Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Günümüz toplumu, düşük maliyetli seri üretilen ürünlerden özel yüksek teknolojili malzemelere kadar hemen her şeyde kullanılan plastikler olmadan var olamazdı. Bununla birlikte ne yazık ki plastik kullanımının dezavantajları da bulunmaktadır. Bunlara fosil yakıtların tüketimi ve artan ve önüne geçilemeyen miktarlarda çöp de dahildir. Biyokütleden yeniden kullanılabilir bileşenlere ayrılabilecek yüksek kaliteli plastikler yapmak belki de bu dezavantajları azaltmak için yeni bir strateji olabilir.

Biyokütle, yüksek performanslı plastiklerin üretilmesinde popülerlik kazanan, sürdürülebilir, genellikle ucuz bir ham kaynaktır. Bununla birlikte biyo-bazlı plastikler aynı yetersiz geri dönüşüm sorununa sahiptir. Plastikler, kullanım sırasında erken bozulma olasılığı olmadan sürekli olarak stabil olmalıdır. Geri dönüşüm ideal olarak aşağı dönüşümden¹ ziyade ileri dönüşüm² olmalıdır. Oluşturulan yapı taşları başka bir yüksek kaliteli malzemeye dönüştürülebilir olmalıdır. Bunlar ideal olarak, benzer şekilde yüksek performanslı polimerler yapmak için tekrar polimerize edilebilen monomerler olmalıdır.

1. Aşağı dönüşüm: Geri dönüşüm veya basamaklı, geri dönüştürülmüş malzemenin orijinal malzemeden daha düşük kalite ve işlevselliğe sahip olduğu atıkların geri dönüşümüdür.
2. İleri dönüşüm: Yan ürünleri, atık malzemeleri, işe yaramaz veya istenmeyen ürünleri sanatsal değer veya çevresel değer gibi daha kaliteli olduğu düşünülen yeni malzemelere veya ürünlere dönüştürme işlemidir. 

Bu zorluğun üstesinden gelmek için, Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan Fotokimyasal Bilimler Merkezi'nden (Center for Photochemical Sciences) disiplinler arası bir araştırmacılar ekibi, ışık ışınlaması ile bozulmanın tetiklenebileceği biyo-bazlı plastikleri seçtiler. Araştırmacılar çalışmalarında vaniline dayalı temel yapı taşları içeren çapraz bağlı polimerler geliştirebildiler. Vanilin, selüloz üretiminin bir yan ürünü olan lignin gibi maddelerden üretilebilir.

Ekip tarafından geliştirilen vanilin türevi, 300 nm'de ışığı emer ve uyarılmış duruma geçer. Bu, polimerin bozunmasını tetikleyen bir kimyasal reaksiyona yol açar. Bu dalga boyu, yeryüzüne ulaşan güneş ışınlarının spektrumunda yer almadığı için plansız bozulmalardan kaçınılır. Araştırmacılar, kalite kaybı olmadan tekrar polimerize edilebilen monomerlerin yüzde 60'ını geri kazanmayı başardılar.

Biyokütle kaynaklarından yapılan foto-bozunur, geri dönüştürülebilir ve yenilenebilir çapraz bağlı polimerler, daha sürdürülebilir plastikler üretmek için oldukça umut verici bir yaklaşımdır. Işıkla tetiklenen bozulma çevre dostudur ve mekânsal ve zamansal kontrol avantajını da sunar.

Makale: “Towards Upcycling Biomass-Derived Crosslinked Polymers with Light” by Dr. Ravichandranath Singathi, Dr. Ramya Raghunathan, Dr. Retheesh Krishnan, Dr. Saravana Kumar Rajendran, Sruthy Baburaj, Professor Mukund. P. Sibi, Professor Dean C. Webster and Professor Jayaraman Sivaguru, 11 May 2022, Angewandte Chemie International Edition.
DOI: 10.1002/anie.202203353