12.10.2019 Views

Inovatif Kimya Dergisi Sayi 58

Inovatif Kimya Dergisi Sayi 58

Inovatif Kimya Dergisi Sayi 58

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>Kimya</strong><br />

<strong>Dergisi</strong><br />

İNOVATİF<br />

<strong>Kimya</strong> <strong>Dergisi</strong><br />

YIL:6 SAYI:<strong>58</strong> MAYIS 2018<br />

AKRİLAMİD<br />

NASIL OLUŞUR? NERELERDE KULLANILIR?<br />

YENİ YAZILIMLAR GELECEĞİN<br />

LABORATUVARLARINI İŞLETEBİLİR<br />

DAHA VERİMLİ GÜBRELER İÇİN GRAFEN<br />

ÖRÜMCEK İPEĞİ ve KEVLAR LİFİ DOĞANIN GÜCÜ


EKİBİMİZ<br />

YAVUZ SELİM KART<br />

PELİN TANTOĞLU<br />

HATİLE MOUMİNTSA<br />

TUĞBA NUR AKBABA<br />

GÜLŞAH TİRENG<br />

ÖZGENUR GERİDÖNMEZ<br />

MERVE ÇÖPLÜ<br />

HACER DEMİR<br />

NURSELİ GÖRENER<br />

BUSE ÇAKMAK<br />

MELİS YAĞMUR AKGÜNLÜ<br />

ZELİŞ GİRGİN<br />

RABİYE BAŞTÜRK<br />

NESLİHAN YEŞİLYURT<br />

ELİF AYTAN<br />

ÖMER AKSU<br />

HAZAL ÖZTAN<br />

EBRU DOĞUKAN<br />

SİMGE KOSTİK<br />

PETEK AKSUNGUR<br />

SUDE ÖZÇELİK<br />

HATİCE KÜBRA ÇETİNKAYA<br />

DİLARA AKMAN<br />

CANAN MOLLA<br />

AYŞEGÜL KAVRUL<br />

RABİA ÖNEN<br />

KÜBRA ÇELEN<br />

ZÜLBİYE KILIÇ<br />

BAŞAK SULTAN DOĞAN<br />

ALİ ERAYDIN<br />

MELİS KIRARSLAN<br />

MEHDİ KOŞACA<br />

NUR SABUNCU<br />

SEDA SEVAL URUN<br />

BURAK TEKİN<br />

İPEK AKHTAR<br />

MELİKE OYA KADER<br />

ZEYNEP KÖSE<br />

NEZİH TEKİN<br />

AYŞE GÜLER<br />

BERNA KUZU<br />

PERİHAN KIZILKAYA<br />

MÜJGAN ŞAHİN<br />

REYHAN KARATAY<br />

SELİN CİMOK<br />

BETÜL ULAŞ<br />

ERDİ GÜLŞEN<br />

HAYRİ KORU<br />

DİCLE OĞUZ<br />

ELİF BAŞARA<br />

SENA SAATÇİ<br />

SENA AŞKIM TEMİR<br />

DERGİYİ OKUMADAN ÖNCE<br />

İnovatif <strong>Kimya</strong> <strong>Dergisi</strong> yazılarını herhangi bir makalenizde veya yazınızda<br />

kullanmak için yazısını aldığınız kişiye mail atarak haber vermek, kullanmış<br />

olduğunuz yazıların kaynağını ise dergi olarak belirtmek durumundasınız.<br />

Dergide yazılan yazıların sorumluluğu birinci derece yazara aittir. Bu konu<br />

hakkında bir sorun yaşıyorsanız ilk olarak yazara ulaşmalısınız.<br />

Dergide yer alan bilgileri kullanarak başınıza gelebilecek felaketlerden ya da<br />

işlerden dergi sorumlu değildir.<br />

Dergimizde yayınlanmasını istediğiniz yazıları info@inovatifkimyadergisi.com<br />

mail adresine göndermelisiniz. Gönderdiğiniz yazılarda bir eksiklik var ise editör<br />

tarafından incelenecektir. Eksik kısımları var ise size geri dönüş yapılacaktır.<br />

Dergi ekibi gönüllü kişilerden oluşmuştur. Dergi ilk kurulduğu andan beri böyle<br />

ilerlemiştir. Dergi ekibinde olan herkes bu kuralı kabul etmiş sayılır. Gelen kişilere<br />

en başta bu kural söylenir. Görevini yapmayan, dergide anlaşmazlık çıkaran,<br />

huzur bozan kişiler ekipten çıkarılır. Siz de bu ekip içinde yer almak istiyorsanız<br />

web sitemiz üzerinden kuralları okuyarak başvurabilirsiniz.<br />

Dergiyi okuyanlar ve dergi ekibi bu kuralları kabul etmiş sayılırlar.<br />

İNOVATİF KİMYA DERGİSİ<br />

REKLAM VERMEK İÇİN<br />

reklam@inovatifkimyadergisi.com<br />

adresinden web site ve e-dergi için fiyat teklifi alabilirsiniz.<br />

http://www.inovatifkimyadergisi.com<br />

https://www.facebook.com/<strong>Inovatif</strong><strong>Kimya</strong><strong>Dergisi</strong><br />

