Sürdürülebilir Çevre Dostu Yapıştırıcıların Döngüsel Ekonomi Modelinde Konumu
Yapıştırıcılar, modern toplumda oldukça önemli olan elektronik, biyotıp, havacılık, otomotiv, beyaz eşya, mobilya ve kompozit endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Petrokimya kaynaklarının çevreye olumsuz etkileri ve önümüzdeki yıllarda tükenecek olması, aynı zamanda onlara aşırı bağımlılık nedeniyle biyo-bazlı malzemelerin hızlı gelişimine ilham vererek geri dönüştürülebilir ve yeniden kullanılabilir malzemelere geçişin önemi her fırsatta vurgulanmaktadır.
Bu bağlamda, güçlü, sağlam, geri dönüştürülebilir, yeniden kullanılabilir, çevre dostu ve sürdürülebilir yapıştırıcılara geçiş, fosil yakıtlardan ekonomik olarak ayrışmayı kolaylaştıracak ve çevrede atık birikimini önleyerek döngüsel ekonomiye katkı sunacaktır.
Sürdürülebilir çevre dostu yapıştırıcılar, atık hammaddelerden katma değeri yüksek ürünler üretiminde oldukça önemli bir yere sahip olmasıyla kendisine Döngüsel Ekonomi Modelinde ayrı bir alan oluşturmaya adaydır. Katma değeri düşük veya katma değeri olmayan endüstriyel atıkların teknolojik ürüne dönüştürülerek oldukça yüksek değer oluşturması
önümüzdeki yıllarda Döngüsel Ekonomi Modelinin vazgeçilmez konularından olacaktır.
Sürdürülebilir Çevre Dostu Yapıştırıcı Nedir?
Tüm süreçlerin gerçekleştirilmesinde çevreye zarar vermeden, ekonomik fayda oluşturulurken aynı zamanda toplumsal eşitliğin sağlanarak doğal kaynakların korunması sürdürülebilirlik olarak tanımlanmaktadır (Balbay vd., 2021).
Döngüsel ekonomi, mevcut malzeme ve ürünlerin mümkün olduğunca uzun süre paylaşılmasını, kiralanmasını, yeniden kullanılmasını, onarılmasını, yenilenmesini ve geri dönüştürülmesini içeren bir üretim ve tüketim modelidir. Bu sayede ürünlerin yaşam döngüsü süresinin uzamasının yanı sıra bu ürünler ekonomiye kazandırılarak daha fazla değer oluşturulur.
Doğrusal ekonomide al-kullan-at modeli uygulanırken döngüsel ekonomide tüm kaynakların
(enerji, hammadde, su gibi) uzun süre kullanımı esastır (Şekil 1) (Balbay vd., 2021).
Yapıştırıcıların kullanıldığı alanlarda birbirine yapıştırılan malzemelere yapışan, bağlanma işlemini sağlayan kimyasal maddeye ise yapıştırıcı denir. Yapıştırıcı ve yapıştırılan malzeme arasında önemli derecede ikincil kimyasal bağ (bazen birincil) kombinasyonu ve aynı zamanda bazen bir miktar mekanik kilitleme (pürüzsüz yüzey için mikron seviyesinde)
oluşturularak yapıştırıcıların yüzeye tutunması sağlanır (Şekil 2) (Bangash vd., 2023).
Klasik yapıştırıcılar özellikle petrol türevi olan hammaddeler kullanılarak üretilen ve üretimleri sırasında önemli miktarda enerjinin tüketildiği yapıştırıcılardır. Bu nedenle üretimleri boyunca daha fazla karbon emisyonu ve atık oluşmaktadır, aynı zamanda üretilen yapıştırıcıların VOC (uçucu organik karbon) miktarı oldukça yüksektir (Packham, 2009).
Çevre dostu yapıştırıcılar ise yeni geliştirilen yöntemler ile yenilenebilir ve doğal kaynaklı hammaddeler kullanılarak daha az enerji tüketilerek üretilen, solventsiz ve biyobozunabilir yapıştırıcılardır (Packham, 2009).
Sürdürülebilir yapıştırıcılar genellikle üç grupta değerlendirilir:
1) Solventsiz yapıştırıcılar: Günümüzde birçok yapıştırıcı katı kısmı artırılıp daha az solvent kullanılarak üretilmektedir. Bununla birlikte, diğer yöntemlerin yanı sıra sıcakta eriyen yapıştırıcılar gibi %100 katı içerikli yapıştırıcılar hiçbir solvent içermez. Sıcak eriyikler otomotiv sektörü de dahil olmak üzere tüm endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
2) Su bazlı yapıştırıcılar: Su bazlı yapıştırıcılar, taşıyıcı madde olarak solvent yerine su kullanılarak geliştirilmiştir. Bu, ürünün ağırlığını azaltmanın yanı sıra VOC emisyonlarını ortadan kaldırarak üretim sırasında yangın riskini de en aza indirmektedir.
