U-M ekibi PVC'yi geri dönüştürüyor
- JACOM_CONTENT_CREATED_DATE_ON
- JACOM_CONTENT_WRITTEN_BY
Michigan Üniversitesi kimyageri Anne McNeil ve resmi doktora sonrası araştırmacı Danielle Fagnani, Amerika Birleşik Devletleri'nde %0 geri dönüşüm oranına sahip bir plastik olan PVC’yi geri dönüştürmenin bir yolunu buldu.
PVC veya polivinil klorür, Amerika Birleşik Devletleri'nde en çok üretilen plastiklerden biridir ve dünyada hacimce en yüksek üçüncü plastiktir.
PVC, günlük olarak kullandığımız çok miktarda plastiği oluşturur. Modern sıhhi tesisatta kullanılan boruların çoğu gibi, hastane ekipmanlarında kullanılan plastiğin (tüpler, kan torbaları, maskeler ve daha fazlası) çoğu PVC'dir. Pencere çerçeveleri gövde kaplaması, dış cephe kaplaması ve döşemeler PVC'den yapılır veya PVC içerir. Elektrik kablolarını kaplar ve duş bölmeleri, çadırlar, tenteler ve giysiler gibi malzemelerden oluşur. Ayrıca Amerika Birleşik Devletleri'nde yüzde sıfır geri dönüşüm oranına sahiptir.
Şimdiyse Michigan Üniversitesinde çalışan ve makale birinci yazarı Danielle Fagnani ile baş araştırmacı Anne McNeil’in öncülük ettiği bir araştırma takımı, PVC’yi kimyasal olarak kullanılabilir malzemeye geri dönüştürmenin bir yolunu keşfettiler. Çalışmanın en beklenmedik kısmı ne mi? Araştırmacılar PVC’nin en zararlı bileşenlerinden biri olan plastikleştiricilerdeki ftalatları, kimyasal reaksiyon için aracı olarak kullanmanın bir yolunu buldular. Michigan Üniversitesi web sitesinde verilen bilgiye göre, bilim insanlarının bulguları Nature Chemistry dergisinde de yayınlandı.
U-M (Michigan Üniversitesi) Kimya Bölümü'nde doktora sonrası araştırmacı olarak çalışmayı tamamlayan Fagnani, "PVC, kimsenin uğraşmak istemediği bir plastik türüdür çünkü kendine özgü sorunları vardır. PVC çoğunlukla birçok plastikleştiriciden oluşuyor ve bunlar geri dönüşüm akışındaki her şeyi kirletirken, genelde de çok zehirlidirler. Ayrıca biraz ısı ile karşılaştığında çok hızlı bir şekilde hidroklorik asit salar” diyor.
Plastik tipik olarak eritilerek veya mekanik geri dönüşüm adı verilen bir işlemle daha düşük kaliteli malzemelere çevrilerek geri dönüştürülüyor. Ancak McNeil, PVC’ye ısı uygulandığı zaman malzemenin ana bileşenlerinden biri olan plastikleştiricilerin çok kolay bir şekilde sızmaya başladığını söylüyor.
Daha sonra ise geri dönüşüm akışındaki diğer plastiklere geçebiliyorlar. Ek olarak, hidroklorik asit ısı ile birlikte PVC'den kolay şekilde ayrılıp yayılabiliyor. Geri dönüşüm ekipmanlarını aşındırabiliyor ve cilt ile gözlerde kimyasal yanıklara neden olabilir ki bu durum geri dönüşüm tesisinde çalışanlar için ideal değildir.
Dahası, yaygın bir plastikleştirici olan ftalatlar oldukça zehirli endokrin bozuculardır. Bu da tiroid hormonu, büyüme hormonları ve insanlar da dahil olmak üzere memelilerde üreme ile ilgili hormonlara müdahale edebilecekleri anlamına geliyor.
Bu nedenle Fagnani, PVC’yi geri dönüştürürken ısı gerektirmeyen yeni bir yöntem bulmak için elektrokimya alanını araştırmaya başladı. Bu esnada kendisi ve ekibi, geri dönüşümün en büyük zorluklarından biri olan plastikleştiricinin PVC'yi parçalama yönteminde kullanılabileceğini keşfettiler. Aslında bu plastikleştirici yöntemin verimliliğini artırırken, elektrokimyasal yöntem ise hidroklorik asit sorununu çözüme kavuşturuyor.
Fagnani, "Bulduğumuz yöntemin hala hidroklorik asit saldığını, ancak bunu çok daha yavaş, daha kontrollü bir oranda olduğunu keşfettik" diyor.
Fagnani, PVC'nin hidrokarbon omurgası olan bir polimer olduğunu ve tekli karbon-karbon bağlarından oluştuğunu söylüyor. Bağlı olduğu diğer her karbon grubu bir klor içerir. Isı aktivasyonu altında, hidroklorik asit hızla fırlayarak polimerin omurgası boyunca bir karbon-karbon çift bağı oluşturur.
Ancak araştırma ekibi bunun yerine sisteme bir elektron vermek için elektrokimyayı kullanıyor ve bu da sistemin negatif bir yüke sahip olmasına neden oluyor. Bu, karbon-klorür bağını kırıyor ve negatif yüklü bir klorür iyonu ile sonuçlanıyor. Araştırmacılar elektrokimya kullandıklarından, hidroklorik asidin üretilme hızını kontrol eden elektronların sisteme verilme oranını ölçebiliyorlar.
Asit daha sonra endüstriler tarafından diğer kimyasal reaksiyonlar için bir reaktif olarak, klorür iyonları ise, aren adı verilen küçük molekülleri klorlamak için de kullanılabiliyor. Bu arenlerin farmasötik ve tarımsal bileşenlerde de kullanılabileceği belirtiliyor. Fagnani, çalışmanın bilim adamlarının diğer zor malzemeleri kimyasal olarak geri dönüştürme hakkında nasıl düşünebileceklerini gösterdiğini belirterek açıklamalarına şu şekilde son veriyor; “Plastik formülasyonlarında bulunan katkı maddeleri konusunda stratejik davranalım. Kullanım sırasında ve kullanım sonunda katkı maddelerinin perspektifinden düşünelim. Mevcut grup üyeleri bu sürecin verimliliğini daha da artırmaya çalışıyor.”
Kaynak: Michigan Üniversitesi
