Plastik Atıkların Geri Kazanımı

Plastik, neredeyse tüm modern yaşamın ihtiyaç malzemelerinin yapımında kullanılmakta olan, “sentetik maddelere” günümüzde verilen genel bir isimdir. Teknik açıdan bakıldığında, plas­tikler “ısıtıldığında tekrar şekil verilebilen veya verilemeyen (termoplastik/termoset), yüksek molekül ağırlıklı polimer” grubu organik kimya ürünü sentetik maddelerdir.

 

Başlangıç tarihçesine bakıldığında, plastik maddeler üzerindeki çalışmalar 1800’li yılların başlarında sakız, şellak gibi şekillendirildikten sonra sertleşen, sonraları kimyasal işlemlerle doğal kauçuk, nitroselülöz, kolajen, galalit gibi doğal maddelerin kullanılmasıyla başlamış olup 1800’li yılların ikinci yarısında petrole dayalı, “parkesin/selüloid” ve polivinil klorür (PVC) sentetik malzemeler geliştirilmiştir. Organik kimyanın gelişmesiyle, bilinen geniş amaçlı ilk sınai plastik, “bakalit” üretimi 1907 yılı sonrasında başlamıştır.

 

İkinci Dünya Savaşı öncesi (1933-1941), günümüzde kullanılan plastiklerin öncüsü olan polietilen (PE), polistiren (PS), bütadien kopolimeri; stiren-bütadien kauçuk (SBR), naylon ve genleştirilmiş polistiren (EPS) geliştirildiği yıllar olmuştur. Önceleri askeri ve sanayi üretimine yö­nelik malzemeler olarak kullanılan bu plastikler, 1950 yılları sonrasında oyuncak yapımına kadar çok çeşitli kullanım ve tüketim malzemelerinin üretimine girmiştir. Uzay yolculuğu sürecinde, 1960’lı yılların ortasında geliştirilen sülfon ve aramid bazlı polimerleri takiben geliştirilen binlerce tür plastik madde günümüzde yaygın olarak kullanılmakta olan malzeme ve eşyaların hammaddesi haline gelmiştir.

 

Petrokimya ürünü hammaddelerden üreti­len plastikler, kimyasal ve mekanik dayanımları­nın yüksek, ağırlıklarının da görece daha düşük olması nedeniyle, günümüzde metal, cam, ağaç ve bitkisel lif gibi tarih boyunca kullanılmakta olan doğal kökenli malzemelerin yerini almış bulunmaktadır. Temelde karbon, oksijen, hid­rojen ve azot elementlerinin çok güçlü atomik bağlarla birbirine bağlı molekül zincirlerinden (polimer) oluşan ve “plastik” olarak da adlan­dırılan, sentetik maddeler doğada bozunmaya (biyo-bozunum) karşı oldukça dayanıklıdırlar. Günümüzde plastikler sağlık, tıp, tüketici teknolojisi, otomotiv, ambalaj, havacılık, bina ve inşaat gibi sektörlerde benzersiz ve yenilikçi uygulamalara olanak sağlamaktadır.

 

Artan dünya nüfusu ve günlük tüketimdeki plastik kullanım bağımlılığına paralel olarak ar­tan tüketim malzeme atıklarının ortaya çıkardığı çevre sorunları, 1980’li yıllarda global düzeye ulaşmış ve günümüzde de her yıl sürekli artış göstermektedir. Atık plastikle­rin oluşturduğu çevre kirliliğini azaltmaya yönelik olarak, atık plastiklerin geri kazanımına verilen önem de sürekli artmaktadır. Toplanan atık plastik­lerin mekanik ve düşük sıcaklıklarda (100-200 ^oC) termal işlemlerle “şekillendirilebilir ikincil ham madde” üretimi, kimyasal işlemlerle “ikin­cil monomer/oligomer türü kimyasal madde” üretimi ve/veya piroliz/özel yakma tesisleri için enerji kaynağı olarak geri kazanım alternatifleri bulunmaktadır.

 

Günümüzde, atık plastikler için kullanılan geri kazanım teknolojileri mekanik/termal işlemler ve enerji geri kazanımı üzerine yoğunlaşmış olup, ikincil kimyasal üretim tek­nolojileri hala laboratuvar/pilot tesis düzeyindedir ve fizibiliteleri üzerinde çalışmalar devam etmektedir.

 

1950-1970 yılları arasında üretilen plastik atıklar, günümüzde miktar ve çeşitlilik açısından ortaya çıkanlara göre çok düşük düzeyde olması nedeniyle, yönetilebilir boyutlardaydı. 1990’lı yıllara gelindiğinde, artan plastik üretimi ile birlikte yıllık plastik atık miktarlarında önceki dönem­ler ile kıyaslandığında 3 misli artmış ve 2000’li yıllarda son kırk yılda üretilmiş toplam atık miktarına ulaşmıştır. 2018 yılında dünya plastik üretiminin 454 milyon ton olduğu, atık plastik oluşumunun ise 2020 yılı için 343 milyon tona ulaşacağı Birleşmiş Milletler Çevre Programı (UNEP) tarafından rapor edilmiştir. Plastik atıkların yaklaşık %36’sının “am­balaj sektörü”nden oluştuğu rapor edilmektedir.

 

Kullanım ömürleri bir gün ile üç yıl aralığında değişen “ambalaj atıkları”nın geri kazanım etkinliği, bu atıkların üretildiği ülkelere göre önemli farklılıklar göstermektedir. Ancak, yıllık toplamı 160 milyon ton düzeyinde olduğu tahmin edilen dünya ambalaj atıklarının geri kazanımının, büyük çoğunluğu başta polietilen tereftalat (PET) olmak üzere, polietilen (PE), Polypropilen (PP) ve polivinil klorür (PVC) türü termoplastik atıklar için yapılmaktadır.

