Plastik üretiminin 2030 yılına kadar %60, 2050 yılına kadar ise üç kat artması beklenmektedir. O zamana kadar okyanustaki balıklardan daha fazla plastik olabilir. Tarihte kullanılan malzemeler çağlara ismini vermiştir: Bakır, Tunç ve Demir devirlerini bilirsiniz. Özellikle son 70 yılda, plastiklerin yaşamımızın her yanını sardığı düşünülürse içinde bulunduğumuz dönemi “plastik çağı (The Plasticene)” olarak tanımlamak mümkündür. Plastik, ekonomimizde ve günlük hayatımızda önemli ve her yerde bulunan bir malzemedir. Arabalardaki veya uçaklardaki hafif ve yenilikçi malzemeler yakıt tasarrufu sağlar ve CO2 emisyonlarını azaltır. Yüksek performanslı yalıtım malzemeleri, enerji faturalarından tasarruf etmemize yardımcı olur. Ambalajda plastikler, gıda güvenliğini sağlamaya ve gıda israfını azaltmaya yardımcı olur. Biyo-uyumlu plastik malzemeler, 3D baskı teknolojisiyle birleştiğinde insan hayatını kurtarabilir. Ancak bir sürü faydasının yanında plastiklerin bu denli fazla kullanılıyor oluşu beraberinde sıkça duyduğumuz atık problemini getirmektedir. Mikroplastikler de bu atık türlerinden biri.

Mikroplastikler

Bir plastik parçalanarak milyonlarca mikro plastik parçacığa dönüşebilmektedir. Toplamda, AB’de her yıl çevreye 75.000 ila 300.000 ton arasında mikroplastik salındığı tahmin edilmektedir. Plastiklerin çoğu renksizdir. Bu yüzden üretimde istenilen rengi elde etmek için renk verici maddeler kullanılmaktadır. Özellikle renksiz, şeffaf olan veya mikro boyuta kadar parçalanmış olan plastikler su kaynaklarında görünmez çöpleri oluşturur.

Mikro plastikler, çevredeki görünür büyüklükteki atıklar gibi tespit edilemez. Ancak, mikroskopla ve Fourier Dönüşümlü Infrared Spektrofotometre (FD-IS) ile karakterize edilebilirler. Sulardaki mikroplastikleri ilk önce çok ince elek aralığındaki filtrelerden geçirerek süzmek ve ayırmak gerekir. Filtrasyondan sonra mikroskop ile şekil, renk veya boyut sınıflandırılabilirler. FD-IS ise hangi malzemeden yapıldığını anlamak için kullanılmaktadır.

Mikroplastik Kirliliğiyle Mücadele

Dünya genelinde, insanlar her yıl yaklaşık 300 milyon ton plastik atık üretiyor ve en az 10 milyon ton okyanuslarımıza ulaşıyor. Mikroplastikler 5 milimetreden küçük parçalardır ve kıyafetlerimizde, kozmetik ve temizlik ürünlerimizde bulunurlar. Bir çamaşır yükü ortalama 700.000 mikroplastik lif serbest bırakabilir. Bir milimetreden daha kısa olan bu lifler, balıklar ve hatta mercanlar tarafından yenildikleri nehirlere ve okyanuslara girerler. Küçük boyutları nedeniyle, mikroplastikler filtrasyon sistemlerinden geçebilir ve bu da onlardan kaçınmayı çok zorlaştırır. Son araştırmalara göre, günlük yaşamlarımız boyunca mikroplastikleri sürekli soluyor ve yutuyoruz.

Şu anda 20 yaşında olan ve Hollanda’daki Groningen Üniversitesi’nde kimya öğrencisi olan Fionn Ferreira daha 12 yaşında mikroplastikleri sudan çıkarmak için bir çözüm bulmaya karar vermişti. Dr. Arne Warner’ın petrol sızıntılarını temizlemek için manyetit tozu kullandığı makalesini okuduktan sonra bunu plastikler içinde kullanabileceğini düşündü. Burada kullanılan petrol ve manyetit tozunun her ikisi de polardır. Kimyada benzer benzeri çözer prensibi vardır. Plastik ve yağ polar değildir, yani doğada birbirlerine yapışmaları muhtemeldir. Ferreira, petrol ve manyetiti bir ferro-sıvı olarak birlikte karıştırılmış olarak kullanabilirim diye düşündü. Bunun işe yaradığını küçük bir testle kanıtladı, daha sonra plastikleri sudan çıkarmak için bir ekstraksiyon işlemi tasarladı ve testi yapmak için on farklı plastik türü seçti. Plastikler üzerinde 1000’den fazla ve 200’den fazla ekstraksiyonda test yaptı bu yüzden bir süspansiyondaki plastik parçacıkların konsantrasyonunu ölçmek için ev yapımı görünür ışık spektrometremi kullandı.  Bu sürecini anlattığı kısa videoya linkten ulaşabilirsiniz.

