Plastik kullanımı, sorunlar ve gelecekteki gelişim trendleri

Medya haberlerine göre, deniz bilimci Charles Moore, doğanın sindiremeyeceği çöpleri sadece biz insanların yaratabileceğini söyledi. Moore'un 1997 yılında Pasifik Okyanusu'ndaki araştırması sırasında deniz çöpü bölgesini keşfettiği ve bu çöplerin çoğunlukla plastik atıklardan oluştuğu bildirilmektedir.

Çoğu insan, deniz çöpü denildiğinde genellikle göz önüne gelen plastik ürün atıklarını düşünür. Bu malzemeler her yerdedir. Biz insanlar her yıl yaklaşık 300 milyon ton plastik üretiyoruz ve bunun yaklaşık yarısı tek kullanımlık; yani insanlar kullanmayı bitirdikten sonra plastik ürünler hemen atılıyor. Genellikle çoğu plastik atık, işlenmek üzere çöp depolama alanlarına taşınır, ancak bu çöplerin bir kısmı rüzgarla savrularak nehirlere karışır ve sonunda okyanusa ulaşır. Aslında, her yıl ortalama 8 milyon ton plastik kirletici okyanusa karışmakta, deniz canlılarına dolanmakta, mercan resiflerini kirletmekte ve sonunda su, rüzgar ve güneş ışığı ile bozunarak trilyonlarca küçük plastik parçacığına ayrışmaktadır.

Birçok deniz türü için plastik parçacıkları çok çekici görünür ve yiyecek gibi algılanır. Bu deniz kirleticilerini yerler ve sonunda besin eksikliği nedeniyle açlıktan ölürler. Nihayetinde bu kirleticiler hayvan vücuduna taşınır ve bilim insanları deniz atıklarının biyolojik etkilerini araştırmaya devam etmektedir. Mikroplastikler, deniz ürünleri yiyerek veya su içerek bunları vücudumuza aldığımız için insanlara da zarar verebilir. 2019 yılında Dünya Sağlık Örgütü, mikroplastik kirliliğinin insan sağlığı üzerindeki potansiyel etkilerini analiz etmek için derinlemesine araştırma yapılması çağrısında bulundu.

Tüm bunları destekleyen gerçek şudur: Plastik üretiminde kullanılan bileşenlere göre plastik, inanılmaz bir esnekliğe sahiptir ve biyolojik olarak asla tam anlamıyla bozunmayabilir. Son yıllarda bilim insanları, su ve topraktaki mikroorganizmalar aracılığıyla plastiği doğada yeniden kullanılabilir bileşiklere dönüştürerek etkili bir şekilde geri kazanmayı umuyorlar. Doğal çevredeki plastik kirliliği göz önüne alındığında, okyanusa giren tek kullanımlık plastik atıkların yüzlerce yıl boyunca bozunmaması gibi daha net bir sorun ortaya çıkmakta ve bu durum deniz çevresi için ciddi bir tehdit oluşturmaktadır.

Bu kalıcı plastik krizini nasıl yarattık? Cevap plastik yapım sürecinde gizli, ancak her şeyden önce "plastik" kavramının sadece deniz suyunda hayal ettiğimiz bir alışveriş poşetinden ibaret olmadığını anlamak en önemlisidir. Şu anda okyanusta büyük miktarda plastik çöp parçası bulunmaktadır ve bunlar su altı ortamını bile kirletmektedir.

Plastik nedir?

Birleşik Krallık'taki Heriot-Watt Üniversitesi'nden kimyager Karl Ryder şunları söyledi: ""Plastik" kelimesi genellikle çok çeşitli ve tekdüze olmayan malzemeleri kapsar. Her malzemenin farklı uygulamaları ve farklı fiziksel özellikleri vardır. 300"den fazla türü bulunmaktadır." Ryder'ın, plastik endüstrisinin sürdürülebilir gelişimini incelemek ve iyileştirmek için Heriot-Watt Üniversitesi Plastik İşbirliği Laboratuvarı projesine katıldığı bildirilmektedir.