https://twitter.com/<strong>Inovatif</strong><strong>Kimya</strong><br />

https://instagram.com/inovatifkimyadergisi<br />

https://www.linkedin.com/in/inovatif-kimya-dergisi-00629484/


REKLAM İÇİN<br />

REKLAM VERMEK İÇİN<br />

DOĞRU YERDESİNİZ<br />

reklam@inovatifkimyadergisi.com


TEKSTİL KİMYASI<br />

6<br />

YENİ YAZILIMLAR GELECEĞİN<br />

LABORATUVARLARINI İŞLETEBİLİR<br />

10<br />

ENDÜSTRİYEL PLASTİKLER<br />

12<br />

BİLİM İNSANLARI, 30 YILLIK<br />

BAKTERİLERİNİN NASIL YAKIT ÜRETTİĞİ<br />

GİZEMİNİ ÇÖZDÜ<br />

16<br />

AKRİLAMİD 18<br />

DAHA VERİMLİ GÜBRELER İÇİN GRAFEN 23<br />

GIDA ÜRETİM PROSESLERİNDE ENZİM<br />

TEKNOLOJİSİ<br />

25


ATIK SU ARITMA TESİSLERİ ELEKTRİK<br />

ÜRETEBİLİR!<br />

28<br />

ÖRÜMCEK İPEĞİ ve KEVLAR LİFİ<br />

DOĞANIN GÜCÜ<br />

30<br />

KARBON NANOTÜP AĞI BATARYA<br />

ÖMRÜNÜ UZATABİLİR<br />

36


6<br />

TEKSTİL KİMYASI<br />

Genellikle gelişmekte olan ülkelerin odaklandığı<br />

sanayi sektörü olarak bilinen tekstil ve hazır giyimde<br />

oyunun kuralları değişiyor. Avrupa Birliği, tekstil<br />

dahil tüm sanayi sektörlerinde üretimi destekleme<br />

kararı aldı ve bu konuda belirlenen strateji tüm AB<br />

ülkeleri ile sanayi sektörleri tarafından imzalandı.<br />

ABD ise kendi sınırları içinde üretimi teşvik için<br />

her türlü radikal önlemi almakta kararlı. Japonya<br />

bile küresel ölçekte en çok tekstil makinesi alımı<br />

ve yatırımı yapan ülkeler arasına girmiş durumda.<br />

Bu gelişmelerin de ışığında Türk tekstil ve hazır<br />

giyim sanayicileri artık sadece maliyete dayalı olarak<br />

gelişmekte olan ülkeler grubundaki rakipleriyle değil<br />

aynı zamanda Ar-Ge, inovasyon, tasarım ve yüksek<br />

teknolojiyle üretim için yatırım bütçeleri çok yüksek<br />

olan gelişmiş ülkelerle de rekabet etmek zorunda.<br />

[1]<br />

Türk tekstil sanayi, imalat sanayi içindeki en uzun<br />

endüstriyel zincirlerden biridir. Tekstil imalatı,<br />

temel olarak hammaddeden elyaf ve iplik üretimi<br />

(iplikçilik), iplikten kumaş üretimi (dokuma veya<br />

örme), tekstil ürünlerine terbiye işlemleriyle istenilen<br />

özelliklerin kazandırılması (terbiye), kumaşın kesim<br />

ve dikim suretiyle kullanıma hazır hale getirilmesini<br />

(konfeksiyon) kapsayan alt imalat kollarını<br />

içerir. Tekstil terbiye sanayi, tekstil ürününün<br />

özelliklerinin kullanım alanına göre değiştirilmesini<br />

ve geliştirilmesini hedef alan, ürüne kalite ve katma<br />

değer kazandıran özel bir sanayi dalıdır. Ülkemiz<br />

üretim kapasitesiyle Avrupa’nın en büyük tekstil<br />

terbiye sanayisidir [2].<br />

Tekstil endüstrisinin ana dallarından biri olan tekstil<br />

terbiyesi ham tekstil ürünlerine kullanım alanına<br />

uygun özellikler kazandırarak, ürünü daha cazip hale<br />

getirmek ve tüketicinin beğenisine hazırlamak için<br />

yapılan işlemlerden oluşur. Tekstil ve konfeksiyon<br />

imalatı içinde kimyasal kullanımının en fazla olduğu<br />

işlemlerdir ve çalışan sağlığı açısından olumsuz<br />

etkiler oluşturabilmektedir. [3]<br />

Tekstil terbiyesi de kendi içinde, uygulanan<br />

işlemlerin amaçları ve yapıları bakımından bölümlere<br />

ayrılmaktadır. Buna göre tekstil terbiyesi;<br />

• Ön terbiye<br />

• Renklendirme (boyama ve baskı)<br />

• Bitim (apre) işlemleri olmak üzere üç bölümden<br />

oluşmaktadır.<br />

Tekstil terbiyesi, ön terbiye, boyama ve bitim<br />

işlemlerinde kullanılan kimyasallar “boyarmaddeler”,<br />

“yardımcı kimyasal maddeler”, “ana kimyasal<br />

maddeler” “apre kimyasalları” olarak dört grupta ele<br />

alınabilir. Ana kimyasal madde grubunda kimyasal<br />

yapıları bilinen ve terbiye işlemlerinde kullanılan<br />

asitler, bazlar, tuzlar gibi maddeler yer almaktadır.<br />

Yardımcı kimyasal maddeler ise tekstil işlemlerine<br />

özgü olarak geliştirilmiş, ticari sebeplerden ötürü<br />

kimyasal yapıları genelde açıklanmayan ve çoğu<br />

karışım hâlinde bulunan maddelerdir . Yardımcı<br />

kimyasal maddeler, ön terbiye ve boyama<br />

kimyasallarıdır. Apre kimyasalları da yine tekstil<br />

işlemleri için özel olarak geliştirilmiş, kimyasal<br />

yapıları ticari nedenlerle saklı tutulan ve çoğu karışım<br />

halinde olan kimyasallardır.<br />

Özellikle Tekstilde, kimyasal boyahanelerde, baskı<br />

yapılan, terbiye ve ön terbiye yapılan tesislerde<br />

kullanılan kimyasalların kanserojen etkisi olduğu;<br />

burun, gırtlak ve mesane kanseri riskini arttırdığı


7<br />

anlaşılmıştır. Konfeksiyonda leke çıkartma işlemi için<br />

kullanılan perkloretilen, trikloretilen tetrakloretilen<br />

vb. çözücüler havada buharlaşarak zehirli gaz<br />

oluşturmaktadır.<br />

Tekstil Malzemelerinde Modifikasyonlar<br />

Modifikasyon; herhangi bir materyalde meydana<br />

gelen sınırlı değişiklik olarak tanımlanmaktadır.<br />

Yüzey modifikasyonu, materyallerin temel<br />

özelliklerinin değiştirilmeden, yüzeylerinde<br />

fiziksel ve/veya kimyasal değişimler meydana<br />

gelmesini sağlamaktadır. <strong>Kimya</strong>sal, fizikokimyasal<br />

ve biyokimyasal olarak sınıflandırılan bu<br />

modifikasyon yöntemleri sayesinde, tekstil<br />

materyalinin fonksiyonu arttırılabilmektedir. Tekstil<br />

materyallerinde kimyasal modifikasyon, herhangi bir<br />

kimyasal maddenin aplikasyonu sonucunda meydana<br />

gelen kimyasal reaksiyon ile kimyasal maddelerin<br />

tekstil materyallerinin yüzeyine bağlanması şeklinde<br />

meydana gelmektedir.


