Epoksi reçineler; inşaat, mühendislik ve imalat gibi pek çok yaygın uygulamada kullanılan kaplamalar ve yapıştırıcılardır. Ancak, geri dönüştürülmeleri veya sorumlu bir şekilde bertaraf edilmeleri genellikle zorluk yaratır. İlk kez, aralarında The University of Tokyo’dan araştırmacıların da bulunduğu bir ekip, yeni bir katı katalizör kullanarak çeşitli epoksi ürünlerinden malzemeleri yeniden kullanım için verimli şekilde geri kazanma yöntemi geliştirdi.
Bunu okurken etrafınızın epoksi bileşikleriyle çevrili olma ihtimali oldukça yüksektir. Yalıtım özellikleri nedeniyle elektronik cihazlarda; bağlayıcılık özellikleri ve fiziksel dayanıklılıkları nedeniyle ayakkabı gibi giysilerde; yine benzer sebeplerle yapı inşaatında; hatta karbon fiber veya cam fiber gibi yüksek dayanımlı malzemeleri barındırabilme yetenekleri sayesinde uçak gövdelerinde ve rüzgâr türbini kanatlarında kullanılırlar. Modern dünyada epoksi ürünlerin önemini abartmak zordur. Ancak tüm kullanım alanlarına rağmen kaçınılmaz bir dezavantajları vardır: Epoksi bileşikleri temelde plastiktir ve kullanım sonrasında ya da epoksi içeren bir ürünün ömrü sonunda bertaraf edilmeleri oldukça güçtür.
Geri kazanılmış karbon fiberlerin yakın plan görüntüsü. Taramalı elektron mikroskobundan elde edilen bu görüntü, ayrıştırma süreci sonucunda geri kazanılan karbon fiberlerin kalitesini göstermektedir. ©2025 Jin ve ark. CC-BY-ND
“Örneğin, uçak parçalarında kullanılabilecek fiber takviyeli plastikleri ayrıştırmak için 500 santigrat derecenin üzerinde yüksek sıcaklıklar ya da güçlü asidik veya bazik koşullar gerekir. Bunların enerji maliyeti vardır ve sert koşullar, geri kazanılmak istenen fiberlere ve diğer bileşenlere zarar verebilir,” dedi Xiongjie Jin, The University of Tokyo’da Doçent. “Bu sorunu çözmek için katalitik hidrojenoliz adı verilen nispeten yeni bir süreç umut vadediyor; ancak mevcut katalizörler, epoksi ayrışmasının gerçekleştiği çözücü içinde çözündükleri için yeniden kullanılamıyor. Bu nedenle, kolayca geri kazanılabilen ve yeniden kullanılabilen yeni bir katı katalizör geliştirdik.”
Jin ve yine Kimya ve Biyoteknoloji Bölümü’nden Profesör Kyoko Nozaki ile ekipleri, epoksi bileşiklerini karbon fiberlere, cam fiberlere ve kimya endüstrisi için önemli hammaddeler olan fenolik bileşiklere ayrıştırabilen verimli ve dayanıklı bir katalizör geliştirdi. Bu katalizör “bimetalik” olarak adlandırılıyor; çünkü seryum oksit üzerine desteklenmiş iki metal — nikel ve paladyum — içeriyor ve epoksi reçineleri ile hidrojen gazı arasındaki reaksiyonları birlikte yönlendiriyor. Reaksiyon sıcaklığının yaklaşık 180 santigrat derece olması gerekse de, enerji gereksinimi 500 derece koşullarını oluşturmaya kıyasla çok daha düşük; ayrıca daha düşük sıcaklıklar geri kazanılan malzemelerin yeniden kullanılabilmesini sağlıyor.
“Bu sürecin nasıl işleyeceğine dair beklentilerimizle deneysel sonuçların büyük ölçüde örtüştüğünü görmekten memnun olduk; ancak katalizörün performansında herhangi bir düşüş olmadan en az beş kez yeniden kullanılabildiğini fark ettiğimizde hoş bir sürpriz yaşadık,” dedi Jin. “Katalizörümüz karbon-oksijen bağlarını kırmada etkili olduğu için, bazı modifikasyonlarla diğer plastiklerde de işe yarayabilir; çünkü onlar da bu bağları içeriyor.”
Ekip şimdi yöntemlerini ve malzemelerini daha da geliştirme yollarını araştırmak istiyor; zira bu yaklaşımın ticari olarak daha uygulanabilir bir seçenek haline gelmesi için hala geliştirmeye ihtiyaç olabilir.
“Her ne kadar katalizörümüz bu kadar yüksek sıcaklıklar gerektirmese de, şu anda kullandığımız çözücünün çevresel etkisini azaltma konusunda hâlâ iyileştirme alanı var,” dedi Nozaki. “Ayrıca paladyum gibi değerli bir metal içermeyen bir katalizör bularak maliyeti düşürmek istiyoruz. Bunun yanı sıra, farklı epoksi bileşiklerinden geri kazanılabilecek malzeme yelpazesini genişletmek de mümkün olabilir; bu da son derece çok yönlü ve kullanışlı bu plastiklerin çevresel yükünü azaltacaktır.”
