Kimya ve Sürdürülebilirlik
Çevresel bozulmaların, çevre ve kalkınma arasındaki bağların göz ardı edilmesinden kaynaklandığının anlaşılması ülkeleri bu konuda yeni bakış açıları geliştirmeye ve bu doğrultuda yeni tedbirler almaya götürmüştür. Mevcut bakış açılarından farklı ve bütün dünyayı kapsayan bu yeni süreç; çevre ve kalkınmada sürdürülebilirlik kavramıyla adlandırılmıştır. Sürdürülebilirlik; toplumun, ekosistemin ya da devam eden herhangi bir sistemin ana kaynaklarını tüketmeden belirsiz bir geleceğe dek işlevini sürdürmesidir.
Sürdürülebilirlik kavramı her alanda olduğu gibi kimya biliminde de yeni bakış açılarının oluşmasını sağlamıştır. Günümüz kimya biliminde kaynakların doğru ve verimli kullanılması, yenilenebilir ve çevreye daha az zarar veren enerji kaynaklarının bulunması ve kullanılması, yenilenebilir malzeme (polimerler, kâğıt ve metal sektörü vb.) üretimi gibi sürdürülebilirlikle doğrudan ilgili çalışmalar önemli bir yer tutmaktadır.
Enerji: Sürdürülebilir bir hayatın ve kalkınmanın olmazsa olmazı enerjidir. Sanayi ve teknoloji alanında gelişen ülkelerin enerji ihtiyacı artar.
Günlük hayatta kullanılan teknolojik ürün sayısının artması enerji ihtiyacının artmasına neden olmuştur. Alternatif ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmek, bu konuda bilimsel çalışmalar yapmak, ekonomik tedbirler almak da sürdürülebilir bir hayat ve kalkınmanın olmazsa olmazlarıdır. Ülkemiz, mevcut kaynakların yanı sıra atık maddelerden de enerji üretme konusunda gelişmiş tesislere sahiptir. Bu tesislerde bitkisel ve evsel atıklardan biyogaz üretimi yapılabilmektedir. Polimerler Günlük hayatta kullanılan birçok ürünün yenilenebilir ve ucuz maddelerden üretilmesi, sürdürülebilir hayatın ve kalkınmanın bir gerekliliğidir. Bu nedenle polimer adı verilen kimyasal maddeler günümüz dünyasının vazgeçilmez malzemeleri olmuştur. Çok sayıda küçük molekülün (monomer) birbirine bağlanmasıyla oluşan yüksek molekül ağırlıklı bileşiklere polimer denir. Aynı veya farklı türden moleküllerin bir araya gelmesiyle oluşabilen polimerler, halk arasında plastik madde olarak da adlandırılır. Polimerler doğal hâlde bulunabildikleri gibi (nişasta, protein, DNA, selüloz vb.) sentetik olarak da (PVC, PET, naylon vb.) üretilebilmektedir. Polimerler; hafif, maliyeti düşük, mekanik özellikleri çoğu kez yeterli, kolay şekillendirilebilen, değişik amaçlarda kullanıma uygun, kimyasal açıdan inert olan ve korozyona uğramayan maddelerdir. Bu özelliklerinden dolayı günlük hayatta kullanılan birçok araç ve gerecin üretilmesinde kullanılmaktadır. Aşağıda yaygın olarak kullanılan bazı polimerlerin formülleri ve sentezlendikleri monomerler gösterilmiştir.
Günlük Hayatta Polimerler
Günlük hayatın vazgeçilmez malzemelerinden olan polimerlerin başlıca kullanım alanları şunlardır.
Tekstil Sanayisi: Tekstil sanayisinde en yaygın kullanılan polimerler polyester ve poliamittir. Esnemeye ve kırışmaya karşı dayanıklı kumaşlarda polyesterden elde edilen dakron kullanılır.
Elektronik Sanayisi: Polimerler elektronik sanayisinde yalıtkan madde olarak kullanılır. Kablo üretiminde polietilen (PE) ya da polivinilklorür (PVC) kullanılır.