8<br />

Tekstil mamulünün kimyasal maddelere uzun süre<br />

maruz kalması sonucunda, rengi bozulmakta,<br />

lifler zarar görmekte ve mekanik özellikleri<br />

bozulabilmektedir. <strong>Kimya</strong>sal yöntemlerin<br />

dezavantajlarının fazla olması, son yıllarda<br />

fizikokimyasal yöntemlerin ticari anlamda<br />

önemini arttırmış ve böylece mamul özelliklerinin<br />

modifikasyonunda klasik yaş işlemlerin yerini alması<br />

için çalışmalar yoğunlaşmıştır. Fizikokimyasal<br />

yöntemlere örnek olarak; korona boşalması, ısıl<br />

işlemler, plazmalar, UV ve gama-radyasyonu,<br />

elektron veya iyon bombardımanı, ozon gibi işlemler<br />

verilmektedir. <strong>Kimya</strong>sal yöntemlerin dezavantajlarını<br />

ortadan kaldırmak amacıyla geliştirilen alternatif<br />

yöntemlerden biriside tekstil terbiyesinde enzim<br />

kullanımıdır. Tekstil endüstrisine ilk olarak haşıl<br />

sökme işleminde amilaz kullanımı ile giren enzimler<br />

günümüzde hem doğal hem de sentetik liflerin ön<br />

terbiye, boyama ve bitim işlemleri olmak üzere<br />

birçok alanda kullanılmaktadır.<br />

Tekstilde Fizikokimyasal Modifikasyon: Plazma Teknolojisi<br />

Plazma içerisinde karşıt etkili iki ana işlem<br />

gerçekleşmektedir. Bunlardan bir tanesi,<br />

polimerizasyon diğeri ise aşındırmadır.<br />

Polimerizasyon gaz bileşiminde yüksek miktarda C<br />

Plazma Teknolojisinin Avantajları<br />

Plazma ile tekstil materyallerinin en üst tabakasında atomik düzeyde,<br />

kimyasal bileşiklerin birikmesi ve bu yüzeyin değiştirilmesi gibi<br />

modifikasyon reaksiyonları gerçekleşmektedir. Tekstil malzemesi<br />

iki elektrot arasında ya da plazmanın etki edebileceği bir alanda<br />

işleme maruz kalmaktadır. Monomer veya gaz buharının plazmaya<br />

dönüşmesi ile kimyasal olarak aktif parçacıklar oluşmaktadır. Oluşan<br />

bu parçacıklar, tekstil materyalinin yüzeyine çarparak kimyasal<br />

reaksiyonlar ile yüzeyde modifikasyon gerçekleştirmektedir.<br />

ve H varsa materyalin numune üzerinde birikmesine<br />

neden olmaktadır. Aşındırma ise; materyalin substrat<br />

üzerinden uzaklaşmasını sağlamaktadır.<br />

İşlem sonunda kimyasal atıkların oluşmaması,<br />

maliyetin düşük olması, hızlı reaksiyon süreleri,<br />

kimyasal kullanımının az olması ve suyun<br />

kullanılmaması şeklinde sıralanabilir. Avantajlarından<br />

da anlaşılacağı gibi plazma, ekolojik ve ekonomik<br />

bir işlemdir. Plazma işlemleri tekstil materyallerinin<br />

hidrofilitesini arttırmak ya da azaltmak, kir iticilik,<br />

yağ iticilik, güç tutuşurluk, antibakteriyel, iletkenlik<br />

vb. gibi apre özelliklerinin kazandırılmasını ve<br />

kompozit yapılarda kullanılan tekstil materyali ile<br />

matriks arasındaki yapışmayı arttırmak ve boyama<br />

gibi bir sonraki adımlarda yapılacak işlemin etkisini<br />

arttırmak amacıyla tekstil yüzeyinin modifiye<br />

olmasını sağlamaktır. [4]<br />

Plazma Polimerizasyon Tekniği ile Tekstil Liflerinin<br />

Modifikasyonu Üzerine Bazı Çalışmalar<br />

Oksijen, azot ve hidrojen gazlarının ve bunların<br />

değişik konsantrasyonları kullanılarak karışımlarının<br />

polyester üzerine plazma teknolojisi uygulanması<br />

sonucunda polyester materyalinin yüzeyinde oluşan<br />

değişim incelenmiştir. Çalışmalarda gazlar sadece<br />

1 ve 5 dk uygulanmış olup işlem 150ºC civarında<br />

yapılmıştır. Plazma işleminin uygulandığı cihazın<br />

gücü 1500V’dır. Plazma işlemi sonucunda tekstil<br />

materyalinin hidrofilitesini test etmek için kumaşlara<br />

damla ve temas açısı testleri uygulanmıştır. Bu<br />

testlerin sonucunda; plazma işleminin %100<br />

polyester materyale hidrofil bir özellik kazandırdığı<br />

gözlenmiştir. 1 dk’lık işlem sonunda plazma işlemi<br />

görmüş kumaşın su absorbanlık özelliğinin işlem<br />

görmemiş kumaşa göre 8 kat, 5 dk’lık işlem sonunda<br />

ise 12 kat arttığı görülmüştür. Kumaş yüzeyinde<br />

–OH ve NH 2<br />

grupları dışında istenmeyen başka<br />

grup meydana gelmemiştir. Ayrıca lif yüzeyinde<br />

yarıklar oluşmuş ve gözenekler meydana gelmiştir;<br />

bu da, kumaşın su absorbanslık yani hidrofilitesinin<br />

özelliğinin arttığını göstermektedir.


9<br />

Düşük sıcaklıklarda plazma işlemi ile %99.9 saflıkta<br />

olan argon ve oksijen gazları kullanılarak pamuğun<br />

daha kısa sürede hidrofilleştirilmesi amacıyla pamuklu<br />

yüzey alüminyum metal ile kaplanmıştır. Örnek<br />

numuneler 20ºC ve %65 bağıl nemde bekletilmiştir.<br />

Sistem 2X10-2 Torr basınç ile vakumlanmış ve eş<br />

değerdeki basınç ile sisteme gaz girişi sağlanmıştır.<br />

Örnek kumaşlar 5 ve 30 dk’lık periyotlarda plazma<br />

işlemine maruz bırakılmışlarıdır. Metal parçalar,<br />

metal saçıcı eleman ile kumaş yüzeyine depolanmıştır.<br />

Plazma işlemi sonunda, 5 dk’lık muamelede (O 2<br />

ve Ar ile çalışmada) lif yüzeyi plazma ile muamele<br />

edilmemiş lif yüzeyine göre hiçbir değişiklik<br />

göstermezken, 30 dk’lık plazma işlemi sonunda<br />

dalgayı andıran lif yüzeyi lif ekseni yönünde oryante<br />

bir hal almıştır. Su damlatma testi sonucunda ise<br />

plazma ile muamele edilmemiş kumaşta su emiş<br />

süresi 6 sn iken argon gazı ile plazmada işlem<br />

görmüş materyalde bu süre 5 dk’lık işlem sonucunda<br />

1dk’ya çıkmıştır. Oksijenle yapılan 5 dk’lık plazma<br />

muamelesi sonucunda ise bu süre 1 sn’ye inmiştir.<br />

Fakat plazma işlem süresi uzatıldıkça bu sürelerin<br />

arttığı görülmektedir.<br />

Başka bir çalışmada ise, 1,1,3,3-tetrametildisiloksanın (TMDSO)<br />

plazma teknolojisi ile poliamid (PA) ve pamuklu materyallerin yüzey<br />

modifikasyonlarını değiştirerek güç tutuşurluk, su iticilik bitim işlemleri<br />

uygulayarak özelliklerdeki değişimler incelenmiştir. Yapılan güç tutuşurluk<br />

testleri sonucunda, poliamid materyallerin güç tutuşurluk özelliklerinde<br />

bir değişiklik gözlenmemiştir fakat pamuklu materyalin alev yayılma<br />

sürelerinin plazma ile işlem görmemiş materyale göre 2–3 kat arttığı<br />

gözlenmiştir. En iyi sonuçlar 20W-5dk, 20W-45dk ve 40W-5dk’lık işlem<br />

koşullarında elde edilmiştir.<br />

Plazma Teknolojisi ile Tekstil Terbiyesinde Tasarruf<br />

Tekstil üretiminin tümüne bakıldığında en fazla<br />

suyun terbiye sürecinde kullanıldığı görülür. Bir<br />

kg tekstil terbiyesi için yaklaşık olarak 100 lt suya<br />

ihtiyaç vardır. BTC Bilgi Teknolojileri’nin hem<br />

sektöre hem de doğaya katkı sağlamak amacıyla<br />

geliştirdiği Plazma Teknolojisi su kullanımında<br />

%90 oranında tasarruf sağlayabiliyor. BTC’nin bir<br />

İtalyan Üniversitesi ile işbirliği içinde 2 yıllık bir<br />

çalışma ile geliştirdiği Plazma Teknolojisi, boya ve<br />

baskı öncesinde kumaşların ön hazırlık aşamasında<br />

kullanılarak, su tüketimini ortadan kaldırabiliyor.<br />

Katı, sıvı ve gaz olarak bilinen maddenin üç halinin<br />

4. hali olan plazma bu teknolojinin merkezinde yer<br />

alıyor. Yoğun AR-GE çalışmalarıyla geliştirilen plazma<br />

teknolojisi, kumaşın üzerinde 10 nanometrelik<br />

düzeyde bir fiziksel etki yaratarak tüm hazırlık<br />

Kaynaklar<br />

aşamalarını tek adımda gerçekleştiriyor. Kumaş<br />

yüzeyinde bu teknoloji ile yapılan temizlik, haşıl<br />

sökme işlemleri sayesinde boya ve baskı öncesinde<br />

kumaş hazır hale geliyor. Ayrıca, boya ve baskı<br />

sonrasında uygulanacak Plazma ile de, kumaşlara<br />

su, yağ ve kir itici apre özellikleri kazandıracak<br />

olan florokarbon reçinelerin kullanımı da yarı<br />

yarıya azalabiliyor, ya da elde edilen sonuçlar iki<br />

katına çıkarılabiliyor. Bunu yaparken kullanılan su<br />

ve kimyasal miktarında %90’lık tasarruf sağlıyor.<br />

Proses tek adıma indiği ve işlenecek su ve kimyasal<br />

miktarı azaldığı için enerji tüketiminden de ciddi<br />

oranda kazanım sağlanıyor. Dünyanın lider tekstil<br />

markalarının susuz, çevreci ve sürdürülebilir<br />

teknolojilerle üretim yapmasına olanak sağlıyor. [4]<br />

[5]<br />

1-http://www.hurriyet.com.tr/ekonomi/tekstilde-kimlerle-rekabet-ediyoruz<br />

2-Nilüfer Ö., ‘’Tekstil Ürünlerinin Boyama ve Bitim İşlemlerinde <strong>Kimya</strong>sallara Deri ve Solunum Yoluyla<br />

Maruziyetin Değerlendirilmesi’’, T.C. Çalışma ve Sosyal Güvenlik İş Sağlığı ve Güvenliği Genel Müdürlüğü,<br />

Ankara 2016.<br />

3-Halit Fikret T., ‘’Pamuklu Dokuma Kumaşlara Uygulanan Seçilmiş Ön Terbiye İşlemlerinin Kumaş<br />

Performansına Etkisi’’, Ç.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Adana 2017.<br />

