Atık Su Ürünlerinden Çevre Dostu Plastikler Üretildi
Fotoğraf: Araştırmacılar balık yağı kullanarak poliüretan benzeri bir malzeme ürettiler.
Bir plastik türü olan poliüretanlar; ayakkabılarda, giysilerde, buzdolaplarında inşaat malzemelerinde ve hemen hemen hayatın her yerinde kullanılır. Ham petrolden türetilen, sentezlenmesi toksik ve parçalanması yavaş olduğundan dolayı bu çok yönlü kullanılan poliüretan malzemelerinin çevre dostu olmaması büyük bir dezavantajdır. Son günlerde bir araştırma ekibi; balık atıklarından (kafalar, kemikler, deri ve bağırsaklar) türetilen daha güvenli ve biyolojik olarak parçalanabilir yeni bir malzeme tasarlama fikrini tartışıyorlar.
Araştırmacılar sonuçlarını bugün Amerikan Kimya Derneği’nin (ACS) bahar toplantısında sundu.(05.04.2021)
Projenin baş araştırmacısı Ph.D. Francesca Kerton; eğer proje başarılı bir şekilde geliştirilirse balık yağı bazlı bir poliüretan, bizlere daha sürdürülebilir plastiklere olan büyük ihtiyacı karşılamaya yardımcı olabilir dedi.Francesca bu fikrini; “İster malzemeyi karbondioksite ve suya dönüştüren kimyasal bozunmada, ister geri dönüşüm ve yeniden kullanımda plastikleri ömür boyu sürecek bir planla tasarlamaya başlamamız önemlidir.” diyerek açıkladı.
Yeni malzemeyi yapmak için Kerton’un ekibi, balıklar tüketicilere satışa hazırlandıktan sonra Atlantik somon kalıntılarından elde edilen yağla başladı. Toplantıda çalışmayı sunan yüksek lisans öğrencisi Mikhailey Wheeler,” plastiklerin nasıl yapıldığını değiştirebilecek, insanların attığı çöplerden nasıl yararlı bir şey yapabileceğimizi ilginç buluyorum ” diyor. Hem Kerton hem de Wheeler, Newfoundland Memorial Üniversitesi’nde (Kanada) bulunmaktadır.
Bu yeni malzemeyi üretmek için Kerton’un ekibi, Atlantik somon balıklarının tüketicilere hazırlandıktan sonra elde edilen yağla yola çıktı. Kerton gibi Kanada Newfoundland Memorial Üniversitesi’nde yüksek lisans öğrencisi olan Mikhailey Wheeler yapılan çalışmayı toplantıda sunarken ;”İnsanların değersiz görüp çöp diye attığı plastikleri nasıl yararlı bir hale getirebileceğimizi ve bununla birlikte plastiklerin üretilme şeklini bile değiştirebilecek malzemenin üretilmesini bende ilginç buluyorum.” dedi.
Geleneksel yöntemlerle üretilen poliüretan bir dizi çevre ve insan sağlığı problemi ortaya çıkarır. Sentez sırasında yenilemez bir enerji kaynağı olan petrole, renksiz ve oldukça zehirli bir gaz olan fosgene gerek duyulur ve izosiyanatlar güçlü solunum irritanları üretir, oluşan nihai ürün çevrede kolayca parçalanmaz. Meydana gelen sınırlı biyolojik bozunma ise kanserojen bileşikleri serbest bırakabilir. Bu sebepten ötürü daha çevreci olan alternatif malzemelere talep artmaktadır. İlk olarak farklı araştırmacılar petrolün yerini alması için bitki yağlarını kullanarak yeni poliüretan geliştirdiler. Genellikle soya fasülyesi bu petrol üreten mahsuller içerisinde tercih edilmekteydi ancak bu mahsullerin toprağa ihtiyaç duyması da bir dezavantaj olarak yer almaktaydı.
Artık balık, gelecek vaat eden bir alternatif olarak Kerton’u kendisine hayran bırakmıştı. Somon yetiştiriciliği, üniversitenin bulunduğu kıyı Newfoundland için önemli bir endüstridir. Burada balıklar işlendikten sonra kalan kısımlar genellikle atılır bazen de bu atık kısımlardan balık yağı çıkartılır. Kerton ve meslektaşları, bu balık yağını poliüretan benzeri bir polimere dönüştürmek için bir süreç geliştirdiler. İlk olarak doymamış yağa kontrollü bir şekilde oksijen katarak epoksitler ve epoksi reçinesindekilere benzer moleküller oluşturdular. Bu epoksitleri, karbondioksit ile reaksiyona girdikten sonra ortaya çıkan molekülleri yeni materyali oluşturmak için nitrojen içeren aminlerle birleştirdiler.
İnsanların aklına ilk olarak üretilen bu plastik balık kokuyor mu? sorusu geliyordu. Kerton ise bu soruyu “İşleme balık yağıyla başladığımızda hafif bir tür balık kokusu geliyor ancak adımlardan geçerken bu koku yok oluyor.” diye cevapladı.
Kerton ve ekibi Ağustos ayında yayınladıkları bir makalede uyguladıkları yöntemi açıkladı. Wheeler bu yöntem üzerinde bazı ince ayarlamalar yapmaya devam etti. Son yaptığı çalışmada ilgili kimyayı basit hale getirdi. Bunun sayesinde amini, amino asitlerle yer değiştirerek bazı başarılar elde etti.Amino asitler zaten doğada buluyordu ve daha önceden kullanılan amin kaju kabuklarından elde edilmesi gerekiyordu. Wheeler’in çalışmalarının ilk sonucunda histidin ve asparaginin; polimer bileşenleri birbirine bağlayarak aminin oluşturabileceği ispatlandı.
Araştırma ekibi yaptığı bir diğer deneyde ise üretilen bu yeni malzemenin kullanım ömrü sona erdiğinde ne kadar kolay bozulacağını inceledi. Wheeler, malzemenin bir kısmını suya batırdı ve bir kısmına ise parçalanmayı hızlandırmak için balık yağı gibi yağları parçalayabilen bir enzim olan lipaz ekledi. Sonrasında mikroskop ile inceleme yaparken suda olan numuneler de dahil olmak üzere tüm numunelerin biyolojik olarak kolayca parçalanabildiğine dair umut verici mikrobik büyüme gözlemledi.
Kerton ve Wheeler, sentezde bir amino asit kullanmanın etkilerini test etmeye ve malzemenin bozulmasını hızlandırabilecek mikrobiyal büyümeye ne kadar uygun olduğunu incelemeye devam etmeyi planlıyor. Ayrıca bu yeni malzemenin ambalajlama veya giyim için elyaf gibi gerçek dünya uygulamalarında potansiyel olarak nasıl kullanılabileceğini görmek için fiziksel özelliklerini incelemeyi planlıyorlar.
Kaynak:phys.org