Peki, plastikler bu kadar farklıysa, ortak noktaları nedir? Hepsi polimerlerden oluşur ve polimerler, birçok tekrar eden birimden oluşan moleküllerdir. Bu yapı, plastiğe genellikle esneklik, süneklik ve dayanıklılık gibi birçok özellik kazandırır. Ayrıca plastikler genellikle iki ana kategoriye ayrılır: biyoplastikler ve sentetik plastikler. Biyoplastik polimerler mısır nişastası, bitkisel yağ ve bakteri kaynaklarından gelir. Sentetik plastik ise ham petrol ve doğal gaz ile sentezlenen bir polimerdir.

Biyolojik bazlı polimer kulağa çok dostça gelse de, çevrede varlıklarını sürdürebildikleri ve bozunamadıkları için iyi bir çevresel sicile sahip değillerdir. Tüm biyolojik olarak parçalanabilir plastikler biyolojik bazlı değildir. Bununla birlikte, petrol ve doğal gazdan elde edilen malzemelerin neden olduğu çevresel zarar çok ciddidir, çünkü bu tür plastikler çevrede daha uzun süre kalır ve aynı zamanda başka çevresel etkilere de yol açar.

Nedenlerini anlamak için petrol türevi bir plastik örneğini inceleyelim: Süt şişesini soğutmak için buzdolabına koyun. Bu plastik şişe yaşam döürüsüne böyle başlar. Aslında, yerin derinliklerindeki ham petrol, yer kabuğunun içindeki yüksek basınçlı alanlarda toplanır. Sondaj probları ve pompa cihazları aracılığıyla yeryüzüne iletilir ve ardından boru hatlarıyla rafineriye taşınır. Ham petrolün yoğun maddeleri hidrokarbonlardan oluşur. Hidrokarbonlar karbon ve hidrojen atomları tarafından birleştirilir. Farklı uzunluklarda zincir yapıları oluştururlar ve onlara farklı özellikler kazandırırlar. Bu hidrokarbonlar dünyadaki en eski plastik hammaddeleridir.

Rafineride plastik ürünlerin üretimi gerçekten başlamıştır. Pekmez kıvamındaki ham petrol ocakta ısıtılır. Hidrokarbonlarda bulunan atom sayısına ve üretilen moleküler ağırlığa göre damıtma borularına gönderilir. Damıtma borusunda, uzun ve ağır hidrokarbon bileşikleri dipte birikirken, daha kısa ve hafif karbon bileşiklerinin moleküler yapısı yukarı çıkar. Orijinal madde sonunda petrol, benzin ve parafin gibi her biri benzer ağırlık ve moleküler uzunlukta hidrokarbon bileşikleri içeren birkaç farklı kimyasal maddeye ayrılır; bunlardan biri, plastik yapımının ana hammaddesi olacak olan petrol yağıdır.

Petrol, plastik üretiminde altın tozu gibidir, çünkü hidrokarbon bileşikleri etilen ve akrilik içerir. Bu iki bileşik, plastik ürünlerin en yaygın ve bilinenleri için kritiktir. Süt şişeleri gibi plastiklerin üretimi için etilen ve akrilik, önce hidrokarbon hammaddelerini daha küçük birimlere ayırmalıdır.

Bunu yapmak için farklı yöntemler vardır. Bir yöntem, oksijensiz ortamda yüksek sıcaklık ve yüksek basınç kullanmaktır. Bu işleme "buharlı kraking" denir. Bu işlem, uzun hidrokarbon zincirlerini monomer adı verilen daha küçük birimlere ayırır.

Sürdürülebilir polimer malzemeler üzerine odaklanan Aston Üniversitesi doktora sonrası araştırmacısı Paial Bachti şunları söyledi: "Etilen, termal kraking işleminden sonra doğrudan taş yağından çıkarılabilir. Akrilik, plastik malzeme yapıları oluşturmak için önemli bir hammaddedir."