4-https://www.signgraphic.com.tr<br />

5-https://www.tekstilbilgi.net<br />

Selin Cimok<br />

<strong>Kimya</strong>ger (Yüksek Lisans Mezunu)<br />

selincimok@hotmail.com


10<br />

YENİ YAZILIMLAR GELECEĞİN<br />

LABORATUVARLARINI İŞLETEBİLİR<br />

Fotoğraf : Chemos, lezzetli bir Tequila Sunrise (alkollü bir içecek)’ın nasıl hazırlanacağını öğrendi<br />

ChemOS (kimya üzerine yazılan işletim sistemi)<br />

robotların laboratuvarlarda deney yapmalarına imkân<br />

sağlayarak kimyacılara yardımcı oluyor.<br />

Robotlar, insanların yaptığı işleri yapabildiklerini<br />

defalarca gösterdiler. Ve kimyacılar da bu<br />

otomasyon furyasından geri durmuyorlar. Gıda,<br />

ilaç ve diğer endüstriler, ürünleri örneklemek ve<br />

analiz etmek için robotları kullanarak rutin süreçleri<br />

hızlandırıyor. <strong>Kimya</strong>cılar, bilgisayarların sentetik<br />

süreçler planlamalarına imkan vermek için Chematica<br />

gibi programlar tasarladılar. Araştırma grupları,<br />

deneyleri tasarlamak, yürütmek ve değerlendirmek<br />

için makine dilini kullanan otonoma yakın sistemleri<br />

bile geliştirdiler.<br />

Ancak, bu sistemlerin bazılarının maliyeti ve<br />

karmaşıklığı, birçok kimya laboratuvarı için onları<br />

yararsız kılmaktadır. Geçen hafta New Orleans’ta<br />

düzenlenen ACS ulusal toplantısında, Harvard<br />

Üniversitesi’nden Alán Aspuru-Guzik, daha fazla bilim<br />

insanının otomasyon araçlarını kullanmasına yönelik<br />

geliştirdiği ChemOS adlı ücretsiz bir yazılım paketini<br />

duyurdu.<br />

Aspuru-Guzik, kimyacıların deneylerini nasıl<br />

yürüttükleri konusunda, “Eğer 16. yüzyılın kimya<br />

laboratuvarına bakarsanız, hatta 21. yüzyıla da<br />

bakarsanız, aynı şeyi görürsünüz, gerçekten hiçbir<br />

şey değişmedi. Yeniden keşif yapmak istiyorsak,<br />

laboratuvarları da yeniden tasarlamamız gerekiyor.”<br />

diyor.<br />

ChemOS, kullanıcılardan gelen komutları<br />

yorumlamak ve daha sonra deneyleri planlamak,<br />

yürütmek, değerlendirmek ve rafine etmek için<br />

makine dilini kullanıyor.


11<br />

Yazılım insanlarla e-posta veya Slack ve Twitter<br />

gibi platformlar aracılığıyla iletişim kurabiliyor.<br />

Laboratuvar cihazlarındaki robotik kolları veya<br />

çözüm enjektörlerini kontrol eden programlar<br />

gibi diğer otomasyon yazılımlarıyla da etkileşime<br />

girebiliyor. Aspuru-Guzik, yazılımı, başarılı bir<br />

deneyi koordine etmek için ihtiyaç duyulan üst düzey<br />

işlevleri yerine getiren bir beyin gibi tasarladı.<br />

Aspuru-Guzik ve meslektaşları yakın zamanda<br />

ChemOS’un bazı kullanımlarını da gösterdiler.<br />

Örnek olarak, ChemOS nasıl lezzetli bir kokteyl<br />

yapılacağını öğrendi. ChemOS, bir tekila Sunrise –<br />

portakal suyu, nar suyu ve tekila gibi sirkeler de<br />

dâhil olmak üzere bir içecek için olası malzemeleri<br />

karıştırabileceği robotik bir sıvı pompasını kontrol<br />

etti. ChemOS, grup üyelerinin notlarına dayanarak<br />

tarifini geliştirmeyi öğrendi. Aspuru-Guzik, bu<br />

tür insan girdilerinin, insan onayı gerektiren gıda,<br />

kozmetik ya da diğer ürünler yapan robotlar için<br />

önemli olabileceğini söylüyor.<br />

Aspuru-Guzik’in grubu ayrıca ChemOS’un uzak<br />

laboratuvarlarda deneyleri nasıl yürütebileceğini<br />

de gösterdi. Aspuru-Guzik, Harvard’da bir deney<br />

tasarladı ve Chemos’u, kıtanın diğer tarafındaki<br />

ekipmanla birlikte British Columbia Üniversitesi’ndeki<br />

organik kimyacı Jason E. Hein’in laboratuvarında<br />

kullanmak için çalıştırdı. Aspuru-Guzik, merkezi<br />

laboratuvarlardan yürütülen deneylerin maliyetleri<br />

düşürüp verimliliği artırabileceğini söylüyor.<br />

Toplantıda, Aspuru-Guzik, ChemOS’un yeni<br />

materyaller bulma konusunda nasıl yardımcı<br />

olabileceğini de anlattı. Otonom sistemlerin, karbon<br />

nanotüpler üretme yöntemlerini hızlı bir şekilde<br />

tarayabilmelerini ve optimize edebilmelerini ya<br />

da enerjiyi daha çevre dostu yollarla üretmemize,<br />

depolamamıza ve kullanmamıza yardımcı olabilecek<br />

yeni metal-organik çerçeveleri keşfetmelerini<br />

sağlayabileceğini söylüyor.<br />

Washington Üniversitesi’nde biyoinformatik alanında<br />

çalışmalar yapan bilim insanı<br />

S. Joshua Swamidass “ChemOS gibi programlar,<br />

yüksek verimli tarama için bir nimet olabilir” diyor.<br />

Swamidass, tarama işlemini daha verimli hale<br />

getirmek için oluşturduğu algoritmaların ChemOS<br />

gibi bir yazılıma entegre edildiklerinde daha geniş bir<br />

etki yaratabileceklerini söylüyor.<br />

Haberi Çeviren : Ali Eraydın


12<br />

ENDÜSTRİYEL PLASTİKLER<br />

[1] Bu plastikler genel olarak “commodity (emtia)<br />

plastikleri” olarak adlandırılır. Emtia plastikleri;<br />

ambalaj filmi, fotografik ve manyetik bant, giysi,<br />

içecek ve çöp konteynerleri, mekanik özellikler ve<br />

servis ortamlarının kritik olmadığı çeşitli ev tipi<br />

ürünler gibi yüksek hacimli ve geniş uygulama<br />

alanlarına sahip plastiklerdir. Bu gibi plastikler<br />

nispeten düşük mekanik özellik ve düşük maliyet<br />

gösterir. Ürün yelpazesi; tabaklar, bardaklar, taşıma<br />

tepsileri, tıbbi tepsiler, konteynerler, tohumluklar,<br />

elektronik, havacılık, basılı malzemeler ve diğer tek<br />

kullanımlık ürünlerden oluşur.<br />

Başlıca Emtia Plastikleri<br />

• DHPE (yüksek yoğunluklu polietilen), LDPE (alçak yoğunluklu polietilen)<br />

• PP (polipropilen)<br />

• PS (polistiren)<br />

• PVC (polivinilklorür)<br />

• PMMA (polimetilmetakrilat)<br />

[2] Bazı Emtia Plastik Çeşitleri<br />

• PET film<br />

• PVC film<br />

• Asetat film<br />

• HDPE ve PP kaplama<br />

Asetat Film ve Levhalar<br />

Asetat film ve levhalar, odun hamuru ve pamuk gibi doğal kaynaklardan türetilen, selüloz asetat olarak<br />

adlandırılan spesifik bir plastik malzeme türüdür.<br />

Özellikleri<br />

1. Optik berraklık<br />

2. %100 biyobozunur<br />

3. Kağıt ve plastik ile geri dönüştürülebilir.<br />

4. Doğrudan gıda ile temas edebilir.<br />

5. Toksik gaz ve ağır metal salınımı görülmez.<br />

Kullanım Alanları<br />

1. Alet kulpları,<br />

2. Gözlükler,<br />

3. Tıbbi uygulamalar,<br />

4. Gıda sanayi.


13<br />

(Asetat film)<br />

PET Film<br />

Özellikleri<br />

1. Yüksek mekanik mukavemet,<br />

2. Dayanıklılık,<br />

3. Yüksek ısı toleransı,<br />

4. <strong>Kimya</strong>sallara karşı dirençli.<br />

Kullanım Alanları<br />

1. Poliester kumaşlar,<br />

2. Yüksek kaliteli ahşap ürünler,<br />

3. İçecek ve gıda kapları.<br />

(PET film)<br />

DHPE ve PP Kaplama<br />

Özellikleri<br />

1. İyi elektriksel özellikler,<br />

2. <strong>Kimya</strong>sallara ve ısıya karşı direnç.<br />

PP, HDPE’ye nazaran temas netliğine sahiptir ve<br />

düşük göstergelerdeki distorsiyona (değişime) karşı<br />

dayanıklıdır. Bu sebeple ambalaj malzemesi, kutular,<br />

bağlayıcılar, portföyler gibi ısı yalıtımı gerektiren<br />

uygulamalarda kullanılabilir.<br />

(PP kaplama)


