Dünyada yılda yüz milyonlarca ton plastik üretiliyor ve bunların yarısından fazlasını polipropilen (PP) ile polietilen (PE) oluşturuyor. Bu iki plastik türü, dayanıklı ve ucuz olmaları nedeniyle özellikle ambalaj malzemeleri, atıştırmalık paketleri ve mikrodalga kapları gibi alanlarda sıkça kullanılıyor. Ancak, esnek yapıları onları geri dönüşüm sürecinde zorlayıcı hale getiriyor; çoğunlukla çöplüklere gidiyor ya da çevreye sızarak ciddi kirliliğe neden oluyorlar. İşte tam da bu noktada, New York’taki Buffalo Üniversitesi’nden bilim insanları bu soruna çözüm olacak son derece yenilikçi bir yöntemi geliştiriyorlar.
Araştırmacılar, çözücü bazlı geri dönüşüm yani “solvent purification” adını verdikleri bir teknikle polipropilen ve polietileni yeniden kullanım için dönüştürmeyi hedefliyorlar. Bu yöntem, bugün çöplüklere atılan veya yakılarak yok edilen milyonlarca ton plastiğin yeniden geri kazanılmasını mümkün kılabilir. Polipropilen ve polietilen, kimyada poliolefinler olarak adlandırılan plastik türlerinden ve dünya çapında en yaygın üretilen plastikler arasında yer alıyor. 2024 yılında tek başına 359 milyon ton plastik üretildi ve bunun yarısından fazlası poliolefinlere ait.
Birçok solvent, bu poliolefinleri çözme yeteneğine sahip değil. Hatta bu plastiklerin bu kadar çok tercih edilmesinin sebebi de bu; çünkü gıda, sıvı ve diğer malzemeleri korurken, solventlere dayanıklı yapıları sayesinde uzun ömürlü oluyorlar. Ancak Buffalo Üniversitesi’nde kimya ve biyolojik mühendislik alanından Prof. Dr. Paschalis Alexandridis, poliolefinlerin çözünmesine yönelik araştırmaların giderek arttığını vurguluyor. “Poliolefinlerin çözünmesine yönelik ilgiyi hem üretim süreçlerinde hem de son yıllarda geri dönüşüm amacıyla gözlemliyoruz” diyor.
Alexandridis’in liderliğinde çalışan ekip, poliolefinlerin nasıl çözülebileceğine dair hem deneyler hem de bilgisayar modellemeleri geliştirdi. Ekipte ayrıca Prof. Dr. Marina Tsianou, doktora öğrencisi Ali Ghasemi ve kimya bölümünden Doç. Dr. Luis Velarde gibi isimler bulunuyor. Araştırmacılar, plastiklerin nasıl çözüldüğünü ve bu sürecin plastik atıklar üzerindeki olumlu etkilerini anlatan yeni makaleler yayımladı. Bu makalelerde farklı poliolefin türlerinin çözünme süreçlerini detaylıca ele alarak, çevreye dost ve enerji tasarruflu büyük ölçekli geri dönüşüm tekniklerinin tasarımına ışık tuttular.
Ekip, örneğin polipropilenin (PP) çözünme hızını etkileyen faktörleri inceledi: kullanılan solvent türü, sıcaklık ve parçacık büyüklüğü gibi. Polipropilenin küçük topaklar halinde olan hali, literatürde “nurdle” olarak adlandırılıyor ve bu topların tamamen çözünmeden önce kristal yapılarından ayrıştığını keşfettiler. Bu çalışma, 1970’lerden beri yapılmış olan az sayıdaki çözünme araştırmasına önemli bir katkı sundu.
Polietilen (PE) için de benzer bir geniş kapsamlı çalışma yapıldı. Araştırmacılar, polietilenin yarı kristal yapısının (hem düzenli kristal alanlar hem de düzensiz amorf alanlar içerir) çözünme ve erime süreçlerindeki davranışını ayrıntılı olarak modelledi. Geliştirdikleri deney düzeneği ile gerçek zamanlı olarak orta ve yakın kızılötesi spektrum analizi yaparak, polietilen çözünürken kristallerin nasıl ayrıştığını ve polimer zincirlerinin nasıl çözündüğünü inceleyebildiler. Bu yöntem, deneyle gözlemlenmesi zor olan mikroskobik değişimleri bile ortaya koydu.
Solvent bazlı geri dönüşüm, kimyasal geri dönüşümün bir türü ve mevcut endüstride en yaygın olarak kullanılan mekanik geri dönüşüme kıyasla büyük avantajlar sunuyor. Mekanik geri dönüşüm, sadece belirli tip ve nesnelerde etkili ve plastiklerin yüzde 10’undan daha azını dönüştürebiliyor. Kimyasal geri dönüşümün bir diğer yöntemi olan piroliz (plastiği ısı ile parçalayarak yağ ve gaz haline getirme) ise plastikleri tamamen bozuyor. Buna karşılık solventle temizleme yöntemi plastiklerin yapısını koruyor ve yeniden kullanım imkanı sağlıyor.
Alexandridis, “Kimyasal geri dönüşüm mekanik geri dönüşümün önemli bir tamamlayıcısıdır. Piroliz geniş bir çöplük akışını işlemeye olanak tanırken bazı endişeleri beraberinde getiriyor. Ancak solvent bazlı geri dönüşüm yöntemimiz, pirolize kıyasla pek çok avantaj barındırıyor” diyerek bu yeni yöntemin sektör için potansiyelini vurguluyor.
Bu çalışmalar sadece plastik geri dönüşümünde değil, ilaç taşıma sistemleri ve biyomedikal uygulamalarda da yeni kapılar açabilir. Polimerlerin kontrollü çözünme profilleri sayesinde ilaçların salınım hızları optimize edilebilir ve plastik üretim süreçleri de daha verimli hale getirilebilir. Buffalo Üniversitesi’ndeki bu araştırma ekibi, sıradan plastik atıkların gelecekte nasıl değerli kaynaklara dönüşebileceğine dair umut vaat eden bir pencere açıyor.
Sonuç olarak, milyonlarca ton plastik atığının doğada yarattığı tahribatla mücadelede, bilim insanlarının geliştirdiği çözücü bazlı geri dönüşüm yöntemi hem çevreyi koruma hem de ekonomiye katkı açısından devrim yaratabilir. Polipropilen ve polietilenin gizli gücü, artık doğrudan çöplüklerin derinliklerinde değil; yeniden kullanıma hazır bir hazine olarak ortaya çıkıyor. Plastik atıkların azaltılması ve sürdürülebilir dünya hedefi için bu yeni teknoloji, çok kısa zamanda hayatımıza dokunabilir.
