Geri Dönüşümden İleri Dönüşüme: Plastikle Başa Çıkmanın Daha Akıllı Bir Yolu

Fotoğraf: Yeni yaklaşımla farklı büyütmelerde üretilen karbon nanotüp örnekleri.

Küresel olarak atık plastiklerin sadece %20’si geri dönüştürülebilmektedir. Plastiğin temiz bir şekilde geri dönüştürülmesi pahalı olabileceğinden ve genellikle daha düşük değerli ürünler üretildiğinden bu rakamı artırmak zor olmaya devam etmektedir, bu da onu çoğu zaman finansal olarak imkansız hale getirmektedir.

RMIT Üniversitesi’ndeki araştırmacıların yeni yöntemi, plastikten yüksek değerli ürünler (karbon nanotüpler ve temiz sıvı yakıt) üretilebilirken, aynı anda tarımsal ve organik atıkları geri dönüştürebilecektir.

Ekibin Journal of Environmental Management’de açıklanan iki aşamalı prosesi, organik atıkları karbon açısından zengin ve yüksek değerli bir kömür formuna dönüştürüyor ve ardından bunu plastiği ileri dönüşümü için bir katalizör olarak kullanmaktadır.

Baş araştırmacı Doç. Kalpit Shah, iki büyük atık akışını tek bir döngüsel ekonomi yaklaşımıyla geri dönüştürmenin önemli finansal ve çevresel faydalar sağlayabileceğini söyledi.

Shah, “Bizim yöntemimiz temiz, uygun maliyetli ve kolayca ölçeklenebilir. İster bir çiftlikten tonlarca biyokütle; ister gıda atığı, ister evdeki yeşil kutulardan bahçe kupürleri olsun, hem kullanılmış plastik hem de organik atıkları dönüştürmek için akıllı bir çözüm. Bu teknolojinin gelecekte yerel konseyler ve belediye yönetimleri tarafından bu atıkları gerçek gelir akışlarına dönüştürmeye yardımcı olmak için kullanılabileceğini umuyoruz. Avustralya gelecek yıldan itibaren atık plastik ihracatını yasaklarken, geri dönüşümün ötesinde sürdürülebilir ve düşük maliyetli alternatifleri keşfetmemiz hayati önem taşıyor. Plastiğin yerli teknolojiyle geri dönüştürülmesi, sınırlı kaynaklarımızdan mümkün olan en yüksek değeri çıkarmamızı ve bizi gerçek bir döngüsel ekonomiye daha da yakınlaştırmamızı sağlayacaktır.” dedi.

Plastik Mükemmel Değil

Atık plastik, kağıt, cam ve lastik ihracatını aşamalı olarak sona erdirmek için tasarlanan yeni Avustralya yasaları uyarınca, işlenmemiş tek reçine/polimer plastiklerin ihracatı 1 Temmuz 2022’den itibaren yasaklanacak.

Avustralya’nın ulusal geri dönüşüm hedefi, ülkenin plastik ambalajlarının %70’inin 2025 yılına kadar geri dönüştürülmesi veya kompost (organik gübre) haline getirilmesidir. Ancak yakın tarihli bir rapor, 2017-2018’de plastiğin yalnızca %9,4’ünün geri dönüştürüldüğünü tespit etti.

Geri dönüşüm ve temiz enerji, Federal Hükümetin Modern Üretim Stratejisindeki altı ulusal önceliğinden biridir.

Yüksek Değerli Nanomalzemeler

Yeni plastik ileri dönüşüm yaklaşımı, karbon nanotüplerin (CNT) üretimi için sürdürülebilir bir alternatif sunuyor.

Bu içi boş silindirik yapılar; hidrojen depolama, kompozit malzemeler, elektronik, yakıt hücreleri ve biyomedikal teknolojiler dahil olmak üzere çok çeşitli sektörlerde uygulamalarla olağanüstü elektronik ve mekanik özelliklere sahiptir.

Karbon nanotüpler, özellikle hafif parçaların tasarımını kolaylaştırabilecekleri havacılık ve savunma alanlarında artan bir talep görmektedir. CNT’lerin küresel pazarının 2027 yılına kadar 5,8 milyar dolara ulaşacağı tahmin ediliyor.

Eskiyi Yeniye Çevirmek

Yeni yöntem, tarımsal veya organik atıkları, toprak sağlığını iyileştirmek için sıklıkla kullanılan karbon açısından zengin bir odun kömürü formu olan biyokömüre dönüştürmekle başlıyor.

Biyokömür, atık plastik gaz ve yağ bileşenlerine ayrıldığından, PAH’lar olarak bilinen Poli-siklik Aromatik Hidrokarbonlar gibi toksik kirletici maddeleri ortadan kaldırmak için kullanılmaktadır.

İşlem, bu kirletici maddeleri ortadan kaldırıp, plastikleri yüksek kaliteli sıvı yakıta dönüştürmektedir.

Aynı zamanda plastikteki karbon, biyokömürü kaplayan karbon nanotüplere de dönüştürülebilmektedir.

Bu nanotüpler, çeşitli endüstriler tarafından kullanılmak üzere pul pul dökülebilir formda veya nano-geliştirilmiş biyokömür çevresel iyileştirme ve tarımsal toprakların güçlendirilmesi için doğrudan kullanılabilmektedir.

Çalışma, plastikten kirletici içermeyen yakıt ve karbon nanomalzemeler yapmak için bir katalizör olarak düşük maliyetli ve yaygın olarak bulunan biyokömürü kullanan ilk çalışmadır.

Avustralya’nın RMIT’deki Biyokatı Kaynaklarının Dönüşümü için ARC Eğitim Merkezi’nin Müdür Yardımcısı (Akademik) Shah, çalışmanın yalnızca bir plastik türünü araştırırken, yaklaşımın bir dizi plastik türü için geçerli olacağını söyledi.

Shah, “Paketleme endüstrisinde yaygın olarak kullanıldığı için polipropilene odaklandık.  Üretilen yakıtın kalitesi değişeceğinden, farklı plastikleri test etmek için daha fazla araştırma yapmamız gerekse de geliştirdiğimiz yöntem genellikle tüm plastiklerin temel bileşenleri olan herhangi bir polimeri geri dönüştürmek için uygundur.” dedi.

Aşırı Verimli Reaktör

Laboratuvar ölçeğinde yürütülen deneysel çalışma, RMIT tarafından geliştirilen ve patenti alınan yeni bir aşırı verimli reaktör tipinde de tekrarlanabilir düzeydedir.

Reaktör, akışkan yatak teknolojisine dayanmaktadır. Genel sermaye ve işletme maliyetlerini azaltmak için ısı ve kütle transferinde önemli iyileştirmeler sunmaktadır.

İleri dönüşüm araştırmasının sonraki adımları, metodolojiyi optimize etmek için ayrıntılı bilgisayar modellemesini ve ardından reaktörde pilot denemeleri içerecektir.

RMIT Mühendislik Okulu’ndan ekip, araştırmayı ilerletmek ve ileri dönüşüm yönteminin diğer potansiyel uygulamalarını araştırmak için plastik ve atık endüstrileriyle iş birliği yapmayı düşünüyor.

Kaynak: phys.org