Bir sonraki adımda, polimerizasyon reaksiyonu adı verilen bir süreçle çalışma yürütülür. Bu süreçte, ayrı monomer bileşenleri yeni bir şekilde kimyasal olarak birleştirilerek uzun, tekrar eden bir zincir oluşturulur. Etilen ve akrilik, dünyada en yaygın ve en çok üretilen iki polimer olan polietilen ve polipropileni oluşturur.

Peki bu iki polimer neden bu kadar popüler? Polietilenin yapısı farklı yoğunluklarda plastikler yapmak için kullanılabilir, bu da kırılgan ve esnek veya katı ve sert bir madde olabileceği anlamına gelir, bu nedenle kullanım alanı çok geniştir. Ayrıca, polipropilenin yapısı da benzersiz bir esnekliğe ve elastikiyete sahiptir. Bu nedenle her gün birçok plastik ürün türü görüyoruz. Polipropilen esas olarak süt şişeleri, günlük hayatta kullanılan plastik ambalajlar, pipetler, su şişeleri, alışveriş poşetleri, şampuan şişeleri, şişe kapakları vb. gibi tek kullanımlık plastik ürünler oluşturmak için kullanılır.

Ancak bunlar düzinelerce sentetik plastikten sadece ikisidir. Diğer hidrokarbon türleri farklı kaynaklardan ayrıştırılır ve ayrıştırılır. Sadece ham petrolden değil, doğal gazdan da gelirler. Ayrıca plastik yapımında kullanılırlar. Bazı durumlarda polimer, gördüğümüz polietilen ve polipropilen gibi tek bir monomerden oluşabilir veya birkaç monomer kombinasyonunu içerebilir.

Daha da önemlisi, her polimer zinciri farklı şekillerde işlenecek ve antioksidanlar, köpürtücü maddeler, plastikleştiriciler, alev geciktiriciler vb. dahil olmak üzere çeşitli katkı maddeleriyle karıştırılacaktır; böylece her türlü ekolojik işleve sahip olurlar ve plastik bu kadar "evrensel" hale gelir.

Bachti şunları söyledi: "Farklı plastiklerin farklı özellikleri vardır. Gıda ambalajını örnek alalım. Aşırı oksijen ve güneş ışığından bozulmayı önlemelidir. Bu nedenle, polimer özelliklerinden sonra katkı maddeleri içerir ve plastik oluşur."

Sonuç olarak, bu plastik endüstri zincirleri bugün sahip olduğumuz plastik ürün çeşitliliğini yarattı. Gıda üretimi ve depolama, kozmetik, teknoloji araştırma ve geliştirme ve tıbbi bakım konularında büyük katkılarda bulundular.

"Yabancı Maddeler"

Şimdi plastik ürünlerin üretim sürecini "hızlı ileri sararak" anlayalım. Petrolden ve doğal gazdan sentezlenen plastik, hidrokarbon bileşiklerini ayırıp bir kısmını ayrıştırmak ve ardından bu parçaları doğada yeniden düzenlemektir. Basitçe ifade etmek gerekirse, bu, dünya sularındaki ve toprağındaki mikroorganizmaların aşina olmadığı "yabancı bir madde" yaratır. Bachti, sentetik plastikteki karbon ana zincirinin toprak bakterileri tarafından tanımlanamadığını, bunun da sindirilemedikleri ve su ile karbondioksite dönüştürülemedikleri anlamına geldiğini açıkladı.

