Plastik Poşetleri Geleceğin Kumaşlarına Dönüştürebilir miyiz?
Fotoğraf: MIT (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü) mühendisleri, genellikle plastik torbalarda kullanılan polietilenden kendi kendini soğutan kumaş geliştirdiler. Geliştirilen bu yeni kumaşın pamuk ve diğer yaygın tekstillerden daha sürdürülebilir olabileceğini tahmin ediyorlar.
Bilim insanları, geleceğin kumaşları haline gelebilecek malzemeleri değerlendirirken,günlük hayatımızdaki materyallerde yaygın olarak bulunan polietileni genelde reddetmişlerdir.
Plastik sargı ve bakkal poşetleri malzemesi olan polietilen ince ve hafiftir. Tekstil ürünü olarak kullanılırsa içerideki ısıyı hapsetmek yerine geçmesine izin verdiğinden dolayı diğer kullanılan tekstil ürünlerinden daha serin tutabilir.Polietilenin en büyük handikabı ise nemi çekip buharlaştıramadığı için su ve ter içinde hapsolur. Bu sebepten ötürü polietilen giyilebilir bir tekstil ürünü olarak benimsenmemektedir.
Geçtiğimiz günlerde, MIT mühendisleri polietileni nemi uzaklaştırmak için tasarlanmış liflere ve ipliklere dönüştürdüler. Bu dönüşüm neticesinde İplikleri; pamuk, naylon ve polyester gibi yaygın tekstil ürünlerinden daha hızlı emen ve buharlaştıran ipeksi, hafif kumaşlara dokudular.
Ayrıca polietilenin bir tekstil ürünü olarak üretilip kullanılması durumunda sahip olacağı ekolojik ayak izini de hesapladılar. Çoğu varsayımın aksine, polietilen kumaşların, pamuklu ve naylon tekstillere göre yaşam döngüleri boyunca daha küçük bir çevresel etkiye sahip olabileceğini tahmin ediyorlar.
Araştırmacılar, polietilenden yapılan kumaşların, plastik poşetleri ve diğer polietilen ürünleri giyilebilir tekstiller halinde geri dönüştürmek için bir teşvik sağlayıp malzemenin sürdürülebilirliğine katkıda bulunacağını umuyorlar.
MIT Makine Mühendisliği Bölümü’nde araştırma görevlisi olan Svetlana Boriskina; “İnsanlar plastik poşetleri doğaya atmak yerine onları geri dönüştürebilirler. Geri dönüştürülen bu plastik poşetlerden elde edilen polietilen, ham madde olarak kullanılıp spor ayakkabı veya kazak ürettiğimizde hem ekolojik hem ekonomik başarı elde edebiliriz. ” dedi.
Boriskina ve meslektaşları bulgularını Nature Sustainability’de yayınladı.
Su Emici Özelliği
Bir polietilen molekülünün her biri, bir hidrojen atomu eklenmiş karbon atomu yapısına sahiptir. Birçok kez tekrarlanan bu basit yapı, suya ve diğer moleküllere yapışmaya direnen Teflon benzeri bir yapı oluşturur.
Çalışmaları yürüten Boriskina; ” Polietilenin tekstil ürünü olarak kullanılıp kullanılmayacağı hakkında fikirlerini aldığımız herkes; kıyafetlerin içinde yer aldığında kullanıcıyı serinletebileceğini ancak teri emmediğinden dolayı bir tekstil ürünü olarak işlev göremez. ” dedi.
Bu görüşü değiştirmek için Boriskina ve meslektaşları polietilenden dokunabilir tekstil lifler yapmaya çalıştılar. Ham toz halindeki polietilen ile başladılar, polietileni eritmek ve ince lifler halinde ekstrüde etmek için standart tekstil üretim ekipmanlarını kullandılar. Şaşırtıcı bir şekilde, bu ekstrüzyon işleminin malzemeyi hafifçe oksitlediğini ve fiberin yüzey enerjisini değiştirdiğini fark ettiler. Böylece polietilenin zayıf hidrofilik hale geldiğini ve su moleküllerini yüzeyine çekebildiğini buldular.
Ekip, dokunabilir bir iplik yapmak için birden fazla polietilen elyafı bir araya toplamak için ikinci bir standart ekstrüder kullandı. Bir iplik teli içinde, liflerin yüzeyine çekildikten sonra su moleküllerinin pasif olarak emilebildiği kılcal damarlar oluşturan lifler arasındaki boşlukların olduğunu buldu.
Bu yeni fitilleme yeteneğini optimize etmek için ise araştırmayı yürüten ekip, liflerin özelliklerini modellediler ve iplik boyunca belirli yönlerde hizalanmış belirli bir çaptaki liflerin sıvılara karşı emicilik özelliğinin geliştiği fark edildi.
