Küresel ısınmanın getirdiği sorunlara karşı mücadele etmeye çalışırken, karbondioksitin (CO2) uzaklaştırılması fikri ön plana çıkıyor.1 CO2’yi depolamak veya bir yere salarak tekrar çevreye karışmasını önlemek yerine, onu nasıl etkili kullanabileceğinin yolları aranıyor. Doğada bolca bulunan ancak inert olan CO2’yi polimerlere dönüştürme fikri 1960’lara dayanıyor.
Yapılan bir çalışmada, CO2’yi plastik üretiminde daha etkin kullanılmasını ve geri dönüştürülebilen, biyolojik olarak parçalanabilen çevre dostu polyesterlerin üretilmesini amaçlıyor. CO2’nin doğal olarak bulunması, kokusuz, yanıcı olmaması, bol bulunması ve ucuz olması nedeniyle bu amaç için potansiyelini ortaya çıkaracağını düşündürüyor.2
CO2 kimi durumda çevre için faydalı iken bazı durumlarda zararlı olabilir. Ancak doğada her zaman bulunması ile ucuz ve tükenmemesi ile yenilenebilir bir kaynak olması, onun hammadde olarak kullanımına imkan tanıyor. Ortaya çıkan emisyonların etkin bir şekilde kullanılması karbon döngüsünü kapatmaya yardımcı olabileceği öngörülüyor.2
Yapılan bir çalışmada CO2 fiksasyonu ve entegrasyonuyla birlikte hem termodinamik kısıtlamaları hem de yüksek kinetik engelleri giderebilen bir katalizör yardımıyla reaktif bir komonomer ile bir kopolimerizasyon gerçekleştirilmiştir. Bu kopolimerizasyon, basit bir organik katalizör ile başlatılır ve maksimum CO2 katılımı ve mimari olarak tanımlanmış omurgalara sahip yüksek molar kütleli polyester zincirlerine doğru en iyi şekilde ilerlemektedir. Sentezlenen zincir içi halka yapısı, ayarlanabilir termal ve mekanik özellikler sağlamaktadır. Bu polyesterler, istenen ortogonal performans ve kullanım ömrü sonuçlarını doğurmaktadır. BCB-CO2 polyesterleri, tüm pH aralığında mükemmel termal ve hidrolitik kararlılık sunar. Buna karşın baz katalizli koşullarda seçici şekilde depolimerize ile saf BCB monomerlerini %90’ın üzerinde yeniden üretilebilir. BCB-CO2 polyesterleri de seçici şekilde depolimerize edilebilir, ancak bisiklolaktonlara çevirirler. Ardışık depolimerizasyon-repolimerizasyon döngüleri, BCB/BCP-CO2 yüksek başarısı olan polyesterler için dairesel yaşam döngüleri sunmaktadır.3
Özellikle yüksek molar kütleli homopolimerler ve ABA triblok polimerlerinin oluşturulmasında, lakton halka açma polimerizasyonu ile epoksit/CO2 halka açma kopolimerizasyonu yoluyla üretilen polyesterler ve polikarbonatlar ele alınmaktadır. Bunun yanında makromoleküler ağ oluşturma stratejilerinin potansiyeli ve kovalent olmayan etkileşimleri kolaylaştıran kimyasal yöntemler de incelenmektedir.
Çalışmada, malzemenin yeniden tasarlanmasına gerek duyulmadan çekme dayanımını ve Young modülünü artırmaya yönelik genel olarak uygulanabilir bir yöntem ile yeni CO2 türevli termoplastik elastomerler ele alınmaktadır. Bu yöntemde Na(I), Mg(II), Ca(II), Zn(II) ve Al(III) metalleri kullanılmaktadır. %1’den daha az metal içeren renksiz polimerlerin, kopma uzaması, elastikiyet ve sürünme direnci gibi ayarlanabilir termal ve mekanik özellikler gösterdiği tespit edilmiştir. En iyi sonuç veren elastomerlerde, başlangıç blok polimerlerine kıyasla elastik geri kazanım korunurken Young modülü 50 kattan fazla, çekme dayanımı ise 21 kat artmaktadır. Ayrıca bu elastomerler -20 ile 200 °C arasında geniş bir çalışma sıcaklığına ve yüksek sürünme direncine sahip olmalarına rağmen geri dönüştürülebilirliklerini korumaktadır.4
BCB–CO2 polyesterlerinin NaOH katalizörü sayesinde seçici bir şekilde depolimerize edilir (Şekil 1). 250–280 °C sıcaklıkta gerçekleşen süreçte polimer zinciri parçalanırken CO2 açığa çıkmakta ve başlangıçta kullanılan monomerin yeniden elde edilmesi sağlanmaktadır. Mekanizmayı desteklemek için gerçekleştirilen kontrol deneyinde ise %100 seçicilik ve %95 izole verim gözlemlenmiştir. Buna karşılık NaOH kullanılmadığında 280 °C ve vakum altında yapılan deneyde depolimerizasyon gerçekleşmemiş ve polimer geri kazanılmıştır. Bu sonuçlar, katalizörün geri dönüşüm aşamasında önemli bir rol oynadığını göstermektedir.
Gelecekte bu tür CO2 türevli polimerlerin daha düşük maliyetle ve daha büyük ölçekte üretilebilmesi, plastik sektöründe önemli bir değişim ortaya çıkarabilir. Özellikle geri dönüştürülebilirlik, yüksek mukavemet ve esneklik gibi özelliklerin aynı malzemede toplanması; ambalaj, otomotiv, yapı malzemeleri ve çeşitli endüstriyel ürünlerde yeni kullanım alanları sağlayabilir. Üretim süreçlerinin daha verimli olması ve kullanılan katalizörlerin geliştirilmesiyle beraber, CO2’nin sadece bir emisyon kaynağı olarak değil, yeniden üretime dahil edilen değerli bir hammadde olarak kullanılması daha yaygın olabilir.
Kaynaklar
- Rettig, T. (2024, January 29). Video: Converting captured carbon dioxide to usable materials with environmentally-friendly reagents.
- Colorado State University. (2026, July 29). Captured carbon dioxide could yield strong, flexible plastics designed for recycling.
- Zhu, M., Westworth, X., Zhao, Y., Deshmukh, G. S., Barange, D. K., Zhang, T., Gowda, R. R., Broadbelt, L. J., & Chen, E. Y.-X. (2026). Alternating CO₂ and bicycloalkane copolymerization to circular polyesters. Nature, 656, 92–97.
- Poon, K. C. (2024). Carbon dioxide utilisation: Unlocking enhanced properties for oxygenated polymers [Doctoral dissertation, University of Oxford]. Oxford University Research Archive.