Ferreira’ın Ferrofluid Kullanarak Geliştirdiği Yöntem

1963’te NASA, sıfır yerçekiminde hareketi için roket yakıtını manyetik yapmanın bir yolu buldu. Steve Papell, esasen manyetik bir sıvı olan ilk ferro-sıvıyı sentezledi. Bugün, bu madde hoparlörlerdeki titreşimleri kontrol etmeye ve elektronik aksamları tıkayarak tıkanmalarını önlemeye yardımcı oluyor. Aynı zamanda, Ferreira’nın mikroplastikleri sudan çıkarma planının da önemli bir parçası.

Ferreira, ferrofluid olarak bilinen manyetik sıvıyı oluşturmak için bitkisel yağı demir oksit tozuyla karıştırdı. Sonrasında şişe, boya, araba lastiği ve çamaşır makinesinden sudan mikroplastikleri topladı. Mikroplastikler  ferrofluid’e bağlandıktan sonra, çözeltiyi çıkarmak ve geride sadece su bırakmak için bir mıknatıs kullandı. 5.000 testin ardından Ferreira’nın yöntemi sudan mikroplastik çıkarmada %87 etkili oldu.  Ferreira, deneyiyle Google Bilim Fuarı’nın 50.000 dolarlık büyük ödülünü kazandı.

Ferreira, deneyi için mikroplastiklerle kirlenmiş küçük bardak suya ferro-sıvı enjekte etti. İlk başta, su manyetit nedeniyle siyaha döndü, ancak Ferreira’ın bardağa mıknatıs yerleştirdi ve mıknatıs tüm sıvıyı emmeye başladı. Sonunda, camın içindeki su berraktı ve çoğunlukla plastikten arınmıştı.

Aktör Robert Downey Jr. tarafından kurulan Footprint Coalition’dan fon aldıktan sonra Ferreira, atık su arıtma tesislerinde kullanılabilmesi ve mikroplastiklerin okyanusa kaçmasını önlemek için teknolojiyi ölçeklendirmeye başladı. Ferreira, evlere girerken ve çıkarken suyu temizleyerek, evlerde boruların içine monte edilebilen tüketici odaklı bir cihaz geliştiriyor. Amaç, insanlara hem içilir güvenli hem de sürdürülebilir su sağlamaktır. Manyetik ekstraksiyon yöntemini kullanan cihaz , su içinden su akarken plastik parçaları sürekli olarak çıkarmak için su borularının içine sığacak kadar küçük olacaktır. Ayrıca,  okyanuslardaki plastikleri çıkarabilmek için gemilere takılabilecek bir sistem üzerinde çalışıyor. Cihaz tasarımı için ABD’li Stress Engineering şirketiyle çalışıyor. “Daha fazla plastik kirliliği yaratmadığımız bir şey yapmaya çalışıyoruz,” diyor. Ferreira çözümün plastiği kullanmayı tamamen bırakmak olduğunu düşünüyor.

Kaynakça ve İleri Okuma

[1] Yurtsever, M. (2015). Mikroplastikler’e Genel Bir Bakış, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi , 17 (50) , 68-83 . Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/deumffmd/issue/40786/492038

[2] A European Strategy for Plastics in a Circular Economy. https://www.europarc.org/wp-content/uploads/2018/01/Eu-plastics-strategy-brochure.pdf

[3] Campanale C, Massarelli C, Savino I, Locaputo V, Uricchio VF. A Detailed Review Study on Potential Effects of Microplastics and Additives of Concern on Human Health. Int J Environ Res Public Health. 2020;17(4):1212. Published 2020 Feb 13. doi:10.3390/ijerph17041212

[4] https://www.businessinsider.com/microplastics-water-pollution-solution-from-google-2019-8

[5] https://www.bbc.com/future/article/20210825-how-to-fight-microplastic-pollution-with-magnets

[6]https://bigthink.com/surprising-science/microplastics-google-science?rebelltitem=1

[7]http://www.oceansplasticleanup.com/Projects_Plastics_Oceans_Cleaning/Fionn_Ferreira_Google_Science_Fair_Education_Prize_Ocean_Microplastics_Cleaning.htm