 

Petrol türevi polimerle üretilen plastik maddeler kimyasal ve biyolojik etmenler altında bozunmaya, kendilerini oluşturan kimyasal moleküllerine ayrıştırılmaya karşı çok dirençli malzemelerdir. Eğer, dünyada büyük çevre soru­nu oluşturmuş atık plastikler doğal koşullarda kimyasal bozunmaya uğrayabilseydi, doğada görülen fiziksel yığın kirliliğinin ve doğal yaşam canlılarına olan olumsuz etkilerinin yanı sıra kimyasal bozunma ürünleri olarak ortaya çıkacak kimyasallar nedeni ile çevre kirliliği çok daha büyük boyutlarda ola­caktı. Ancak, bu bilimsel yorum, plastik atıkları nedeni ile günümüzdeki “global mikroplastik kirliliği” gerçeğine karşı bir görüş olarak kulla­nılmamasını da vurgulamakta yarar vardır.

 

Zaman zaman ortaya çıkan petrol am­bargoları, ekonomik sorunlar ve plastik atık kirliliğine karşı gelişen çevre koruma çabaları, 1980’li yılların sonları ve 1990’lı yılların başlarında tüke­ticileri ve şirketleri hayvansal/bitkisel hammad­delerle (biyo-bazlı) üretilen biyoplastiklere ve/veya doğada biyolojik olarak parçalanabilir (biyo-bozunur) plastiklere odaklanmaya yönlendir­di. Bu arada şunu da belirtmek gerekir ki, “her biyoplaştik biyo-bozunur değildir”. Daha çevre dostu olarak tanımlanan biyoplastiklerin üretimi teşvik edilmesine rağmen, 2018 yılındaki dünya plastik üretiminin %0,6’sını oluşturan biyoplas­tiklerin %57’sinin biyo-bozunur olmadığı (UNEP Raporu, 2020) rapor edilmektedir.

 

Dünya toplam biyoplastik üretimi 2010 yılında 0,7 milyon tondan 2018 yılında 2,1 milyon tona ulaşmış bulunmaktadır. Avrupa Biyoplastik Derneği verilerine göre, 2019 yılında dünya biyoplastik üretim kapasitesinin %45’i Asya, %25’i Avrupa, %18’i Kuzey Amerika ve %12’sinin Güney Amerika ülkelerinde bulun­maktadır.

 

Bakteriler İle Plastik Atıkların Geri Kazanımı

Bakteriler, içinde bulunduğu ortamdaki çeşitli atıkları tüketebilen, üreyebilen ve yan ürün/dışkı olan protein nitelikli “enzimleri üreten”, canlı hücresel mikroorganizmalardır. “Enzim­ler” ise, canlı değillerdir, kendi başlarına üreyip çoğalamaz, atık tüketemezler; ancak, çevrelerin­deki kimyasalların etkileşimlerinde hidrolizayonun gerçekleşmesinde biyolojik katalizör rolü oynarlar. Diğer bir deyişle, enzimler, kendileri reaksiyona girmeyen; ancak, içinde bulundukla­rı ortamdaki kimyasalların bozunmasına neden olan ve bakteriler tarafından üretilen kompleks kimyasallardır.

 

Bakteri yaşamı sırasında üretilen enzimler, ortamdaki kimyasal bozunmaya dirençli organik kompleks kimyasal zincirleri arasına girerek, güçlü atomik bağlantıları zayıflatarak/kırarak, kompleks kimyasalların daha basit kimyasallara dönüşmesi­ne (bozunmasına) aracılık ederler. Biyokimyasal terminoloji açısından; çevresindeki kompleks kimyasalları daha basit kimyasallara dönüştürmede katalizör rolü oynayan enzim grupları “hidrolaz enzim” olarak adlandırılmaktadır. Bu özellikleri nedeniyle, su ve topraklardaki organik kimyasal atık kirliliğinin doğal olarak azaltılmasına (biyobozunum-biyodegredasyon) yönelik mikrobiyolojik araştırmalar, enzimler üzerindeki çalışmalara odaklanmış bulunmaktadır.

 

Petrol türevi hammaddelerden üretilen plastikler, kimyasal dayanımı yüksek olan maddeler olması nedeniyle, atıklarının doğada bozunmaları çok uzun zaman almakta ve bu ne­denle de alıcı ortama atılan plastikler dünyada çevre kirliliği oluşturmaktadır. Doğadaki bakteri enzimlerinin, maalesef miktarı ve yayılımı her gün artmakta olan, plastik atıklarını bozundurma etkinliği gösteremediği aşikardır. Ancak, bu doğal ortamdaki bakterilerin çalışmadıkları anlamına gelmemelidir. Zira, okyanuslarda ve de çöplüklerde yapılmakta olan mikrobiyolojik araştırmalarla doğal koşullardaki bak­terilerin faaliyetleri incelenmekte ve elde edilen bulgular bilimsel çalışma ekiplerince, laboratuvar koşullarında, irdelenmekte ve bulgular bilimsel dergilerde yayınlanmaktadır.

 

Özetlersek, bakterilerin, yaşamları için, tüketebilecekleri enerji kaynağı atıklara ihtiyacı vardır. Plastik atıklardaki kompleks polimerler bakteriler için gıda değildir; ancak, plastik atık­ların içinde bulundukları ortamlarda yaşayan, bakterilerin ürettiği “enzimler” plastikleri kimyasal olarak bozundurabilir. “Bakteri plastik yemez, ama çıkardığı enzim plastiği bozundurabilir.”

 

Kaynak

-www.european-bioplastics.org/news/publications/