Kaplamalarda Çevreye Duyarlı PTFE Kullanımı
Son yıllarda PTFE kullanımına ilişkin artan endişe, mevzuat değişiklikleri ve kamuoyunda kınamalara neden oldu. Shamrock, PTFE atık geri dönüşümü ve final ürün, üretimde PFOA seviyelerinin azaltılması yolu ile bu endişeleri gidermiştir. [1] Shamrock Chemicals 1951 yılında Wiliam D. Neuberg şirketinin bir yan kuruluşu olarak toz wax satışı için kurulmuştur.
Shamrock’un Tongeren’deki Avrupa merkezi 2001’de açıldı. Bunu 2004‘te Çin’deki Tianjin fabrikasının açılışı izledi. 2007’de Kentucky’de üçüncü bir fabrika inşa edildi. Shamrock’un dünya çapındaki üretim tesisleri üç kıtada altı tesiste yarım milyon metrekareyi aşmaktadır. [2] Bu makale ile çevresel etkimizi nasıl azalttığımızı anlayacaksınız.
PTFE bir çok uygulamada kullanılan benzersiz bir polimerdir. Bu polimer benzersiz özellikleri ile bilinir ve değerlidir; kutu kaplamaları için kaymayı ve mürekkeplerde aşınmayı artırmak
gibi. Yüksek sıcaklık kararlılığı, PTFE’yi bobbin ve toz boya dahil olmak üzere yüksek sıcaklık uygulamaları için değerli bir katkı maddesi haline getirir.
Partiküller şekillerini ve performanslarını 250°C‘nin üzerinde bile korur. [1] PTFE, C-F bağları nedeniyle en güçlü polimerlerden biridir. Son yirmi yılda PTFE, polimerizasyonu
için kullanılan katkı maddesi PFOA (perfluorooctanoic acid) nedeniyle çevre ve sağlık sorunlarına neden olmuştur.
PFOA biyolojik kalıcılığı nedeniyle “sonsuz kimyasal“ olarak sınıflandırılmıştır ve polimerizayon sürecinde sürekli kullanımı yasaklanmıştır. Bu tür polimerizasyonu gerçekleştirebilmek için alternatif ajanlar geliştirilmiştir. [1]
Geri Dönüştürülmüş PTFE ve CO2 Emisyonlarının Düşürülmesi
Shamrock 150 milyon pounddan fazla PTFE’yi geri dönüştürerek tahmini 1.5 milyar pound CO2 emisyonu ve kullanılamaz, çevresel açıdan kalıcı atık ürün tasarrufu sağlamıştır. Shamrock, işlenmemiş 1 kg PTFE yerine dönüştürülmüş PTFE kullanmanın en az 10 kg
CO2 emisyonunu azaltacağını bulmuştur. [1] İşlenmemiş PTFE polimerin endüstriye ölçekte üretimi bir kaç aşamada olur [1]:
1. Kalsiyum florür, sonraki reaksiyonlarda kullanılacak anhydrous hidrojen florür elde etmek için sülfürik asit ile reaksiyona girer.
2. Diğer başlangıç malzemesi tri-chloromethane (kloroform) eldesi için metan elemental klor ile reaksiyona sokulur.
3. Kloroform, TFE haline gelmek üzere pirolize edilen klorodiflorometan (CHClF2, R-22 olarakta bilinir) anhydrous hidrojen flor ile florlanır.
