Araştırmacılar yeniden şekillendirilebilen ve geri dönüştürülebilen sert, kendi kendini iyileştiren plastik üretti

0
365


Sert plastik çok kullanışlıdır, ancak geri dönüşümü zordur. En azından vitrimerler keşfedilene kadar öyleydi. Wageningen Üniversitesi’ndeki araştırmacılar bu vitrimerleri kullanarak, deforme olması kolay ve kendi kendine tekrar bir araya gelen yeni bir sürdürülebilir sert plastik türünün temelini attılar. Araştırmacılar şu ana kadar sadece bir prototipe sahip olsalar da, gelecekte şu anda kullandığımız sert plastiklerin yerine mükemmel bir alternatif olabilir. Örneğin yapı malzemeleri, plastik bardaklar, gösterge panelleri, dizüstü bilgisayarlar ve oyuncaklardaki plastiklerin yerini alabilir.

Tamamen petrolden yapılan ilk plastik bir asır önce icat edildi. Kimyagerler kısa bir süre sonra plastiklerin yapı taşlarındaki küçük değişikliklerin özellikleri değiştirebileceğini ve böylece yeni plastik türleri yaratabileceğini keşfetti. O zamandan beri bu güçlü ve ucuz malzeme toplumumuzun vazgeçilmezi haline geldi. Plastik pencere çerçeveleri ve diğer yapı malzemeleri, plastik bardaklar ve şişeler, lastikler ve gösterge panelleri, lensler, dizüstü bilgisayarlar ve oyuncaklarımız var. Yiyeceklerimizin çoğunun plastikle sarıldığından bahsetmeye bile gerek yok.

Yine de plastiğin doğada neden olduğu kirliliğin artması bariz bir olumsuzluk. Küresel olarak geri dönüştürülen plastik atık oranı yüzde birkaç civarında seyrediyor. Geri kalanı yakılıyor, çöpe atılıyor ya da çevreye karışıyor. Bu nedenle kimyagerler, uygun özelliklere sahip sonsuz yenilenebilir plastik yapmak için yöntemler arıyor. Bu oldukça zorlu bir görev. Geri dönüştürülebilir plastik halihazırda mevcuttur, ancak bu plastik oldukça yumuşaktır ve bu nedenle sert ambalajların araba parçalarının üretimi için daha az uygundur.

Yeni bir icat

Mevcut sert plastiklerde, en küçük yapı taşları olan moleküller, her tür plastikte olduğu gibi uzun iplikçiklerden oluşur. Ancak sert plastiklerde bu iplikler güçlü bağlantı halkalarıyla birbirine bağlanır. Bu bağlantılar yüksek sıcaklıklarda bile yerinde kalır. Bu durum sert plastiğin geri dönüştürülmesini zorlaştırır çünkü bir kez oluştuktan sonra dönüştürülemez. Beş yıl önce Wageningen kimyagerleri, sert ve yumuşak plastiklerin avantajlarını birleştiren bir Fransız buluşu olan vitrimerler üzerinde çalışmaya devam etmeye karar verdi.

Wageningen’deki Organik Kimya grubundan Simon van Hurne ve Sybren Schoustra bu yeni sürdürülebilir plastik üzerinde çalışıyor. Schoustra, “Vitrimeri bir futbol kalesinde birbirine düğümlenmiş ağ olarak görebilirsiniz” diyor. “Bu ağ aktive edilebilir, bu da düğümleri çözer ve başka bir yerde yeniden bağlamanızı sağlar.”

Vitrimer ısı yoluyla aktive ediliyor. “Tercihen, oda sıcaklığında sert olan ve 150 santigrat derecede dövülebilir hale gelen bir şeye sahip olursunuz. Çünkü kupanızın içine sıcak kahve döktüğünüz anda çökmesini istemezsiniz” diyor Schoustra.