14<br />

PVC Film<br />

PVC’den üretilen film ve levhalar ekonomik ve uzun<br />

ömürlüdür. Bu sebeple otomotivden sağlık sektörüne<br />

Özellikleri<br />

1. Vinil grubu kolayca yumuşayabilir.<br />

2. <strong>Kimya</strong>sallara ve korozyona karşı dirençlidir.<br />

çok geniş bir kullanım alanı vardır.<br />

Kullanım Alanları<br />

1. Blister ambalajlar,<br />

2. Termoform,<br />

3. Kredi kartları,<br />

4. Ticari tabelalar.<br />

(PVC Film)<br />

Sektörde Endüstriyel Plastik Sınıflandırması<br />

1-) Termoset Plastikler<br />

2-) Termoplastikler<br />

3-) Elyaflar<br />

Termoset Plastikler [3]<br />

Termoset plastikler, geri dönüşümü olmayan<br />

kimyasal bağ oluşturmak için kürleme prosesi<br />

boyunca birbirleri ile çapraz bağlanan polimerler<br />

içerir. Çapraz bağlanma prosesi, ısı uygulandığında<br />

Özellikleri:<br />

1. <strong>Kimya</strong>sallara karşı direnç<br />

2. Isıl direnç<br />

3. Yapısal bütünlük<br />

4. Deformasyona karşı direnç<br />

Dezavantajları<br />

Avantajları<br />

1. Geri dönüşümsüz<br />

2. Yüzey kaplaması zor<br />

3. Yeniden eritilemez ve yeniden şekillendirilemez<br />

Termoplastikler [4]<br />

ürünün yeniden erimesi riskini bertaraf eder, bu<br />

sayede termosetler elektronik ve beyaz eşyalar gibi<br />

yüksek ısı gerektiren uygulamalar için ideal hale<br />

gelir.<br />

1. Termoplastiklere göre yüksek sıcaklıklara daha dayanıklı<br />

2. Yüksek oranda esnek tasarım<br />

3. Kalın ve ince duvar özellikleri<br />

4. Mükemmel estetik görünüm<br />

5. Yüksek boyutsal kararlılık<br />

6. Ucuz<br />

Termoplastik peletler ısıtıldığında yumuşar ve ek ısı uygulandığında daha akışkan hale gelir. Bu kürleme<br />

prosesi kimyasal bağlanma yapılmadığı için tamamen geri dönüşümlüdür. Bu özellik termoplastiklerin fiziksel<br />

özelliklerini olumsuz yönde etkilemeden, yeniden eritilmesine ve geri dönüşümüne olanak sağlar.


15<br />

Özellikleri<br />

1. Yüksek mukavemet<br />

2. Büzülme direnci<br />

3. Kolay bükülebilme<br />

Dezavantajları<br />

1. Genellikle termosetlere göre daha pahalı<br />

2. Isıtıldığında erir.<br />

Avantajları<br />

1. Yüksek oranda geri dönüştürülebilme<br />

2. Mükemmel estetik kaplama imkanı<br />

3. Yüksek darbe dayanımı<br />

4. Yeniden erime ve şekillendirilebilme yeteneği<br />

5. <strong>Kimya</strong>sal direnç<br />

6. Sert kristal veya kauçuksal yüzey seçenekleri<br />

7. Çevre dostu<br />

Termoset)<br />

Elyaflar (Lifler) [5]:<br />

(Termoplastik)<br />

Elyaflar, genişliğine göre yüksek oranda uzun olan<br />

doğal veya sentetik malzemelerdir. Genellikle diğer<br />

malzemelerin üretiminde kullanılırlar. En güçlü<br />

1. Doğal Lifler:<br />

mühendislik malzemeleri genellikle elyaf (örneğin<br />

karbon elyaf veya ultra-yüksek molekül ağırlıklı<br />

polietilen) içerir.<br />

2. Sentetik Lifler:<br />

Pamuk, keten, muz, ipek, yün, vb.<br />

Bambu lifi, diasetat elyaf, triasetat elyaf, vb.<br />

Kaynaklar<br />

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Commodity_plastics<br />

[2] https://www.grafixplastics.com/materials-plastic-film-plastic-sheets/commodity-plastic-film/<br />

[3],[4] http://www.modorplastics.com/plastics-learning-center/thermoset-vs-thermoplastics/<br />

https://www.slideshare.net/kalender13/aysekalemtasmalzemebilimipolimerler<br />

https://www.pagev.org/termosetler<br />

[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Fiber<br />

http://slideplayer.biz.tr/12332459/73/images/7/DO%C4%9EAL+L%C4%B0FLER.jpg<br />

http://4.bp.blogspot.com/-Ru9H9tCpfXM/UN8akpH8SHI/AAAAAAAAA5M/pafASybXe60/s1600/sentetik_<br />

poliamid_liflerinin_boyanmasi.jpg<br />

Dilara Akman<br />

Polimer Mühendisi (Lisans Öğrencisi)<br />

dilaraakman.da@gmail.com


16<br />

BİLİM İNSANLARI, 30 YILLIK<br />

BAKTERİLERİNİN NASIL YAKIT<br />

ÜRETTİĞİ GİZEMİNİ ÇÖZDÜ<br />

Bir mikrobun dünyası bizlerle kıyaslandığında,<br />

biyolojik işlemeleri çılgıncadır. Bazı büyük<br />

kristallerde bulunuyor, bazıları tahriş edici kükürt<br />

açısından zengin mineralleri, oksijensiz karanlıkta<br />

yaşamak için kullanıyorlar ve diğerleri, ScienceMag<br />

tarafından belirtildiği gibi, tam anlamıyla yakıt<br />

üretebilir.<br />

1986’da İsviçreli mikrobiyologlar Zürih Gölü’ndeki<br />

bir bakteriyi açığa çıkardılar ve bir tür hidrokarbon<br />

olan tolueni sentezlediklerini buldular. Şimdi, Nature<br />

Chemical Biology’de bildirildiği gibi, Lawrence<br />

Berkeley Ulusal Laboratuvarı tarafından yönetilen<br />

bir ekip, bu mikrobiyal simyanın nasıl gerçekleştiğini<br />

araştırdı.<br />

Toluen benzinde oktan güçlendirici olarak<br />

kullanılıyor, ancak bu tek kullanımı değildir; Aynı<br />

zamanda, boya tinerleri, yapıştırıcılar, vernikler,<br />

kauçuk çimentoda bulunan bir çözücüdür ve hatta<br />

TNT’nin yapımında da rol oynar. Bazıları tarafından<br />

eğlence amaçlı bir ilaç olarak da kullanılır, ancak<br />

bunun nörotoksik olabileceği düşünüldüğünden, bu<br />

tavsiye edilmez.<br />

İnsanlık ilk olarak 19’uncu yüzyılın ortalarında<br />

tolueni sentezledi, ancak bakteriler bizi kıl payı<br />

yenmiş olabilir. Her ne kadar Zürih Gölü’ndeki<br />

bakteri cinsi, Tolumonas auensis, bu konuda orijinal<br />

mikrobiyal üstadı olsa da bu yeteneğe sahip olan<br />

tek tür de değil – Clostridium aerofoetidum’un da<br />

becerileri var.<br />

Ne yazık ki hiç kimse, çok disiplinli ekibin<br />

makalelerinde not ettiği gibi, bunlardan herhangi<br />

birinin bu “biyokimyasal olarak zorlu tepkimeyi” nasıl<br />

ilerlettiklerini bulamadılar.<br />

Bu bakterilerin laboratuvar koşullarında<br />

“toluen biyosentezini kopy alamak” amacıyla<br />

kullanılma girişimlerinin başarısız olduğunu ve<br />

belirli bir enzimin önemli bir rol oynadığından<br />

şüphelenmelerine rağmen, bugüne kadar sadece<br />

dolaylı kanıtların bulunduğunu açıkladılar.


