Plastik atıkları yeşil enerjiye nasıl dönüştürebiliriz?

Klasikleşmiş macera filmi Geleceğe Dönüş’te (Back to the Future) Emmett “Doc” Brown, zaman makinesini çalıştırmak için çöplerden ürettiği enerjiyi kullanıyor. Zaman makinesi bize hâlâ uzak olsa bile, çöpleri yakıt olarak kullanmamız gerçekten o kadar da uzak değil. Özellikle plastikler, dizel gibi bilinen yakıtlarınkine benzeyen enerji içeriğine sahiptir, çoğunlukla karbon ve hidrojen içerir.

Plastikler en değerli atık materyallerinden biri, ama insanların onları atma şekline bakınca bunu düşünmememiz muhtemel. Bütün plastikleri “soğuk plazma pirolizi” adlı işlemi gerçekleştirerek kullanışlı enerji çeşitlerine ve endüstri için kimyasallara çevirmek mümkün.

Piroliz limitli ve az oksijen bulunan bir ortamda, 400°C ve 650°C sıcaklıklar arasında organik materyalleri çözündüren bir ısıtma metodudur. Piroliz normalde enerjiyi ısı, elektrik veya yakıt halinde meydana çıkarmak için kullanılır, ama işleme soğuk plazma da dahil edilerek, diğer kimyasal ve materyalleri de kurtararak daha da faydalı olabilir.

SOĞUK PLAZMA PİROLİZİ

Soğuk plazma pirolizi atılmış plastiklerin hidrojen, metan ve etilene dönüştürülmesini mümkün kılıyor. Hem hidrojen hem de metan temiz yakıtlar olarak kullanılabilir, bu ikisi minimal miktarda is, karbondioksit ve yakılmamış hidrokarbonlar gibi zararlı bileşikler çıkartıyor. Ve etilen bugün dünyada kullanılan çoğu plastiğin temel yapıtaşı denilebilir.

Şu anki haliyle, ABD’de plastik atıkların yüzde 40’ı, AB’de de yüzde 31’i katı atık sahalarına gönderiliyor. Ayrıca plastik atıklar kentsel katı atıklarının yüzde 10 ila yüzde 13’ünü oluşturuyor. Bu israf okyanuslar ve diğer ekosistemler üzerinde çok zararlı bir etkisi var.  

Tabi ki plastiği enerji üretmek için yakmak, çöpe atmaktan daha iyidir. Fakat yakmak materyallerin tekrar kullanılmasına imkan vermez ve koşullar sıkıca kontrol edilmediği sürece bunun çevre üzerinde feci etkileri olabilir, örnek olarak hava kirliliği.

Döngüsel bir ekonomide, yani atıkların çöpe atılmak yerine yeni ürünlere geri dönüştürüldüğü bir ekonomide atık plastiklere yeni hayat veren teknolojiler dağlarca olan atık plastik problemini değiştirebilir. Plastiği boşa harcamak yerine, soğuk plazma pirolizi değerli materyalleri düzeltmek ve endüstriye geri kazanmak için kullanılabilir.

ATIK PLASTİKLER NASIL DEĞERLENDİRİLİR

Yakın zamanda yapılan bir araştırmada, soğuk plazma pirolizinin etkileri, yerel bir geri dönüşüm tesisinde toplanan plastik poşetler, süt ve çamaşır suyu şişeleri kullanılarak test edildi.

Soğuk plazma işlemi ile normal pirolize göre 55 kat daha fazla etilen (HDPE, yüksek yoğunluklu polietilen, plastik şişeler ve borular gibi her gün karşımıza çıkan objelerin üretiminde kullanılır) elde edildi. Plastik ağırlığının yüzde 24’ü direkt olarak HDPE’den değerli ürünlere dönüştürüldü.

Plazma teknolojileri geçmişten beri tehlikeli atıklarla baş etmek için kullanılmıştır ancak bu olay 3.000°C’den yüksek sıcaklıklarda gerçekleşmekte ve bu nedenle karmaşık ve enerji ağırlıklı bir soğutma sistemi gerektirmektedir. İncelediğimiz soğuk plazma piroliz işlemi, konvansiyonel ısıtma ve soğuk plazmayı birleştirerek sadece 500 ila 600°C arasında çalışır ve bu da sürecin nispeten daha az enerji gerektirdiği anlamına gelir.

Kimyasal bağları kırmak, reaksiyonları başlatmak ve uyarmak için kullanılan soğuk plazma, bir veya iki yalıtım bariyeri ile ayrılmış iki elektrottan üretilir.

Soğuk plazma benzersizdir çünkü esas olarak sıcak (yüksek enerjili) elektronlar üretir- bu parçacıklar plastiklerin kimyasal bağlarını koparmak için harikadır. Soğuk plazmanın üretilmesi için gerekli elektrik, yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilebilir. Bu işlemlerden elde edilen kimyasal ürünler, bir enerji depolama formu olarak kullanılır: Enerji daha sonra kullanılmak üzere farklı bir biçimde tutulur.

Konvansiyonel pirolizden soğuk plazmanın kullanılmasının avantajları, işlemin sıkı bir şekilde kontrol edilebilmesidir, bu da HDPE’deki plastiklerin ağır hidrokarbonlarını daha hafif olanlara dönüştüren kimyasal bağları kırmayı kolaylaştırır. Plazmayı plastikleri diğer materyallere dönüştürmek için kullanabilirsiniz; enerji için hidrojen ve metan ya da polimerler veya diğer kimyasal işlemler için etilen ve hidrokarbonlara dönüştürebilirsiniz.

En önemlisi, soğuk plazma ile reaksiyon süresi saniyeler sürer, bu da süreci hızlı ve potansiyel olarak ucuz kılar. Dolayısıyla, soğuk plazma pirolizi, halihazırda harcadığımız bir şeyi değerli bir ürüne dönüştürmek için bir dizi iş fırsatı sunabilir.

İngiltere şu anda 2020 hanenin yarısının geri dönüşüm hedefini karşılamaya çalışıyor. Fakat bizim araştırmamız, sirküler ekonomide plastikler için olası bir yer olduğunu gösteriyor. Soğuk plazma piroliziyle, plastik atıkların gerçek değerini elde etmek ve bunu temiz ve kullanışlı bir şeye dönüştürmek mümkün olabilir.

theconversation.com’dan çeviren Hazal GÖÇMEN