Otomotiv Sanayisi: Otomotiv sektöründe polimerlerin kullanılmasıyla daha hafif araçlar üretilerek yakıt tasarrufu sağlanmaktadır. Otomotiv sektöründe en sık kullanılan polimer kauçuktur. Araç lastiklerinin temel malzemesi olan kauçuk doğal ve yapay olarak elde edilebilmektedir.
Sağlık Sektörü: Şırıngalar, eldivenler, bandajlar, serumlar ve gözlükler polimerlerin sağlık sektöründeki bazı kullanım alanlarıdır Hijyenik eldivenlerin ham maddesi genellikle lateks adı verilen kauçuk bazlı sentetik bir polimerdir.
Yapı Sektörü: Altyapı malzemelerinden ev dekorasyon ürünlerine kadar yapı sektörünün hemen hemen her alanında plastik malzemeler kullanılmaktadır. Yapı sektöründe en sık kullanılan polimer polivinil klorürdür (PVC) ve plastik borularda; kapı, pencere, çatı ve zemin kaplamalarında kullanılmaktadır.
Yiyecek-İçecek Endüstrisi: Günlük hayatta kullanılan birçok ürünün ambalajı polimer maddelerden üretilmektedir. Yiyecek-içecek endüstrisinde sık kullanılan polimerler; polipropilen, polietilen ve polistirendir. Plastik şişelerin üretilmesinde ise genellikle polietilen tetraftalat (PET) kullanılmaktadır.
Giyim Endüstrisi: Giyim endüstrisinde genellikle polyester, poliamit ve orlon olarak bilinen poliakrilonitril (PAN) kullanılmaktadır.
Fotoğraf ve Optik Endüstrisi: Günümüzde fotoğrafçılıkta kullanılan sert ve şeffaf renkli filtreler polikarbonattan üretilmektedir. Gözlük camları ve kontakt lenslerde de polimer kullanılmaktadır.
Polimerlerin Geri Dönüşümü Polimer maddelerin doğada parçalanması çok uzun yıllar almaktadır. Bu nedenle geri dönüşüm uygulamaları tekrar kullanılması hem doğanın kirlenmesini önlemek hem de ekonomiye katkı sağlamak bakımından önemlidir. Kâğıt Eğitim, sağlık, bilgi teknolojisi, iletişim ve sanayi gibi birçok sektörde yoğun olarak kullanılmaktadır. Kâğıt; kimyasal odun selülozlarından, odun hamurundan, yıllık bitkilerden üretilen hamur selülozlarından ve atık kâğıt hamurundan elde edilen ara ürünlere çeşitli işlemler uygulanarak üretilir. Gazete ve kitap basımında kullanılan kâğıtlar kültürel
kâğıt; sargılık kâğıtlar, temizlik kâğıtları, kraft torba kâğıdı, oluklu mukavva kâğıtları, kartonlar ve ince, özel kâğıtlar endüstriyel kâğıt grubuna girer. Kâğıt tüketiminin en fazla olduğu sektör ambalaj sektörüdür. Atık kâğıt toplanması; kâğıt ve karton ürünlerinin kullanıldıktan sonra geri dönüştürülerek bunlardan ham madde olarak yararlanılması günümüz kâğıt üretim teknolojilerinde mümkün olmaktadır. Böylelikle kullanılmış kâğıtların çöpe atılmasının yarattığı çevre kirliliği ve doğal kaynakların tükenmesi sorunu önlenmektedir.
