümü zordur. Plastik köpük biyolojik olarak parçalanmaz (doğal olarak parçalanma). Bunun yerine, rüzgârda saçılan, kirliliği yakın ve uzaklara yayan küçük küçük boncuklara ayrılma eğilimindedir.

Bu yüzden araştırmacılar bir alternatif bulmaya çalışıyorlar. “Yeşil” bir şey istiyorlar – hem nasıl yapıldığı hem de ondan nasıl kurtulacağımız konusunda çevre için daha iyi bir şey. Xiao Zhang ve Amir Ameli, Richland’daki Washington Eyalet Üniversitesi’nde çalışan malzeme bilimcileridir ve cevabın ağaçlarda olabileceğini düşünüyorlar.

Ağaçlara Dönme

Selüloz, bir bitkinin hücre duvarlarını oluşturan çok sağlam bir malzemedir. Diğer bilim insanları ağaçlardaki selülozdan köpük yapmanın yollarını bulmuşlardı. Başlangıç ​​bileşeninin sadece yenilenebilir bir kaynak değil, aynı zamanda çevrede tamamen parçalanabilir olmasını da sevdiler.

Bununla birlikte, doğrudan bitkiden selüloz köpüklenmez. Daha önce araştırmacılar, odun hamurunu önce asitle çözdükten sonra filtrelemeye ihtiyaç duyduklarını keşfettiler. Geriye kalan küçük selüloz kristalleri olacaktır. O kadar küçüktür ki, bir insan saçının genişliğine ulaşması için 500 kristalin yan yana olması gerekir. Bu nanokristaller ağaç gövdelerinin bu kadar güçlü olmasının sebebidir.

Onları bir köpüğe dönüştürmek için araştırmacılar nanokristalleri sert çözücüler içinde çözdüler. (Çözücüler diğer maddeleri çözen sıvılardır.) Daha sonra bir köpük oluşturmak için dondurdular ve çözücüyü çıkarmak için kuruttular. Ancak ortaya çıkan malzeme geleneksel plastik köpüklerden daha zayıftı ve Strafor kadar izole etmedi. Selüloz ürünleri ayrıca sıcak ve nemli koşullarda bozuldu.

Zhang ve Ameli sadece plastik köpüklerden daha iyi çalışan bir şey yapmak istemiyordu, aynı zamanda çevre dostu bir şey yapmak istiyorlardı. Örneğin Ameli, “Herhangi bir zararlı veya pahalı çözücüden kaçınmak istedik.” diye açıklıyor.

“Selüloz suda çözünür.” diyor. Ekibi daha sonra suda çözünecek diğer malzemeleri seçti. Şimdi, çözeltiden su çıkardıklarında, ekip güçlü bir selüloz köpüğü elde etmeyi umuyordu.

Araştırmacılar farklı tarifler hazırladılar. Bazıları sadece selüloz nanokristalleri ve su karışımıydı. Esneklik için diğer tariflerde polivinil alkol olarak bilinen bir polimer bulunur. Yine de, diğerleri bu bileşenlerin hepsini ve bir asidi kullandı. Bu asit, selüloz ve polivinil alkol bağı moleküllerine yardımcı oldu. Bu bağlar “nano ölçekli malzemeleri bir arada tutar ve malzemeyi güçlendirir” diye açıklıyor Ameli. Daha güçlü malzemeler, köpüğün içinde daha küçük kabarcıklar oluşturur ve bunun da daha kaliteli bir köpük üretmesi gerektiğini ekliyor.

Daha sonra, araştırmacılar her karışımı bir tüpe döktü ve karışımlar altı saat boyunca dondu. Bu nanokristalleri yerinde tuttu. Her karışım iyi ve katı hale geldikten sonra, dondurularak kurutulur. Bu, sadece köpüğü geride bırakarak suyu çıkardı.

Kağıt Hamuru Gücü

Ekip daha sonra her köpüğün ne kadar iyi performans gösterdiğini karşılaştırdı. Ayrıca, küçük hava ceplerini görmek için bir tarama elektron mikroskobu altında her köpüğün ince bir dilimine baktılar. Sadece-selülozlu köpük içindeki hava boşlukları, 0.2 milimetreden (0.008 inç) daha büyüktü. Polivinil alkol-asit tarifi çok daha küçük cepler bıraktı. Bu kabarcıkların büyüklüğü yarıdan daha azdı. Ayrıca köpüğe eşit olarak dağılmışlardı. Bu köpüğün daha güçlü olması gerektiği izlenimini vermiştir.

Tabii ki, araştırmacılar köpükleri üzerlerine ağırlık koyarak test ettiklerinde, asit köpüğü ya sadece-selüloz ya da selüloz-alkol köpüklerinden çok daha fazla basınca dayanıyordu. Bu nedenle asit köpüğü, ambalajlama için iyi çalışmalıdır.

Son olarak, araştırmacılar köpüklerin ısıyı içeride (veya dışarıda) ne kadar iyi tuttuğunu test ettiler. Bir kez daha, asit tarifi açık kazananı kanıtladı. Bu köpük, kendi yaptıkları diğer tiplere nazaran ısının geçmesini çok daha iyi engelledi. Aynı zamanda strafordan daha iyi izole etmiştir. Ameli, bunun çok küçük baloncukları olduğu için olduğunu söylüyor. “Kabarcıklar küçüldükçe, hava kabarcığın içinde serbestçe hareket edemez ve ısıyı hızlı bir şekilde aktaramaz.”

Araştırmacılar bulgularını Karbonhidrat Polimerleri Dergisinin 15 Ağustos sayısında açıklamışlardır.

Ekip, köpüğün çevrede ne kadar iyi bozulacağını henüz incelemedi. Ancak Ameli, hızla bozulmasını bekliyor.

Monica Ferreira da Costa, köpüğün bozulma kabiliyeti test edilene kadar laboratuvarda kalması gerekir, diyor. Kendisi Brezilya’daki Pernambuco Federal Üniversitesi’nde bir okyanus bilimcidir. Da Costa, dünya okyanuslarında plastik kirliliğini araştırıyor. Yaygın olarak kullanılan plastik köpüklerin değiştirilmesinden önce, araştırmacıların sadece yeni bir tür kirlilik yaratmayacaklarından emin olmaları gerektiğini savunuyor.

Costa, “Herhangi bir ürünün ilk önce kapsamlı bir test yapmadan tekrar pazara girmesi gerektiğine inanmıyorum.” diyor. “Aynı hataları tekrar tekrar yinelemeye gerek yok.” diye belirtiyor.

Kaynak : sciencenewsforstudents.org