17<br />

Fotoğraf : Zürih Gölü Oscity<br />

Zürih Gölü’nü geride bırakarak, yeni araştırmacı<br />

ekibi, Berkeley’deki bir parkta, Jewel Gölü’nü<br />

gözlemlediler. Göldeki toluenin ve yakındaki bir<br />

kanalizasyon arıtma tesisinin örneklerinin bulunması,<br />

örnekleri nereden geldiğini açıklamaya yardımcı<br />

olabilecek herhangi bir biyokimyasal bileşeni<br />

tanımlamayı umarak bir metagenomik analiz yoluyla<br />

örneklediler.<br />

Başardılar! Her zaman iki spesifik enzimle<br />

eşleştirilmiş bir gen topluluğu buldular. Birincisi,<br />

PhdB, toluen üretim kimyasal reaksiyonunu katalize<br />

eden veya hızlandıran bir bakteri kökenli anahtar bir<br />

enzimdir. Diğeri PhdB’yi aktive eden PhdA, iki farklı<br />

oksijensiz mikrobiyal toplulukta bulunur.<br />

Bu enzimlerin sorumlu olduğunu teyit etmek için,<br />

ilgili genleri laboratuvarda yaygın bir bakteriyel<br />

türe soktular. <strong>Kimya</strong>sal bileşenlerin kimyasal<br />

olarak etiketlediler, enzimlerin toluen yapmak için<br />

çalıştıklarını gözlemlediler.<br />

Bu keşif, belki de alışılmadık yöntemlerle<br />

gerçekleştirildi, ancak yapımda 30’dan fazla yıllık<br />

bir gizemi çözmüş görünüyor. Açıkça görülmeyen<br />

şey, bu mikropların neden ilk olarak toksik tolueni<br />

sentezleme zahmetine katlandıkları, ancak yazarlar<br />

birkaç olası açıklama sunmaktadır.<br />

Birincisi, rekabetçi türlerin çoğalmasını önlemek için<br />

kullanılar teknik bir terim olan “negatif allelopati”<br />

biçimi. Alternatif bir hipotez, bakterilerin kendisine<br />

asidik koşullara daha toleranslı bir şekilde fizyolojik<br />

değişiklikler yapmasına izin vermesidir. Ekip,<br />

bakterilerin kendi kendilerine bir enerji kaynağı<br />

sağlayabileceğini iddia ediyor.<br />

Bakteriler şu anda biyoteknolojimizden daha iyi<br />

olabilir, ancak ekibin makalesi, bu süreci kendimizin<br />

de kullanabileceğini, yeni bir yenilenebilir yakıt<br />

kaynağının söz konusu olabileceğini ima ediyor.<br />

Haberi Çeviren : Nezih Tekin


18<br />

AKRİLAMİD<br />

AKRİLAMİD NEDİR? NASIL OLUŞUR? NERELERDE KULLANILIR?<br />

Akrilamid 1893 yılında ilk kez kimyasal bir bileşik<br />

olarak Almanya’da Christian Moureau tarafından<br />

bulunmuştur. Akrilamid (2-propenamid) ısı<br />

etkisi uygulanan besin kontaminantları içerisinde<br />

araştırılan en aktif bileşiktir. Daha sonra birçok<br />

araştırmacı çeşitli gıda maddelerinde değişik<br />

miktarlarda akrilamid saptadıklarını bildiren yayınlar<br />

yapmışlardır. Besinlerde kimyasal akrilamidin varlığı<br />

İsveç Ulusal Gıda İdaresi (SNFA) ve Stockholm<br />

Üniversitesi tarafından 2002 yılı Nisan ayında yapılan<br />

bir basın açıklamasına göre “karbonhidrattan zengin<br />

gıdaların” çeşitli kızarmış ve fırınlanmış gıdalarda<br />

kanser oluşturma potansiyeline sahip bir kimyasal<br />

madde olan “akrilamid”in yüksek miktarlarda<br />

oluştuğunu gözlemlenmiştir. Uluslararası Kanser<br />

Araştırma Merkezi (IARC, 1994) akrilamidi “2A<br />

Grubu (İnsanlar İçin Olası Kanserojen)” grubunda<br />

sınıflandırmıştır.[1,2]<br />

Akrilamidin monomerik ve polimerik olmak üzere<br />

iki formu bulunmaktadır . Sigara, endüstriyel<br />

uygulamalar ve termal işlem görmüş besinler<br />

akrilamidin oluşabildiği yerlerdir. Akrilamid,<br />

insan sağlığı açısından olumsuz etkilere sahip<br />

olan ve besinlerde ısıl işlem sonucunda oluşabilen<br />

ögelerden birisidir. Akrilamid, farklı fiziksel ve<br />

kimyasal özelliklerde polar fonksiyonel gruplar<br />

içeren poliakrilamidlerin sentezinde kullanılan ve<br />

suda eriyebilen bir vinil monomerdir (besinlerde<br />

oluşan formu monomer formudur) . Bu monomer,<br />

doymamış çift bağ içeren bir amid olup sıvı halde<br />

iken beyaz bir kristal gibi görünmekte ve oda ısısında<br />

kararlılık göstermektedir. Kokusuz olup suda yüksek<br />

çözünürlüğe sahiptir. Eridiğinde veya oksidatif<br />

ajanlara maruz kaldığında hemen polimerize<br />

olabilmektedir. Erime sıcaklığı 84.56°C, kaynama<br />

sıcaklığı ise 1256°C’dir. Polimerik formu su<br />

geçirmez bir jel olması nedeni ile eşsiz bir bileşiktir.<br />

[3,4]<br />

Poliakrilamid ise (endüstriyel uygulamalarda oluşan<br />

formu) içme ve atık suların iyileştirilmesinde,<br />

sabun yapımında, zenginleştirilmiş petrolün geri<br />

kazanımında, plastik üretiminde, partikülleri ve<br />

diğer katışık maddeleri temizlemede, kâğıt ve<br />

kozmetiklerde yapıştırıcı madde yapımında ve ayrıca<br />

makromoleküllerin elektroforezinde olmak üzere<br />

çeşitli kimyasal ve çevresel uygulamalarda yaygın<br />

olarak kullanılmaktadır. Akrilamidin monomerik<br />

formunun sinir sistemi üzerinde toksik etkiye neden<br />

olduğu, anemik etkisinin olduğu ve laboratuvar<br />

hayvanlarında da kanserojen olduğu gösterilmiştir<br />

. Diyetteki akrilamid düzeylerinin diğer bilinen<br />

kanserojenlere göre daha yüksek oluşması olasıdır.<br />

[5,6]