Metal Sektörü Yazı yazmak için kullandığınız kalemden oturduğunuz evlerin temel iskeletini oluşturan demirlere, otomobillerden uçaklara kadar her alanda metaller kullanılmaktadır. Örneğin elektrik tellerinde bakır, merdiven tırabzanlarında alüminyum, otomobil jantlarında ise bir metal karışımı olan alaşımlar kullanılmaktadır. Bu nedenle yurt içinde kullanılan demir-çeliğin yaklaşık yarısı ithal edilmektedir. Metal sektörü hayatın devamlılığı ve ülke ekonomisi için büyük öneme sahiptir. Bu nedenle bu sektörde de sürdürülebilirliğin sağlanması için geri dönüşüm çalışmaları çok önemlidir. Metallerin geri dönüştürülmesiyle dışa bağımlılığı azaltıp ülke ekonomisine olumlu katkılar sağlamak mümkündür. Geri dönüşümle kazanılan metallerden eşya üretimi işlem sayısını azaltacağından enerji tasarrufu da sağlayacaktır. NANOTEKNOLOJİ
Nanoteknoloji ve Nanoteknoloji Alanındaki Gelişmeler “Nano” bir fiziksel büyüklüğün milyarda biri anlamına gelir. Bir nanometre, metrenin milyarda birine eşit bir uzunluk birimidir. Bir nanometreye yan yana ancak 2-3 atom sığabilir. Yaklaşık 100 ile 1000 arasında atom bir araya gelerek nano ölçeklerde bir nesneyi oluşturur. Nanoteknolojinin, malzeme üretiminden elektronik, manyetik, optik, mekanik ve biyomedikal amaçlı işlemlere kadar geniş bir uygulama alanı bulunmaktadır. Günümüzde kullanılan mühendislik malzemelerinin en küçük tane boyutu mikrometreden büyüktür. Nanoteknolojiyle yapılabileceklerden bazıları aşağıda sıralanmıştır:
* Mikroskobik boyutlarda bilgisayarlar üretilebilir.
* İnsan beyninin kapasitesi ek nano hafızalarla güçlendirilebilir.
* Birim ağırlık başına şu ankinden 50 kat daha hafif ve çok daha dayanıklı malzemeler üretilebilir.
* Günlük yaşamda kullanılacak yanmaz, leke tutmaz tekstil ürünleri üretilebilir.
* Yeni roket ve uçak tasarımlarının ortaya çıkması mümkün olur.
* Bir milyon sinema filmi alabilen CD ve DVD’ler üretilebilir.
* İnsan vücudundaki hastalıklı dokuyu bulup iyileştiren, ameliyat yapan nano robotlar yapılabilir.
Nanoteknolojide Hedefler
Günümüz dünyasında özellikle savunma sorunları ve yatırımları ön plandadır. Çünkü dünyadaki yer altı ve yer üstü kaynakları azalmakta, buna karşılık insan nüfusu hızlı bir şekilde artmaktadır. Ülkeler sahip oldukları kaynakları daha iyi korumak, kendilerinde olmayanları da daha kolay elde etmek için bilimsel gelişmelere daha çok önem vermektedirler. Nanoteknoloji, savunma sanayisinde son dönemde üzerinde en çok çalışılan, yatırım yapılan teknoloji olarak ön plana çıkmaktadır. Bu teknoloji sayesinde canlı ve cansız yapılar uyumlu bir şekilde bir arada çalışabilecektir. Günlerce uyumadan tam performans gösterebilen askerler, insansız uçabilecek ve muhtemel bir arızada kendi kendini tamir edebilecek uçaklar hedeflenen projeler arasındadır. Çok daha hafif ve bir o kadar dayanıklı malzemelerden üretilecek araçlar sayesinde yakıt tüketiminin azaltılması ve az yakıt ile daha çok performans sağlanması hedeflenmektedir. Nanoteknoloji sayesinde sağlık alanında özellikle kanser tedavisinde kemoterapinin tarihe karışmasını sağlayacak çözümler üzerine çalışılmaktadır. Ayrıca kemik içine uygulanabilecek nano protezler üzerinde de yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Günümüzdekilerden çok daha hızlı çalışacak bilgisayarlar, kendi kendisini temizleme özelliğine sahip pencereler, ıslanmayan hatta kirlenmeyen çatal, kaşık ve bıçakların üretilmesi gibi birçok proje nanoteknolojinin hedefleri arasındadır.
