Çapı 5 mm’den küçük olan mikroplastik partiküller dünyanın tüm su yollarında bulunur ve insanlar ve suda yaşayan canlılar için zararlı olabilir. Araştırmacılar tarafından oluşturulan iki aşamalı sistemde çelik tüpler ve titreşimli ses dalgaları kullanılarak plastik parçacıkların büyük bir kısmı su örneklerinden etkili bir şekilde uzaklaştırılıyor. Grup bulgularını Amerikan Kimya Derneği’nin (ACS) 2023 bahar toplantısında rapor edecek.
Akarsulardan Kuzey Buz Denizi’ne kadar çoğu su yolunda, yüzeyin altında yüzen renkli plastik kalıntılar bulunmaktadır. Genişliği 5 mm’den az olan ve zor algılanan bu mikroplastikler, hem sucul yaşama ve bitkilere hem de insanlara zarar verme potansiyeline sahiptir. Bu nedenle araştırmacılar bunlardan kurtulmak ve kaynağında durdurmak için stratejiler geliştiriyor. Bir ekibin araştırmasına göre, çelik tüpler ve titreşimli ses dalgalarıyla oluşturulan iki aşamalı bir sistem sayesinde gerçek su numunelerindeki plastik parçacıkların büyük bir kısmı artık uzaklaştırılabiliyor.
Araştırmacılar bulgularını Amerikan Kimya Derneği’nin bahar toplantısında sunacaklar. (ACS). 26-30 Mart tarihleri arasında gerçekleştirilecek olan hibrid ACS Bahar 2023 toplantısında çeşitli araştırma konularında 10.000’den fazla sunum yer alıyor.
Projenin baş araştırmacısı Doktor Menake Piyasena’ya göre, “bu fikir, mikroplastikleri sudan toplamak için yeni yollara ihtiyacımız olduğunu söyleyen bir meslektaşımla yaptığım tartışmadan çıktı.” “Mikroplastikleri suda toplamak için akustik kuvvetleri kullanıp kullanamayacağımızı merak ettim, böylece parçacıkları bir araya getirebildikleri için plastiğin çıkarılmasını kolaylaştırabilirdik.”
Bu bileşenleri sudan uzaklaştırmak için kullanılan en popüler yöntem filtrelemedir. Örneğin, çamaşır makinesi çıkış filtreleri giysi liflerinin atık suya karışmasını önleyebilir. Filtreler tıkanabileceği için sık sık temizlenmelidir, bu da bu işlemi geniş ölçekte pahalı hale getirmektedir.
Bir başka alternatif de plastik parçacıkları hareketli suda yoğunlaştırmak için akustik kuvvetler ya da ses dalgaları kullanmaktır. Bu kuvvetler enerjiyi çevredeki parçacıklara ileterek bazılarının titreşmesine ve hareket etmesine neden olur. Zemini sallayan ve her yöne uçan kir ve toz zerrecikleri gönderen yüksek sesli bir hoparlör düşünün. Biyolojik parçacıkları sıvılardan ayırmak için, örneğin kırmızı kan hücrelerini plazmadan ayırmak için, bilim adamları daha önce bu fenomeni kullanıyorlardı.
Bu yöntem son zamanlarda bazı ekipler tarafından, sadece saf su kullanarak laboratuvarda ürettikleri örneklerden mikroplastikleri ayırmak için kullanıldı. Ancak bu görev için sadece mütevazı miktarlarda su kullanıldı.
Araştırmacılardan Nelum Perera, sadece onlarca mikron genişliğinde, yani insan saçının genişliğinden daha küçük olan mikroplastikleri de kullandıklarını iddia ediyor.
Sonuçları sunan Perera şöyle diyor: “Çevredeki mikroplastiklerin çoğunun bundan daha büyük olduğunu okudum. Bu nedenle, boyutların çoğu için kullanılabilirken gerçek dünyadaki hedeflere ulaşmak için ölçeklendirilebilecek bir araç yaratmayı amaçladım.
Perera, artan su akış hızlarını idare etmek için bir giriş tüpüne ve çok sayıda çıkış tüpüne bağlanmış 8 mm genişliğinde çelik tüpler kullanarak bir kavram kanıtlama sistemi kurdu. Daha sonra metal tüpün yan tarafına bir transdüser bağladı. Dönüştürücü açıldığında, metal tüpten aşağı ultrasonik dalgalar göndererek akustik basınçlar oluşturdu ve bu da mikroplastiklerin sistem içinde hareket ederken yakalanmasını kolaylaştırdı.
Piyasena, prototip aygıtın bir filtre kadar çabuk tıkanmaması nedeniyle geleneksel filtreleme tekniklerinden daha az karmaşık olduğunu söylüyor.
Araştırmacılar, polistiren, polietilen ve polimetil metakrilat mikroplastiklerle yaptıkları ilk deneylerde, akustik basınçların varlığında daha küçük (6 ila 180 m genişliğinde) parçacıkların daha büyük (180 ila 300 m genişliğinde) olanlardan farklı davrandığını tespit etti. Her iki boyuttaki parçacıklar kanalın ortasına yığılmış ve her iki taraftaki çıkışlardan temiz su fışkırırken merkezi çıkıştan çıkmıştır. Ancak suya yumuşatıcı veya çamaşır deterjanı eklendiğinde, daha büyük partiküller yanlara doğru yoğunlaşarak yan çıkışlardan çıkarken, orta çıkış temiz suyu serbest bıraktı.
Bu bulgulara dayanarak araştırmacılar, bu çeşitli hareketlerden faydalanabilecek bir sistem üzerinde çalışmaya başladılar. İki çelik tüp arka arkaya birleştirildi: İlk aşamada genişliği 180 metreden az olan küçük mikroplastikler uzaklaştırılırken, ikinci aşamada kalan daha büyük mikroplastikleri içeren su akışı temizlendi. Perera bu yöntemle “küçük plastiklerin %70’inden fazlasını, büyük plastiklerin ise %82’sinden fazlasını temizledik” diyor.
Perera ve Piyasena, iki aşamalı yöntemin pratik ortamlarda uygulanabilirliğini göstermek için Rio Grande Nehri’nden ve New Mexico Tech kampüsündeki bir göletten su topladı.
Tüm numunelerdeki büyük kirleticileri ortadan kaldırmak için filtreler kullandılar ve geriye ayrıştırmayı etkilemiş olabilecek çözünmüş maddeler içeren su bıraktılar. Su daha sonra küçük plastik parçacıklarla kaplandı. Plastik parçacıklar, akustik cihaz kullanılarak ortamdaki su örneklerinden tıpkı saf sudan olduğu gibi elimine edildi. Perera’ya göre prototipin bir litre suyu temizlemesi yaklaşık bir buçuk saat sürüyor ve bir saatlik çalıştırma maliyeti yaklaşık 7 sent.
Araştırmacılar için bir sonraki adım, daha büyük tüplerden ya da çok sayıda tüpten oluşan demetlerden oluşan bir sistem oluşturmak ve bu sistemi okyanus suyu ve çamaşır makinesi atık suyu gibi karışmamış gerçek dünya örnekleri üzerinde test etmek. Piyasena’ya göre, “Akustik basınçların çok çeşitli mikroplastik boyutlarını yoğunlaştırmak için kullanılabileceğini gösterdik. Daha sonra bunun daha geniş bir ölçekte yapılabileceğini göstermek için halihazırda mikroplastik içeren gerçek örnekleri kullanmak istiyoruz.
Kaynak: scitechdaily.com