Akrilamid Oluşum Mekanizması<br />

Akrilamid küçük ve basit yapıda ancak buna<br />

karşın yüksek derecede reaktif bir moleküldür.<br />

Akrilamid oluşumunun başlaması için ortam<br />

sıcaklığının 100°C’yi aşması gerekmektedir.<br />

Akrilamidin 120°C civarında kahverengileşme<br />

oluşumu sırasında (Maillard reaksiyonu) spesifik<br />

aminoasidin indirgenmiş şeker ile reaksiyona<br />

girmesi ile oluştuğu gözlemlenmiştir. Akrilamid<br />

oluşumu, pişme süresinden, besinsel kaynaktan,<br />

pişen besinin şeklinden ve pişme ısısından etkilendiği<br />

bilinmektedir. Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) ve Gıda<br />

ve Tarım Örgütü (FAO), yüksek ısıda işlenmiş veya<br />

pişmiş besinlerin dikkat çekici oranda akrilamid<br />

içerebileceğini ve bunun insan sağlığı için risk<br />

oluşturabileceğini bildirmiş durumdadır . Ortam<br />

sıcaklığı 180°C’ye çıkarıldığında ise akrilamid<br />

oluşumu en yüksek düzeye erişmektedir . Akrilamid<br />

doğal olarak bulunmamakla birlikte fırınlanmış ve<br />

pişmiş ürünlerde ise birkaç ppm’e(mg/kg) kadar<br />

bulunmaktadır. Besinlerin akrilamid içeriğinin analizi<br />

ile ilgili veriler sınırlıdır ancak yapılan çalışmalarda<br />

akrilamidin genel olarak kızarmış (patates, cips),<br />

fırınlanmış tahıl bazlı ürünler (ör. kraker, bisküvi,<br />

kahvaltılık gevrekler, bisküvi, ekmek) ve fırınlanmış<br />

patateste yüksek konsantrasyonlarda oluştuğu ve<br />

ısıl işlem görmüş kahve gibi diğer bazı besinlerde<br />

düşük konsantrasyonlarda oluştuğu, çiğ ve haşlanmış<br />

besinlerde ise akrilamid oluşmadığı bildirilmiştir. Şu<br />

ana kadar akrilamidin haşlanmış ve mikrodalgada<br />

pişmiş besinlerde bulunduğuna dair herhangi bir<br />

bulgu bulunmamaktadır. En yüksek akrilamid<br />

konsantrasyonunun cips ürünlerinde olduğu<br />

bildirilmektedir.[7,8]<br />

oluşumu ile ilişkili olabilir. Sağlığı olumsuz yönde<br />

etkileyebilir ve karaciğerde toksik etki yapabilir.<br />

Sterilize süt ürünleri gibi bazı durumlarda birtakım<br />

tad bileşikleri oluştuğu için Maillard Reaksiyonunun<br />

oluşması istenmemektedir. Aşırı ısı uygulaması,<br />

yapı, tad ve koku bileşiklerini değiştirdiği için kalite<br />

kaybına neden olabilir. Amino asitlerden lizin,<br />

iki amino grubuyla, daha hızlı reaksiyona girer<br />

ve koyu rengin oluşmasına neden olur. Lizin gibi<br />

esansiyel aminoasitlerin Maillard reaksiyonu ile<br />

kaybı besinlerdeki proteinlerin biyolojik değerini<br />

önemli derecede etkileyebilmektedir . Glukoz,<br />

glisin ve sistein veya metionin aminoasitleri 185°C<br />

ısıtıldığında, akrilamid oluşmamaktadır (oluşma<br />

sınırı, 0.5 mg/mol). Glutamin ve aspartik asit<br />

ısıya maruz kaldıklarında sadece eser miktarlarda<br />

akrilamid oluşturmuşlardır (0.5–1 mg mol-1).[7,8]<br />

Isının neden olduğu besin toksikanları, tanımlama,<br />

niteleme ve risk minimizasyonunun araştırıldığı<br />

dünyanın birçok yerinde yürütülen kapsamlı<br />

HEATOX çalışmasında Maillard reaksiyonu veya<br />

lipit oksidasyonu sonucunda tanımlanan 800 bileşik<br />

oluştuğu bildirilmiştir. Çalışmaya göre bunların 40’a<br />

yakını kanserojendir.[8]<br />

Maillard Reaksiyonu, karamelizasyon gibi enzimatik<br />

olmayan esmerleşmenin bir çeşididir. Isıl işlem<br />

görmüş gıdalarda Maillard Reaksiyonu sonucu<br />

lezzet ve renk oluşumu belirli koşullarda akrilamid<br />

19


20<br />

Peki Gıdalarda Akrilamid Ne Anlam Taşıyor?<br />

Gıdalarda bulunan akrilamid içeriği ile ilgili veriler<br />

sınırlıdır. Enerjinin geri kalanını karşılayan gıda<br />

veya gıda gruplarının akrilamid içeriği ile ilgili<br />

veriler oldukça sınırlıdır. Birçok ülkede de belirli<br />

oranda veri bulunmaktadır. Bu gıdalar gelişmiş<br />

ülkelerde ortalama enerji alımının sadece bir kısmını<br />

karşılamaktadır. Bazı gıdaların (patates cipsi,<br />

kahvaltılık tahıl ürünleri vb) akrilamid içeriği genel<br />

olarak belirlenmiş ancak bu çeşitliliği belirleyici<br />

etken çok net olarak anlaşılamamıştır. Bu eksik<br />

veri nedeniyle, günlük beslenme ile akrilamid alımı<br />

tam olarak belirlenememekte, gerçek alımın altında<br />

verilere ulaşılabilmektedir. Bu nedenle de toplam<br />

akrilamid alımının ne kadar olduğu tam olarak<br />

tahmin edilememektedir.[5,6]<br />

moleküllerin göreceli konsantrasyonları ve işleme<br />

teknolojilerinde kullanılan ısı, ısı yoğunluğu ve su<br />

aktivitesi akrilamid oluşumunu etkilemektedir. Her<br />

üç ürün için asparajin konsantrasyonları ve indirgen<br />

şekerler büyüme şartları (mevsim, sulama ve<br />

gübreleme), hasat zamanı ve depolama şartlarından<br />

etkilenmektedir. Tahıllar için indirgen şekerlerin<br />

çokluğu ve asparajinin konsantrasyonu akrilamid<br />

oluşumunu etkiler. Bunun tersine patateste asparajin<br />

daha fazladır ve indirgen şekerin konsantrasyonu<br />

akrilamid oluşumunu etkilemektedir.[5]<br />

En çok akrilamide maruz kalan besinler patates,<br />

tahıl ve kahvedir. Patates ve tahıl temel besinlerdir<br />

ve diyette karbonhidratı en yüksek oranda ve bir<br />

miktar da protein sağlamaktadır. Kahve esansiyel<br />

bir besin değildir, içecek olarak kokusu, hedonik<br />

değeri ve kafein nedeniyle en fazla tüketilen<br />

içecektir. Akrilamid oluşumu asparajin ve indirgen<br />

şekerler arasında oluşan Maillard Reaksiyonunun bir<br />

sonucudur. Bu nedenle konsantrasyonu etkileyen<br />

besinlerdeki bu öncü madde besin hazırlama ve<br />

depolama işlemi esnasındaki işleme koşulları,<br />

besindeki akrilamidin son konsantrasyonunu<br />

etkilemektedir. Asparajin ve indirgen şekerler gibi<br />

öncü moleküllerin bulunması ve konsantrasyonu<br />

akrilamid oluşumunu etkilemektedir. Bu


21<br />

İnsan Sağlığına Etkisi<br />

İnsan denekler üzerinde yapılan çalışmalar kansere<br />

yakalanma riski açısından sınırlı ve tutarsız kanıtlar<br />

sağlamıştır. Ancak, laboratuvar hayvanları üzerinde<br />

yapılan çalışmalar diyet yoluyla akrilamide maruz<br />

kalmanın çeşitli organlarda gen mutasyonları ve<br />

tümör oluşma olasılığını artırdığını göstermiştir.<br />

Çalışmalarda akrilamidin, deney hayvanlarının<br />

midelerinde hızlı bir şekilde emildiği ve fetüs de<br />

dahil olmak üzere çeşitli dokulara yayıldığı ve<br />

yoğun olarak metabolize edildiği gözlenmiştir. Bu<br />

işlemin ana metabolitlerinden biri olan glisidamid,<br />

Nasıl Uzak Dururuz?<br />

hayvanlarda görülen gen mutasyonu ve tümörlerin<br />

en olası nedenidir. Kanser oluşumunun yanı sıra<br />

