Lipoik Asit: Sevimli Küçük Monomerden Kolaylıkla Depolimerize Edilebilen Poli(disülfit) Polimeri Üretildi

Lipoik Asit: Sevimli Küçük Monomerden Kolaylıkla Depolimerize Edilebilen Poli(disülfit) Polimeri Üretildi

Fotoğraf-1: Lipoik Asit: alfa-lipoik asit ve tioktik asit olarak da bilinen bir organosülfür bileşiğidir. Doğal olark hayvanlarda bulunur ve aerobik metabolizma için gereklidir. Ayrıca antioksidan gıda takviyesi olarak da kullanılır (1). Bilim insanları; bu doğal molekülden, geri dönüştürülebilir ve yeniden yapılandırılabilir bir polimer olan poli(disülfit) elde etmeyi başardı (2).

Plastikler modern çağımızın en başarılı malzemelerinden biridir. Ama aynı zamanda muazzam bir atık sorununa da sebep oluyorlar.

Hollanda’daki Groningen Üniversitesi ile Şangay’daki Doğu Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’ndeki (ECUST) araştırmacılar, doğal bir molekül olan lipoik asitten çeşitli polimerler ürettiler.

Yeni polimerler, ılımlı koşullar altında kolayca depolimerize olma eğilimindedir. Monomerlerin yaklaşık % 87’si saf formlarında geri kazanılabiliyor ve bunlar yeniden işlem görmemiş kalitede (virjin) polimerler üretmek için kullanılabiliyor. Bu işlem, Şubat 2021’de Matter dergisinde yayınlanan bir makalede açıklanmıştır.

Plastiklerin geri dönüştürülmesiyle ilgili en önemli sorunlardan biri, genellikle daha düşük kaliteli bir ürün elde edilmesidir. En uygun sonuçlar, polimerlerin monomerlere bölündüğü kimyasal geri dönüşüm ile elde edilir. Bununla birlikte, bu depolimerizasyonun gerçekleştirilmesi genellikle çok zordur.

Groningen Üniversitesi ve ECUST arasında bir işbirliği olan Feringa Nobel Ödüllü Bilim İnsanı Ortak Araştırma Merkezi’nden araştırmacılar, bu zorlukları aşarak, ılımlı koşullar altında oluşturulabilen ve tamamen depolimerize edilebilen bir polimer yarattılar.

Mükemmel Yapı Taşı

Groningen Üniversitesi’nde, Organik Kimya Profesörü olan Ben Feringa “Doğal bir molekül olan lipoik asitten hayli kontrollü bir şekilde polimer üretmenin bir yolunu bulduk” diyor.

“Lipoik asit, harika bir molekül ve doğa tarafından yaratılmış mükemmel bir yapı taşıdır. Bu molekül, bir kükürt-kükürt bağı içeren bir halka yapısına sahiptir. Bu bağ kırıldığında, kükürt atomları başka bir monomerinkilerle reaksiyona girebiliyor. Bu süreç daha önce biliniyordu, ancak biz, onu kontrol etmenin ve uzun zincirli polimerler oluşturmanın bir yolunu bulmayı başardık.”

Lipoik Asit: Sevimli Küçük Monomerden Kolaylıkla Depolimerize Edilebilen Poli(disülfit) Polimeri Üretildi

Fotoğraf-2: Sentetik poli(disülfit) polimerleri, kapalı bir döngüde kimyasal olarak geri dönüştürülebilir. Depolimerizasyon işlemi, alkali sulu çözeltilerde verimli bir şekilde gerçekleşir. Kimyasal olarak geri dönüştürülmüş olan ve virjin kalitedeki bu polimerler, katkı maddeleri de ilave edilerek yeniden işlenebilir (2).

Elastik Malzeme

Molekül, metal iyonları ile kolayca reaksiyona giren bir karboksil grubu içerir. Bunlar polimerleri çapraz bağlayabilir, bu da elastik bir malzeme oluşumunu sağlar. Molekül sodyum hidroksitli suda çözündüğünde ve su buharlaştırıldığında, iyonik bağlar aracılığıyla daha güçlü bir polimer film üretilebilir.

“Polimerizasyon tersinir bağlar yolu ile gerçekleştirildiği için, malzeme aynı zamanda kendi kendini onarıyor” diye açıklıyor, Feringa:

“Kesildiğinde, uçları birbirine bastırmanız yeterlidir ve birkaç dakika içinde tekrar bağlanırlar.”

Tersinir Polimerizasyon

Çalışmanın büyük bir kısmı, önce Şangay’daki ECUST’ta doktora öğrencisi ve daha sonra Groningen Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Qi Zhang tarafından gerçekleştirildi. Qi Zhang,  “Lipoik asit, zarif bir yapıya sahip doğal küçük bir moleküldür. Tamamen tersine çevrilebilir bir polimerizasyon elde etmek için monomeri yeniden tasarlamamız çok zor olmadı ” diyor.