3) Biyobazlı yapıştırıcılar: Doğal malzemeler olan nişasta, bitkisel yağ, farklı reçineler, lignin ve proteinler gibi malzemelerin karışımından üretilen yapıştırıcılardır. Bu malzemeler, ürünlerin karbon ayak izinin azaltılmasını garanti eder (Sustainable Adhesıves, 2023).
Sürdürülebilir çevre dostu yapıştırıcılar, daha az enerji tüketen yeni yöntemler kullanılarak yenilenebilir doğal kaynakların su bazlı ve biyo bozunabilir, gübrelenebilir, geri dönüştürülebilir/yeniden kullanılabilir olarak üretilen halidir (Şekil 3) (Allasia vd., 2022).
Biyoesaslı yapıştırıcıların genel formülasyonu (Boussetta vd., 2023); Nişasta + Tanin + Kitin → Biyo-yapıştırıcı
Yapıştırıcılar Kullanılarak Yapılan Çalışmalar
1) Karbon Köpük Üretimi
Karbon köpükler yüksek gözenekliliğe sahip, 3D boyutlu ve iyi bağlanmış petek hücreli (bal peteği) yapılardır. Yeni nesil makro gözenekli karbon esaslı malzemedir ve son yıllarda pek çok yüksek teknoloji uygulamalarında büyük ilgi görmektedir (Balbay ve Acıkgoz, 2022).
Özellikleri:
• Hafiflik,
• Yüksek Isıl Kararlılık,
• Yüksek Isıl ve Elektriksel İletkenlik,
• Düşük Yoğunluk, Yüksek Gözeneklilik,
• Yüksek Basınç Mukavemeti,
• Yangın Direnci,
• Mükemmel Elektromanyetik,
• Ses Emilimi.
Uçucu madde miktarı yüksek organik maddelerin sadece su bazlı ticari akrilik reçinelerle karıştırılarak kürlendirilmesi sonucunda karbon köpük üretimi için yeni bir yöntem tanımlanmıştır. Bu yöntemde karbon köpükler 30 dk’da 600oC’de üretilmektedir.
Yalnızca karbon köpük üretmek için yeni bir teknik sunmakla kalmayıp aynı zamanda çevresel iyileştirme amacıyla organik içeriği yüksek atıklardan teknolojik ürün olan karbon köpük üretmek için umut verici bir yöntemdir (Şekil 4) (Balbay ve Acıkgoz, 2022).
2) Ses Absorplayıcı Üretimi
Yaşadığımız çağın en büyük çevresel problemlerinden biri gürültü kirliliğidir. Yaygın olarak kullanılan gözenekli ses yutma malzemeleri; ses absorplayıcı köpük ve lifli ses yutuculardır. Akustik absorpsiyonda en etkili ve en önemli fiziksel parametrelerden biri gözenekliliktir.
Ses emici gözenekli malzemelerde hacim yoğunluğu ve gözeneklilik arttırılarak ve akış direnci azaltılarak ses emiliminin arttığı gözlenmiştir (Balbay vd., 2023). Tarımsal atık olan portakal kabukları ve bağlayıcı olarak su bazlı ticari akrilik reçineler kullanılarak üretilen yeşil kompozit ses yalıtım malzemelerinin (Şekil 6) ses yalıtım potansiyellerinin ticari ses absorplayıcılar kadar iyi olduğu belirlenmiştir.
Geliştirilen gözenekli ses yalıtım malzemesi, düşük frekanslarda ticari ses yalıtım malzemelerine benzer performans sergilemiştir (Şekil 7). Malzemenin yapısındaki boşlukların ses enerjisini absorbe edebildiği gösterilmiştir (Şekil 8) (Balbay vd., 2023).
Kaynaklar
Balbay, S., Sarihan, A., Avsar, E. (2021). “Circular Economy / Industrial Sustainability” Approach in the
World and in Turkey, European Journal of Science and Technology, (27), 557-569
https://dongusel.csb.gov.tr/hakkinda-i-105778
Bangash, M. K., Jabbar, M., Nawab, Y., Shaker K. (2023). Joining of composites using rapid curing resin systems, Rapid Cure Composites, https://doi.org/10.1016/B978-0-323-98337-2.00002-X
Packham, D. E. (2009). Adhesive technology and sustainability. International Journal of Adhesion
and Adhesives, 29(3), 248–252. doi:10.1016/j. ijadhadh.2008.06
https://www.adhesivesandcoatings.com/adhesives/
about-adhesives/sustainability-of-adhesives-andsealants/#tab-id-2
Allasia, M. Aguirre, M., Gugliotta, L.M., Minari, R J., Leiza, J. R. (2022). High biobased content waterborne latexes
Doç. Dr.
Şenay Balbay
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi
Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
Endüstriyel Sürdürülebilirlik Disiplinlerarası YL. Anabilim Dalı