Araştırmacılar, yaptıkları modellemeleri referans alarak daha fazla optimize edilmiş elyafları düzenleyip polietilenden iplik ürettiler. Ardından, bu ipliği kumaşa dokumak için endüstriyel bir dokuma tezgahı kullandılar. Daha sonra, kumaş şeritlerini suya daldırarak ve sıvının her şeridinin emicilik/sıvıyı hapsetmesi için için geçen süreyi ölçerek polietilen kumaşın; pamuk, naylon ve polyester üzerinde sıvıyı hapsetme kabiliyetini test ettiler. Son olarak ise üretilen kumaşın tek bir su damlacığını bir ölçek üzerine yerleştirdiler ve suyun kumaştan geçip buharlaştığı süreyi ölçtüler.
Yapılan her testte; polietilen kumaşlar, suyu diğer sıradan tekstillerden daha hızlı buharlaştırdı ve uzaklaştırdı. Araştırmacılar, polietilenin tekrarlanan ıslanma ile su çekme yeteneğinin bir kısmını kaybettiğini gözlemlediler. Bu durumu çözmek için sadece biraz sürtünme uygulayarak veya onu ultraviyole ışığa maruz bırakarak malzemeyi tekrar hidrofilik hale getirdiler.
Boriskina; “Malzemeyi kendisine sürterek yenileyebilirsiniz ve bu şekilde sıvıyı hapsetme özelliğini koruyacaktır.” dedi.
Ekolojik döngü
Araştırma ekibi ayrıca malzemenin geleneksel mürekkepler ve boyalar da dahil olmak üzere diğer moleküllerle bağlanmaya karşı direncinden dolayı zorlu olan polietilen kumaşlara renk katmanın bir yolunu buldu. Araştırmacılar, malzemeyi elyaf formuna çekmeden önce toz halindeki polietilene renkli parçacıklar eklediler. Bu sayede parçacıklar liflerin içinde kapsüllendi ve malzemeye başarılı bir şekilde renk kattı.
Boriskina; “Tekstilleri zararlı kimyasalların çözümlerine batırarak geleneksel boyama sürecinden geçmemize gerek yok.Polietilen lifleri tamamen kuru bir şekilde renklendirebiliyoruz ve yaşam döngülerinin sonunda eritebilir, santrifüjleyebilir ve parçacıkları tekrar kullanmak üzere geri kazanabiliriz.” dedi.
Araştırmacılar, ekibin kuru boyama sürecinin, polietilenin tekstil yapımında kullanılması durumunda sahip olacağı nispeten küçük ekolojik ayak izine katkıda bulunduğunu söylüyorlar. Ekip, tekstil endüstrisi tarafından yaygın olarak kullanılan bir yaşam döngüsü değerlendirme aracı kullanarak bu ekolojik ayak izini hesapladı. Araştırmacılar, polietilenin fiziksel özelliklerini, kumaşları yapmak ve renklendirmek için gereken işlemleri hesaba katarak, polietilen tekstiller üretmenin polyester ve pamuğa kıyasla daha az enerji gerektirdiğini keşfettiler.
Boriskina, “Polietilenin erime sıcaklığı daha düşük olduğundan dolayı ipliği yapmak için diğer sentetik polimer malzemeler kadar ısıtmanız gerekmiyor,” diye açıklıyor. “Ham polietilen sentezi ayrıca polyester veya naylon gibi daha geleneksel tekstil malzemelerinin sentezine göre daha az sera gazı ve atık ısı açığa çıkarır. Pamuk ayrıca büyümek için çok fazla toprak, gübre ve su alıyor ve hepsi de büyük bir ekolojik ayak iziyle gelen sert kimyasallarla işleniyor. ” dedi.
Polietilen kumaşın kullanım aşamasında, pamuk ve diğer tekstillerle karşılaştırıldığında malzemeyi yıkamak ve kurutmak için daha az enerji gerektireceğinden çevresel etkisinin daha az olabileceğini söyledi.
Boriskina; ” Üzerine hiçbir şey yapışmadığı için kolayca kirlenmiyor ayrıca çamaşır makinasının soğuk döngüde 10 dakika boyunca sıcak döngüde ise 1 saat pamukluya ayarlayıp yıkama işlemini yapabilirsiniz. ” dedi.
Ekip, polietilen kumaşları uzayın zararlı X-ışını radyasyonuna karşı polietilen kalkanlar olarak hafif ve pasif olarak soğutan atletik giysilere, askeri kıyafetlere hatta yeni nesil uzay kıyafetlerine dahil etmenin yollarını araştırıyor.
Kaynak:phys.org