4. TFE monomerinin polimerizayonu, PTFE polimerini oluşturmak için kontrol edilen koşullar altında yapılır.
PTFE üretimindeki CO2 emisyonunu tahmin etmek için ABD’deki mevcut PTFE üretim tesislerine dayanan bir model üzerinde çalışılmıştır. Aşağıda belirtilen hesaplamalar PTFE üretimindeki CO2 miktarını göstermektedir. [1]
Model florokimyasal üretim tesisinin tahmini enerji tüketimi:
Hesaplama için temel bilgiler: 761 kWh/MT Florokimyasal üretimi + 96Therm* Doğal Gaz /MT Florokimyasal üretim, Therm = 100.000 İngiliz Isı birimi – British Thermal Unit (BTU) veya 29.3 KwH eşittir, STP’de 100 fit küp (2.83 m3) doğal gazın içeriği. [1]
Bu rakamlara dayanarak PTFE üretimi için tahmini toplam enerji tüketimi:
Elektrik Enerjisi: 761 kWh x 52.750 MT toplam üretim / 7.500 MT PTFE üretimi= 5400 kWh/MT PTFE
Doğal Gaz: 96 Therm x 52.750 MT toplam üretim / 7.500 MT PTFE üretimi= 680 Therm/MT PTFE Yukarıda tahmin edilen enerji tüketimine dayanarak gerekli miktarda elektrik enerjisi ve doğal gaz eşdeğer CO2 emisyonlarına dönüştürülebilir. [1]
Elektrik enerjisi kaynaklı CO2 emisyonu: 5400 kWh/MT PTFE x 1.10kg CO2eq /kWh= 5900 kg CO2eq / MT PTFE ya da 5.90 kg CO2eq / kg PTFE
Doğal gaz kaynaklı CO2 emisyonu: 680 Therm / MT PTFE x 8408 kg CO2eq / Therm= 3700 kg CO2eq/MT PTFE ya da 3.70 kg CO2eg / kg PTFE
Toplam: 9.6 kg CO2eq /kg PTFE. Geri dönüştürülmüş her 1 kg PTFE için yaklaşık 10 kg CO2 emisyonu engellenmektedir.
Mikronize PTFE İçindeki PFOA
Mikronize PTFE (Mürekkep ve boya uygulamalarında) daha düşük moleküler ağırlığa sahip olması istenebilir (MW). Düşük moleküler ağırlıklı (MW) PTFE, yüksek moleküler ağırlıklı (MW) PTFE’nin bozulması ile oluşabilir. Bozunma mekanizmasında termal ve radyasyon kaynaklı süreçler kullanılır. [1] PFOA ve diğer zincir uzunluğundaki organik asitler bozulmuş PTFE ürününün sonucudur.
Avrupa Birliği 4 Temmuz 2020’de yürürlüğe giren ve PTFE micronize ürünlerde 25 ppb‘nin altında PFOA konsantrasyonu gerektiren bir Reach (EC) No:1907/2006 düzenlemesi yayınlamıştır. 8 Nisan 2020’de POP Yönetmeliği (EU) 2019/1021 (Komisyon Delegasyon Yönetmeliği (EU) 2020/784) değiştirilmiş şekli ile 4 Temmuz 2022’ye kadar 1000 ppb olarak
uzatılmıştı.
Avrupa Birliği 1000 ppb sınırını uzattı ve PFOA’ları 25 ppb düşürme kararı ertelendi. Avrupa
pazarına satış yapmak isteyen firmalar PFOA ayak izlerini azaltmalıdır. Shamrock <25 ppb yönetmeliğini sağlamak için “RC” micronize PTFE serisini piyasaya sürmüştür.
Sonuç
Shamrock’ta sürdürülebilir çözümler aramanın ve daha küçük bir çevresel ayak izi bırakmanın kritik olduğuna inanılıyor.Onların işi sürdürülebilirliğe odaklanmıştır. Shamrock ürünleri PTFE geri dönüşümü ve titiz üretim standarları ile hem PFOA hem de karbon ayak izini azaltır.
Kaynaklar
1. Shamrock “Environmentally conscious PTFE micropowder usage in coatings”,2022, 2. Shamrock Technology, https://shamrocktechnologies.com/,2017, 3. Wikipedia, https://tr.wikipedia.org/wiki/Teflon, 21.04.2022, 4. Wikipedia , https://en.wikipedia.org/wiki/Perfluorooctanoic_acid ,06.09.2022
Dr. Hyun Seog Kim Dr. Kimya Mühendisi
Teknik Servis Grup Müdürü
Shamrock Technologies
Eliz Türkileri
Kimya Mühendisi
Kıdemli Teknik Satış Yöneticisi
Ravago Chemicals Turkey
