Solvent Bazlı Yeni Geri Dönüşüm Prosesi Milyonlarca Ton Atık Plastiğe Son Verebilir
Çok katmanlı plastik malzemeler, katmanlı polimerler bu filmlere ısı direnci veya oksijen ve nem kontrolü gibi belirli özellikler kazandırmaları nedeniyle gıda ve tıbbi malzeme ambalajları da dahil olmak üzere pek çok alanda kullanım bulmaktadır. Fakat bu işlevselliklerine rağmen, her yerde mevcut olan bu plastiklerin geleneksel yöntemler kullanılarak geri dönüştürülmesi imkansızdır.
Her yıl dünya çapında, her biri 12 farklı polimer katmanından oluşan yaklaşık 100 milyon ton çok katmanlı termoplastik üretilmektedir. Üretilen termoplastiklerin %40’ı üretim süreçleri sonucunda oluşan atıklardır ve polimerleri ayırmanın bir yolu olmaması sebebi ile neredeyse tamamı çöplüklerde veya yakma fırınlarında son bulmaktadır.
Bu günlerde, Wisconsin-Madison Üniversitesi’nden mühendisler, çözücüler kullanarak bu malzemelerdeki polimerleri geri kazanmayı sağlayan “Solvent Hedefli Geri Dönüşüm ve Çökeltme, (STRAP)” adını verdikleri bir tekniğe öncülük ettiler. Araştırmacıların kanıtlara dayandırarak sundukları çalışma 20 Kasım 2020 tarihinde Science Advances dergisinde yayınlandı.
UW-Madison kimya ve biyolojik mühendislik profesörleri George Huber ve Reid Van Lehn ve öğrencileri, polimer çözünürlüğünün termodinamik hesaplamaları tarafından yönlendirilen bir dizi çözücü yıkama kullanarak, polietilen, etilen vinil alkol ve polietilen tereftalattan oluşan ticari bir plastikteki polimerleri ayırmak için STRAP işlemini kullandılar.
Sonuçta elde ettikleri ayrılmış polimerler, orijinal filmi yapmak için kullanılanlara kimyasal olarak benzer görünmekteydi.
Şimdi ekip, geri kazanılan polimerleri yeni plastik malzemeler oluşturmak için kullanmayı umuyor ve bu da sürecin geri dönüşüm döngüsünü kapatmaya yardımcı olabileceğini gösteriyor. Bu gelişme özellikle çok katmanlı plastik üreticilerinin üretim ve paketleme süreçlerinde üretilen plastik atığın yüzde 40’ını geri kazanmasına olanak sağlayabilir.
Huber, “Bunu çok katmanlı bir plastikle gösterdik” diyor. “Diğer çok katmanlı plastikleri denememiz ve bu teknolojiyi ölçeklendirmemiz gerekiyor.”
Çok katmanlı plastiklerin karmaşıklığı arttıkça, her bir polimeri çözebilen çözücüleri tanımlamanın zorluğu da artar. Bu nedenle STRAP, sürece rehberlik etmek için, Van Lehn tarafından kullanılan “Gerçekçi Çözücüler için İletken Benzeri Tarama Modeli, (COSMO-RS)” adı verilen bir hesaplama yaklaşımına güveniyor.
COSMO-RS, bir polimeri çözebilecek potansiyel çözücülerin sayısını azaltarak, değişen sıcaklıklarda çözücü karışımlarında hedef polimerlerin çözünürlüğünü hesaplayabilir. Ekip daha sonra aday çözücüleri deneysel olarak keşfedebilir.
Van Lehn, “Bu yöntem, çok daha karmaşık sistemlerin üstesinden gelmemizi sağlıyor, ki bu da gerçekten geri dönüşüm dünyasında bir çukur açacaksanız gereklidir” diyor.
Amaç, nihayetinde araştırmacıların her tür çok katmanlı plastiği geri dönüştürmek için solvent kombinasyonlarını bulmalarına izin verecek bir hesaplama sistemi geliştirmek. Ekip ayrıca, kullandığı çözücülerin çevresel etkilerine bakmayı ve çeşitli çözücü sistemlerinin etkinliğini, maliyetini ve çevresel etkisini daha iyi dengelemelerini sağlayacak bir yeşil çözücüler veritabanı oluşturmayı umuyor.
Proje, UW-Madison’ın kataliz konusundaki uzmanlığından kaynaklanıyor. On yıllardır, üniversitenin kimya ve biyolojik mühendislik araştırmacıları, odun veya tarımsal atıklar gibi biyokütleleri yararlı kimyasallara veya yakıt öncüllerine dönüştürmek için solvent bazlı reaksiyonlara öncülük ettiler. Bu uzmanlığın çoğu, çözücü bazlı polimer geri dönüşümüne de katkı sağlıyor.
Ekip, Huber tarafından yönetilen ve yeni kurulan Çok Üniversiteli Atık Plastiklerin Kimyasal Geri Dönüşümü Merkezi aracılığıyla STRAP işleme konusundaki araştırmalarına devam ediyor. ABD Enerji Bakanlığı tarafından 12,5 milyon dolar ile finanse edilen merkezdeki araştırmacılar, polimerlerin geri kazanılması ve geri dönüştürülmesi için çeşitli kimyasal yolları araştırıyor.
Kaynak: sciencedaily.com