Başkalarıyla test etme

Shoustra ve Van Hurne yeni plastik parçalarını, özelliklerini test etmeleri için diğer araştırmacılara götürdüler. Bu yerlerden biri de komşuları olan Fiziksel Kimya ve Yumuşak Madde Laboratuvarı. Burada, malzemenin ne kadar sert veya elastik olduğunu ve hangi sıcaklığa kadar kararlı kaldığını test etmek için plastik parçalarını bir reometreye yerleştirdiler.

Laboratuvarda çalışan Jasper van der Gucht şöyle açıklıyor: “Reometremiz ne kadar güçlü olduğunu görmek için malzemeyi itiyor ve çekiyor. Simon ve Sybren bu ölçümler için bize geliyor ve biz de verileri yorumlamalarına yardımcı oluyoruz. Birbirimizi tamamlıyoruz.”

Schoustra daha sonra bir kapı daha aşağıya, Biyofizik grubuna geçiyor. Shoustra, “Bu işbirliği bir Cuma öğleden sonra deneyi olarak başladı” diyor. “Ama anında ilginç şeyler gördük. Şimdi, bir buçuk yıldır iş birliği yapıyoruz.” Shoustra, yeni malzemelerin en küçük ayrıntılarını incelemek için bu grubun Raman mikroskobunu kullanıyor. Malzemenin kesin bileşimini ve moleküllerinin nasıl düzenlendiğini araştırıyor.

“Eğer her şey moleküler düzeyde düzgün bir şekilde düzenlenmişse, plastiğin içini görebilmeniz gerekir. Bu bazı uygulamalar için önemlidir; insanlar ne satın aldıklarını görebilmek isterler.”

Gelecekte, Organik Kimya Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar yeni plastikleri mevcut çeşitlerle karıştıracaklar. Ayrıca mevcut plastikleri kendi teknikleriyle değiştirerek bu plastiklerin geri dönüştürülebilir hale gelmesini sağlamayı amaçlıyorlar. Diğer araştırmacılar bu bilgileri güçlü, güvenli ve sürdürülebilir yeni gıda ambalajları geliştirmek için kullanabilir.

Deniz suyunda çözünür

Bu yeni plastikten yapılan ürünlerin geri dönüştürülebileceği ve çevreye zarar vermeyeceği umudu var. Yine de bu gerçekleşirse, Julian Engelhardt tarafından geliştirilen yeni bir biyobazlı plastik türü gelecekte bir çözüm sunabilir. Engelhardt, Wageningen Gıda ve Biyobazlı Araştırma ve Organik Kimya ve Yumuşak Madde grubunda çalışıyor.

Geliştirmeye çalıştığı plastiklere saloplastik adı veriliyor. Bu malzeme tuzlu suda zararsız moleküllere ayrışıyor. Engelhardt, “Birkaç gün, hafta ya da ay içinde parçalanabilir” diyor. Buna karşılık diğer plastikler okyanusta onlarca, hatta yüzlerce yıl yüzebilir,
Prensip işe yarıyor, ancak Engelhardt hala malzemeyi ürünlerde kullanılabilecek kadar güçlü hale getirmek için ince ayarlar yapıyor. Projesinin iki grup ve bir araştırma enstitüsü arasında ortak bir çalışma olması büyük bir avantaj. “Üç farklı konumdaki ekipmana kolayca erişebiliyorum. Bu ortak pozisyon aynı zamanda geniş bir araştırmacı ağına sahip olduğum anlamına geliyor ve bu da projemi hızlandırıyor.”

Van Hurne de ortak ekipman ve diğer araştırmacılara kolay erişimin bu işbirliğinin en önemli avantajları olduğunu düşünüyor. “Birlikte çalışmak, elinizi kolunuzu sallayarak içeri girebileceğiniz anlamına geliyor ve bir sonraki araştırma projeniz için yeni fikirler edinmenize de yardımcı oluyor.”

Kaynak: Phys

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here