Çevreyi kirletmeyen plastik üretildi

Gu, DNA, RNA, proteinler ve selüloz gibi doğadaki pek çok temel yapının aslında “polimer” olduğunu, yani tekrar eden küçük birimlerden oluşan zincirler halinde bulunduğunu hatırlattı. Bu doğal polimerler görevini tamamlayınca zamanla parçalanıp kayboluyor. Sentetik plastikler ise benzer zincirlerden oluşmalarına rağmen çevrede birikip kalıyor. Gu’ya göre farkın temelinde kimya yatıyor.

DOĞADAN KİMYA DERSİ

Gu’nun çıkış noktası, canlılarda bulunan doğal polimerlerin yapısı oldu. Birçok doğal polimerin zincir yapısına, uygun koşullarda bağları gevşetip koparmayı kolaylaştıran küçük kimyasal gruplar yerleştirilmiş durumda. Yani doğa, malzemenin ne zaman ve nasıl bozulacağını adeta baştan programlıyor.

“Peki ya bu yapısal hileyi kopyalarsak? İnsan yapımı plastiklere de benzer gruplar yerleştirip, işlerini bitirdiklerinde kendiliğinden parçalanmalarını sağlayamaz mıyız?” diye düşünen Gu ve Rutgers ekibi, Nature Chemistry’de yayımlanan çalışmada, ek ısıtma ya da sert kimyasallar gerektirmeden, gündelik koşullarda bozunabilen yeni nesil plastikler geliştirdiklerini gösterdi.

ZAMANI AYARLI BOZUNMA

Ekip, plastiğin kimyasal yapısındaki bazı grupları, tıpkı katladığınız kağıdın kıvrım yerinden kolayca yırtılması gibi, “kopmaya hazır” bir konuma yerleştiriyor. Bu yapısal “ön katlama” sayesinde plastik, tetiklendiği anda normalden binlerce kat daha hızlı parçalanabiliyor. Buna rağmen malzeme kullanılma süresi boyunca sağlamlığını koruyor; yani kap, parça ya da ambalaj görevdeyken dayanıklı, işi bittiğinde ise çabuk bozunur hale geliyor.

Gu, “En önemlisi, yan yana duran bu grupların uzaydaki tam konumu bozunma hızını dramatik biçimde değiştiriyor” diyor. Bu sayede aynı plastik, birkaç gün içinde yok olacak şekilde de tasarlanabiliyor, yıllarca dayanacak şekilde de. Üstelik bozunma süreci malzemenin içine baştan “gömülebiliyor” ya da UV ışık veya metal iyonlarıyla istenen zamanda aktif hale getirilebiliyor.

AMBALAJDAN İLACA UZANIYOR

Bu yaklaşımın en bariz faydası, plastik kirliliğini azaltma potansiyeli. Örneğin paket servis kutuları yalnızca bir gün dayanıp sonra çevrede kendiliğinden parçalanacak şekilde programlanabilirken, otomobil parçaları yıllarca formunu koruyacak şekilde ayarlanabiliyor. Yani her ürün, kullanım ömrüne göre özel olarak “zaman ayarlı” üretilebiliyor.

Gu, bu kimyanın yalnızca çevre dostu plastikler için değil, akıllı malzemeler için de yeni kapılar açtığını vurguluyor. Zaman kontrollü ilaç salınım kapsülleri, belirli süreden sonra kendiliğinden silinen kaplamalar, hassas koşullarda tepki veren polimerler bu yaklaşımın olası kullanım alanları arasında sayılıyor.

GÜVENLİK VE ÜRETİM SINAVI

İlk laboratuvar testleri, plastiğin bozunmasıyla ortaya çıkan sıvının toksik olmadığını gösterdi. Ancak Gu, bu sonucun kesinleşmesi için daha kapsamlı çalışmalar gerektiğini, özellikle de plastik parçalanırken ortaya çıkan en küçük bileşenlerin canlılara ve ekosisteme zarar verip vermediğinin ayrıntılı biçimde inceleneceğini söylüyor.

Araştırma ekibi ayrıca bu kimyasal yaklaşımın mevcut plastik türleriyle ne ölçüde uyumlu olabileceğini ve bugünkü üretim hatlarına nasıl entegre edilebileceğini test ediyor. Bir yandan da ilaç kapsüllerinde kontrollü salınım gibi tıbbi uygulamalar üzerinde çalışılıyor.

Gu’ya göre hedef net: Plastikler işlerini yapmalı, sonra sahneden çekilmeli. “Stratejimiz, bu malzemeleri yeniden tasarlamak için pratik, kimyaya dayalı bir yol sunuyor” diyor ve ekliyor: “Kullanım sürecinde güçlü kalıp, ardından doğanın döngüsüne uyumlu şekilde kaybolan plastikler üretmek artık kimyasal açıdan mümkün görünüyor.”