"Bachti şunları söyledi: "Polietilen gibi plastiklerin çöp depolama alanlarında ayrışması birkaç yüzyıl sürer, bu da hayatımızda ürettiğimiz birçok şeyin orijinal formuna yakın kaldığı anlamına gelir. Güneş, su ve rüzgarın etkisiyle plastik yavaş yavaş ayrışır. Petrolden ve doğal gazdan elde edilen plastik ürünler sera gazları salacak ve üretim sürecinde eklenen kimyasalları çevreye geri verecektir. Tek kullanımlık plastik kirliliğinin miktarına özellikle dikkat etmemiz gerekiyor. Çevreyi yüzlerce yıl boyunca kalıcı olarak tahrip etmesinin yanı sıra, gelecekte plastik ürünlerin neden olacağı çevresel felaket daha ciddi olabilir.""

Ancak, dağ gibi biriken bu plastik çöplerden kurtulmanın yolları da var. Bachti, biyolojik olarak parçalanabilir plastiğin gelecekteki araştırmaların odak noktalarından biri olduğuna inanıyor. Bu potansiyel bir çözüm olabilir. Başka bir deyişle, biyolojik olarak parçalanabilir plastik yapmak, mutlaka mısır nişastası gibi biyolojik hammaddelerin kullanılması gerektiği anlamına gelmez (her ne kadar bu bir çözüm sunsa da), daha spesifik olarak, bu sürecin polimerlerle plastik yapmak için kullanılması gerekir. Bu polimerler, su ve topraktaki mikroorganizmalar tarafından makul ve etkili bir şekilde ayrıştırılabilir.

Plastiğin dünya çevresi üzerindeki etkisini tamamen değiştirmek istiyorsanız, biyolojik polimerler yağ bazlı polietilen ve polipropilenin yerini alabilir, ancak aynı zamanda geleneksel polimerlerin gücünü ve esnekliğini korumak gerekir. Bu yüzden bu kadar popülerler, ancak bu zor bir görev, çünkü geleneksel polimerler üretim maliyetinde hala rekabetçi, bu da görevi daha karmaşık hale getiriyor.

Bununla birlikte, son yıllarda bazı biyolojik olarak parçalanabilir çözümler ilerleme kaydediyor. Bunlardan biri, bardak, sofra takımı ve pipet gibi tek kullanımlık ürünler yapmak için kullanılabilen polistirendir. İnsan yaşam ortamına girdiğinde, biyolojik olarak daha etkili bir şekilde parçalanabilir. Plastik ürünlere olan talebin küresel olarak artmaya devam etmesiyle, bu tür icatların giderek artabileceğine inanılıyor.

Diğer alanlarda da olumlu ve iyimser işaretler var. 2016 yılında araştırmacılar plastik yiyebilen bir bakteri türü buldular, daha sonra başkaları polietilen yiyebilen solucanlar buldu. Ayrıca, plastik atıkları parçalayabilen enzimler de keşfettiler.

"Belki önümüzdeki birkaç yıl içinde, bu bakteri ve solucanlardan plastik ayrıştırma ve sindirme yöntemleri elde edeceğiz ve hatta plastik çöplerimizi yutabilecek daha büyük solucanlar yetiştirmek için polietilen plastik poşetleri parçalayabileceğiz."

Her halükarda, plastik yapım sürecinde insanlar doğadan hammadde elde etmeyi ve bunları sindirilemeyecek şekilde tamamen dönüştürmeyi başardılar. Bu, insan zekasının ve bilgeliğinin neden olduğu bir çıkmazdır. Şimdi yeni teknolojilerin araştırılması ve geliştirilmesi yoluyla tüm bunları değiştirmeyi umuyoruz!

Plastik sorunlarını çözmeye yönelik yukarıdaki tüm yöntemlerin bilim ve teknoloji tarafından daha da geliştirilmesi gerekiyor ve genel kullanımdan önce belirli teknik engeller ve çok yüksek maliyet sorunları bulunuyor.

Ve şu anda plastik sorunlarını çözmenin en iyi yolu geri dönüşümdür. Plastiklerin kırma ve granül temizleme gibi adımlarla çoklu kullanımı, sadece çevreyi korumakla kalmaz, aynı zamanda plastik kullanım maliyetini de düşürür. Şu anda plastik sorunlarını çözmenin en etkili yolu budur.