 “Polimerleri basitçe sodyum hidroksitle muamele etmek, polimerleri tekrar monomerlerine ayrıştırıyor.

 “Biraz asit ekleyerek, monomerler çökeliyor ve geri kazanılabiliyor. Bu geri dönüştürülmüş monomerlerin kalitesi orijinal malzemeninkiyle aynıdır.” diye açıklıyor Qi Zhang.

Kaliteden Ödün Vermeden Geri Dönüşüm

Groningen Üniversitesi Organik Kimya Profesörü Feringa, araştırma sonuçlarını şöyle özetliyor;

 “Deneylerimiz bu monomerlerle nelerin mümkün olduğunu gösteriyor. Hatta malzemeyi kaliteden ödün vermeden birkaç kez monomerlerine geri dönüştürebiliyoruz. Bu bir ilkenin kanıtıdır. Yeni işlevlere sahip polimerler oluşturmak ve polimerizasyon ve depolimerizasyon süreçlerini daha iyi anlamak için şimdi deneyleri sürdürüyoruz.” Ancak bu yeni polimerin endüstriyel kullanımlarının gerçekleştirilmesi için daha çok yolumuz var. Halen monomerlerin % 87’si geri kazanılabilse de, araştırmacılar mümkün olduğunca % 100’e yaklaşmayı istiyorlar.

 “Deneylerimiz, kontrollü bir şekilde, tamamen depolimerize edilebilen sert ve yumuşak, elastik polimerler üretebileceğimizi gösteriyor. Bu molekül gerçekten çok ümit verici ”diye sözlerini tamamlıyor, Profesör Feringa.

Kaynak: azom.com

33 Kez Okundu

Yazar Hakkında

Nil Sırımoğlu

Ege Üniversitesi, Kimya Fakültesi, Biyokimya ve Mühendisliği Bölümü 1981 mezunuyum. 1983'de Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Çevre Kimyası dalında master programını tamamladıktan sonra, Petkim-Aliağa'da iş hayatına başladım. 25 yıl Petkim Kalite Kontrol ve Teknik Servis Müdürlüğünün Genel Kimya Laboratuvarlarında İçme suyu, atık su analizleri, daha sonra Polimer Laboratuvarlarında hammadde-ürün kalite kontrolü, polimer tanımlama testleri, teknik servis, müşteri talep ve şikayetlerinin değerlendirilmesi gibi çeşitli birimlerde görev aldım. Çok yorucu, ağır koşullarda, her türlü kimyasalla muhatap, ama keyifli bir iş yaşamım oldu. Doya doya kimyaya, teknolojiye bulaştım. Her yıl lise ve üniversitelerden gelen stajyer öğrencilerimizin eğitimi de ayrı bir renk katardı. Biz de ISO 9000, Akreditasyon, Zaman Yönetimi, İlk yardım, Teknik Emniyet, cihaz kullanımları, bilgisayar vb bir çok eğitimler aldık. Bilgisayar deyince, ilk yıllarda koca binada az sayıda masaüstü bilgisayar vardı. DOS' ta, o kara ekranlarda sırayla çalışırdık diye hatırlıyorum. Windows işletim sistemi sonradan çıktı. İş arkadaşlarımla iyi bir ekiptik. Spektroskopinin babası, değerli hocam Prof. Dr. Şeref Güçer'in hep aklımda olan şu sözlerini yaşamım boyunca ilke edindim. "Tek başımıza hiç bir şeyiz, ekibimizle varız!" Bir de en bezgin olduğum dönemlerde Prof. Dr. Gürel Nişli hocamızın yaşam enerjisini hatırlamak bana hep ışık olmuştur.

İş hayatımı noktaladıktan sonra mesleğimi erteleyerek ailemle emekliliğin tadını çıkarmayı seçtim. On yılı geçmişiz. Kimyayı nasıl da özlemişim. Epeydir İnovatif Kimya Dergisini takip ediyorum. Gençlerin ev-okul- iş yaşamlarından kalan dar vakitlerinde dergi için nasıl fedakarca çalıştıklarını, ne muhteşem yazılar paylaştıklarını görünce, ben de katkıda bulunmaya karar verdim. Benim için de keyifli bir çalışma olacak. Yeni aramızdan ayrılan değerli Prof. Dr. Osman Yavuz Ataman hocamızın dediği gibi… MADEM GELDİK DÜNYAYA, ÇALIŞALIM KİMYAYA". 100 yaşına kadar tüm yaşamını kimya bilimine ve ülkesine adamış olan, Hocaların hocası Prof. Dr. Ali Rıza Berkem'i de saygıyla analım. Bu dünyadan iz bırakarak geçmiş, bilime ve insana gönül vermiş, değerli bilim insanları, hepsi ışıklar içinde olsunlar...

Kopyalamak Yasaktır!