Atık Plastikten Değerli Nano Materyallere
Soda şişesi ya da konservelerin, geri dönüşüm kutusunda yeni bir şeye dönmesi ihtimali düşüktür. Rice Üniversitesi bilim insanları, süreci daha karlı hale getirerek bu problemi çözmeye çalışmaktadır.
Ekonomik İş Birliği ve Kalkınma Organizasyonu’na göre plastik atık miktarı son yirmi yılda iki kat arttı. Bu miktarın 2053 yılına kadar üç katı artması beklenmektedir. Bu plastik atıkların çoğu depolanmış, yakılmış ya da başka yanlış bir yöntemle uzaklaştırılırmıştır. Bazı çalışmalar, plastik atıklarının sadece %5’inin geri dönüştüğünü göstermektedir.
Rice’ın yüksek lisans öğrencilerinden ve İleri Materyaller dergisinde yayınlanan çalışmanın baş yazarı Kevin Wyss, “Atık plastikler, nadiren geri dönüştürülebilir. Bunun nedeni plastiklerin; yıkanma, sınıflandırma ve erime noktasını düşürme gibi pahalı yöntemlerle fabrikalarda kullanılabilecek materyallere dönüşmesidir” dedi. İleri Materyaller dergisinde yayınlanan çalışmanın detayları; Kevin ve meslektaşlarının, James Tour laboratuvarında flaş Joule ısıtma tekniğini kullanarak plastikleri değerli karbon nanotüplerine ya da hibrit nano materyallere dönüştürmesidir.
Wyss, “Biz hibrit karbon nano materyali yapabildik. Bunu grafin kullanarak ve ticari şekilde temin edilmesini sağlayarak daha işlevsel hale getirdik” dedi.
Grafen, karbon nanotüpleri ve diğer karbon yapılı nano materyaller; düşük yoğunluk, büyük yüzey alanı, iyi iletkenlik ve geniş bantlı elektromanyetik absorpsiyon gibi özelliklerinden dolayı güçlü ve kimyasal olarak kuvvetlidirler. Böylece; kompozitler, kaplamalar, algılayıcılar, elektro kimyasal enerji depoları ve nicesi gibi endüstriyel, sağlık ve elektronik aplikasyonlarda kullanılabilir hale gelirler.
Wyss, “Bu sefer bulduğumuz sonuçlarda ilginç olan, karbon nanotüplerin uçlarına grafen bitleri ekleyebilmemizdi. Bu yeni hibrit nano materyalin yapısını, fasulye filizlerine ya da lolipop gibi düşünebilirsiniz. Yapılması çok zor olan bu yapının atık plastikten yapılması; yöntemi, değerli kılmaktadır” dedi.
Bu yeni hibrit karbon nano materyal yapısı, yapının daha gelişmiş performans göstermesi içindir.
Wyss, “Kazaktan bir iplik çıkarmaya çalışıyormuşum gibi düşünün. Eğer ip düz ve pürüzsüzse kolayca çekilir ve örgüyü mahveder. Karbon nanotüpler için de durum aynı: grafen bitlerinin uçlara eklenmesi, verilen örnekteki ip gibi kolayca çıkmasını engellemek içindir. Ayrıca kıymıkla sökülmenin zor olması, ucuna eğri, balıkçı kancası gibi bir madde eklendiğinde sökülmenin daha da zorlaşması gibi düşünebilirsiniz” dedi.
Plastik; sınıflandırma, yıkanma gibi geleneksel dönüştürme yöntemlerine ihtiyaç duymaz. Plastiğin dönüşme yöntemi, 3100 Kelvin (5120 derece Fahrenheit) civarı sıcaklıkta flaş edilmesidir. Wyss, “Bu işlemler esnasında tüm yaptığımız; materyali küçük, konfeti büyüklüğünde parçalara ayırmak, biraz demir eklemek ve iletkenlik için az miktarda odun kömürü gibi farklı bir karbon karıştırmak. Plastiği geri dönüştürmek, yeni plastik üretmekten daha pahalıdır. Plastik geri dönüşümü için çok az ekonomik teşvik var. Bu nedenle ileri dönüşüme ya da az değerli atıkları daha değerli bir şeye dönüştürmeye yöneldik. Atık plastiği daha değerli bir şeye dönüştürebilirsek, insanlar atık plastiklerini yöneterek para kazanabilirler” dedi.
Üretim süreci döngüsünün analiz sonuçları; flaş Joule ısıtma yönteminin mevcut nanotüp üretim yöntemlerinden enerji verimliliğinin çok daha yüksek ve çevre dostu olduğunu göstermektedir.
Wyss, “Şu anda kullanılan karbon nanotüp üretim yöntemleri ile yöntemimiz karşılaştırıldığında, bizimki yaklaşık %90 daha az enerji kullanmaktadır ve %90–94 daha az karbondioksit üretmektedir” dedi.
Çalışmanın yazarları Tour, T. T. ve W. F.; Chao Kimya Profesörü ve Rice‘ın George R. Brown Mühendislik Okulu‘nda Malzeme Bilimi ve Nano Mühendislik Profesörüdür. Ulusal Bilim Vakfı Lisansüstü Araştırma Bursu, Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi ve ABD Ordusu Mühendis Araştırma ve Geliştirme Merkezi çalışmayı finanse etmektedir.
Kaynak : sciencedaily.com
