Plastik Sürdürülebilirlik Sorununa Yeni Çözüm
Fotoğraf: Dr. Junpeng Wang.
Plastiğin sürdürülebilirliği konusunda, son yıllarda büyük oranda bilimsel gelişmeler sayesinde, oldukça yol kat edildi. Ancak, plastikler giderek daha çevre dostu hale gelseler de, birçok endüstri yaygın olarak kullanılan ürünlerinde plastikleri kullandığı için dünya kirlenmeye devam ediyor.
Akron Üniversitesi’nin School of Polymer Science and Polymer Engineering’inde Yardımcı Doçent olan Dr. Junpeng Wang’in son araştırması, bu tür atıkları azaltmak ve kauçuk, lastik, otomobil ve elektronik endüstrilerine hitap edebilecek daha sürdürülebilir bir gelecek için bilimsel bir çözümü öne sürüyor. Bu çalışma, Akron Üniversitesince desteklenmesine rağmen, Wang de kısa süre önce bu araştırma ile sağlanacak gelişmeleri destekleyecek prestijli bir ödül olan National Science Foundation CAREER Award’u kazandı.
Mevcut sorun, kauçuk ve plastiği de kapsayan sentetik polimerlerin, günlük yaşamın neredeyse her alanında kullanılması. Sentetik polimerlerin bu hakimiyeti, büyük ölçüde kusursuz stabiliteleri ve çok yönlü mekanik özelliklerinden kaynaklanıyor. Ancak, bu polimerlerden oluşan atıklar yüksek dayanıklılıkları sebebiyle karada ve okyanuslarda birikerek ekosistem için ciddi endişelere yol açıyor.
Ayrıca, sentetik polimerlerin %90’ından fazlası petrol ve kömür gibi sınırlı doğal kaynaklardan elde edildiğinden, geri dönüştürülememesi ve yeniden kullanılamaması durumunda bu malzemelerin üretimi sürdürülebilir olmuyor.
Plastiğin sürdürülebilirliğindeki zorlukları elimine etmek üzere umut verici bir çözüm de malzemelerin sirküler bir şekilde kullanılmasını sağlamak için mevcut polimerleri geri dönüştürülebilir olanlarla değiştirmek. Şimdiye kadar kaydedilen ilerlemeye rağmen, yalnızca birkaç geri dönüştürülebilir polimer, geleneksel polimerlerin mükemmel termal stabilitesini ve yüksek performanslı mekanik özelliklerini sergilemekte. Wang ve ekibinin geliştirdiği geri dönüştürülebilir malzemeler, yüksek termal stabilite ve çok yönlü mekanik özellikler açısından benzersizler. Ekibin, “Kaynaşmış Halka Monomerler Tarafından Etkinleştirilen Olefin Metatezi Tabanlı Kimyasal Olarak Geri Dönüştürülebilir Polimerler” başlıklı araştırmayı açıklayan makaleleri geçtiğimiz hafta Nature Chemistry tarafından yayımlandı.
Wang, “Öncelikli olarak yapıldıkları bileşenlere, monomerlere, ayrılabilen kimyasal olarak geri dönüştürülebilir polimerlerle ilgileniyoruz.” diyor. “Geri dönüştürülmüş monomerler, polimerleri üretmek için yeniden kullanılabilir, bu da yalnızca plastik üretiminde kullanılan sınırlı doğal kaynakların korunmasına yardımcı olmakla kalmayıp, aynı zamanda istenmeyen plastik nesnelerin kullanım ömrü sonu birikimi sorununu da ele alan sirküler bir malzeme kullanımına olanak sağlıyor.”
Wang’in polimer bilimi yüksek lisans öğrencilerini ve bir doktora sonrası bilim insanını dahil eden araştırma grubu, bileşenlerine ayrılabilen polimerler geliştirerek bu zorlukları ele almayı hedefliyor. Polimerler, depolimerizasyon için katalizör olmadığında veya çıkarıldığında, oldukça kararlı olacaklar ve termal ve mekanik özellikleri çeşitli uygulamaların ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde ayarlanabilecek.
Wang, “Geliştirdiğimiz kimyasal olarak geri dönüştürülebilir polimerler, mükemmel termal stabilite ve sağlam mekanik özellikler gösteriyor ve hem kauçuk hem de plastik üretmek için kullanılabiliyor” diyor. “Bu malzemenin, mevcut polimerlerin yerini almak için cazip bir aday olmasını bekliyoruz. Moleküler tasarımımız, hesaplama ve deneysel çalışmayı birleştirmenin dönüşümsel gücünü vurgulayan hesaplama tarafından yönlendiriliyor. Sunulan diğer geri dönüştürülebilir polimerlerle karşılaştırıldığında, bu yeni polimerler çok daha iyi bir stabilite ve daha çok yönlü mekanik özellikler gösteriyor. Bir katalizör eklenerek polimer geri dönüşüm için kurucu monomere bozunabiliyor.”
Wang’in araştırma grubunun bir sonraki hedefi, kimyasal olarak geri dönüştürülebilir polimerlerin kapsamını genişletmek ve karbon fiber takviyeli polimer kompozitler geliştirmek. Ekip ayrıca bu endüstriyel sürecin ekonomik performansını ve bu polimerlerin ticarileştirilmesi için yaşam döngüsü analizini de ele alacak.
Kaynak: phys.org