hayvan çalışmaları akrilamidin toksik etkisinin<br />

özellikle sinir sistemine yönelik olduğunu, sürekli<br />

maruz kalma durumunda toksik hasarın da sürekli<br />

artarak sinir sistemini etkilediğini göstermektedir.<br />

İleri aşamalarda beynin öğrenme, hafıza ve kavrama<br />

bölgelerinde dejenerasyonlara neden olabilmektedir.<br />

Ayrıca doğum öncesi ve sonrası gelişim üzerinde<br />

ve erkek üreme sistemi üzerinde olumsuz etkileri<br />

vardır.[3]<br />

Dengeli beslenme, daha geniş bir gıda çeşitliliği ( Et, balık,<br />

sebze, meyve gibi) akrilamid alımını azaltmak için yardımcı<br />

olabilir. Çalışmalar pişirilen yemeklerdeki bileşenlerin seçimi<br />

ve pişirme ısılarına dikkat edilmesinin akrilamid miktarını<br />

etkilediğini göstermektedir.<br />

Ayrıca şu önlemleri almak da faydalı olabilir:<br />

Fırınlama: Uzun süreli maya fermentasyonu, fırında pişen<br />

ekmeğin hamurundaki asparajin içeriğini azaltır, böylece<br />

akrilamid oluşumu da azalır.<br />

Kavurmak: Kahve evde veya restoranda demlendiğinde değil,<br />

kahve çekirdekleri kavrulduğunda kahvede akrilamid oluşur.<br />

Bilim adamları şu ana kadar kahvede akrilamid oluşumunu<br />

azaltmakta etkili bir yöntem bulamamıştır.


22<br />

Yağda kızartma: Bu yöntem, en yüksek akrilamid<br />

oluşumuna neden olur. Kızartma sırasında akrilamid<br />

oluşumunu azaltmak için, daha düşük ısılarda<br />

kızartma yapın ve yiyeceği fazla sert yapmaktan veya<br />

yakmaktan kaçının.<br />

Izgara yapma: Tüketicilere, kömürleşmeyi önlemek<br />

için yiyeceği ızgara sırasında sık sık çevirmeleri<br />

önerilir.<br />

Kömürleşme meydana geldiği takdirde, yanmış<br />

kısımları yemeden önce çıkarın.<br />

Haşlama/Mikrodalgada pişirme: Haşlanmış patatesler<br />

veya mikrodalga fırında kabuğuyla birlikte bütün<br />

olarak pişirilmiş patatesler (“mikrodalgada fırın<br />

patates”) yüksek oranda akrilamid ihtiva etmezler.<br />

Genel olarak, pişirme işlemi daha uzun süre veya<br />

daha yüksek ısıda yapıldığında, daha çok akrilamid<br />

oluşur.<br />

Ekmeği, koyu kahverengi olana dek kızartmak<br />

yerine, hafif esmer bir renk alana dek kızartmak<br />

akrilamid miktarını düşürür. Yanmış kısımlar, tipik<br />

olarak en fazla akrilamidi içeren yerler olduğundan<br />

yenmemelidir.<br />

Pişirmeye hazır işlenmiş patates ürünlerinin, örn.<br />

dondurulmuş patates kızartmaları veya patates<br />

dilimleri, kahverengi bir renk yerine altın sarısı<br />

bir renge dönüşene kadar pişirilmesi, akrilamid<br />

oluşumunu azaltmaya yardımcı olur. Yanmış kısımlar<br />

daha fazla akrilamid içermeye eğilimlidir.<br />

Patatesleri buzdolabında saklamak, pişirme sırasında<br />

akrilamid miktarını artırabilir. Bu nedenle tüketicilere<br />

patatesleri buzdolabı dışında, tercihen kiler veya<br />

dolap gibi karanlık, serin bir yerde saklamaları<br />

önerilir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Kısabay, A., Korkmaz, T., Çakıroğlu, E., Selçuki, D., 2004. Kısa süreli akrilamid maruziyeti sonucu<br />

gelişmiş toksik polinoropati olgusu. Causa Pedia 3: 701-702<br />

[2] Anonymous, 2002. What is acrylamide? Food standards agency study of acrylamide in food background<br />

information and research findings press briefing. www.food.gov.uk<br />

[3] Zhang, Y., Zhang, G., Zhang, Y., 2005. Occurrence and analytical methods of acrylamide in heattreated<br />

foods. Review and recent developments. Journal of Chromatography A 1075:1–21<br />

[4] Vattem, D.A., Shetty, K., 2003. Acrylamide in food: a model for mechanism of formation and its<br />

reduction. Innovative Food Science and Emerging Technologies 4: 331-338.<br />

[5] Kaplan, O., Kaya, G., Ozcan, C, Ince, M., Yaman, M., 2009. Acrylamide concentrations in grilled<br />

foodstuffs of Turkish kitchen by high performance liquid chromatography-mass spectrometry.<br />

Microchemical Journal 93: 173–179.<br />

[6] FAO/WHO, 2002. Joint FAO/WHO Consultation on Health Implications of Acrylamide in Food (2002 :<br />

Geneva, Switzerland) Health implications of acrylamide in food : Report of a joint FAO/WHO consultation,<br />

WHO Headquarters, Geneva, Switzerland, 25-27 June 2002.<br />

[7] Friedman, M., 2003. Chemistry, biochemistry, and safety of acrylamide: a review. J. Agric. Food Chem.<br />

51: 4504-4526.<br />

[8] Klaunig, J.E., 2008. Acrylamide carcinogenicity. J. Agric. Food Chem. 56: 6162–6166.<br />

Erdi Gülşen<br />

<strong>Kimya</strong>ger (Yüksek Lisans Öğrencisi)<br />

erdigulsen@gmail.com


DAHA VERİMLİ GÜBRELER İÇİN<br />

GRAFEN<br />

Fotoğraf : Grafen oksit tabakalarına çinko yüklenmiş<br />

yavaş salınımlı gübre granülleri<br />

Adelaide Üniversitesi araştırmacıları yeni geliştirilen<br />

bir malzeme olan grafenin dünyada ilk kez gübre<br />

taşıyıcı olarak kullanıldığı daha az çevresel etkiye ve<br />

uygun fiyata sahip bir gübre geliştiriyor.<br />

Endüstri ortaklığında araştırmacılar grafen oksit<br />

tabakalarına esansiyel iz elementlerin yüklenmesiyle<br />

verimli yavaş salınımlı gübre üretilebileceğini<br />

kanıtladı.<br />

Grafenin taşıyıcı olarak kullanılması sayesinde artmış<br />

gübre verimi ve bitkilerin yüksek besin öğesi alımı,<br />

gübrenin daha hedeflenen biçimde kullanılabileceği<br />

anlamına gelmektedir. Şu ana kadar grafen bazlı<br />

taşıyıcılar, mikro besin öğeleri çinko ve bakır ile<br />

ispatlandı. Çalışmalar, azot ve fosfat gibi makro<br />

besin öğeleriyle devam ediyor.<br />

“Daha yavaş, daha kontrollü salınımlı ve daha<br />

yüksek verimli gübreler çevre üzerine daha az zarar<br />

verip daha uygun fiyatlı olmasıyla hem tarıma hem<br />

de çevreye önemli bir yarar sağlayacak,” diyor<br />

Waite Kampüsündeki Adelaide Üniversitesi Gübre<br />

Teknolojisi Araştırma Merkezi Başkanı Profesör<br />

Mike McLaughlin.<br />

“Araştırmamız bakır ve çinko mikro besin öğelerinin<br />

23<br />

grafen oksit tabakalarına yüklenmesinin, bitkilere bu<br />

maddeleri sağlamada etkili bir yol olduğunu gösterdi.<br />

Ayrıca gübre granüllerinin daha iyi taşınma ve<br />

yayılma kabiliyeti için dayanıklılığını da artırdı.<br />

“Grafen yalnızca 2004 yılında keşfedilmiş çok yeni<br />

bir madde ve çok geniş yüzey alanı, dayanıklılık ve<br />

farklı besin öğelerine bağlanma adaptasyonu gibi<br />

inanılmaz özellikleri var. Dört yıl önce grafenin<br />

uygulamaları üzerine geniş çaplı heyecanlı bir<br />

araştırmaya başladık. Grafen ilk kez gübre<br />

besin öğeleri için taşıyıcı olarak geliştiriliyor ”<br />

diyor Üniversitenin <strong>Kimya</strong> Mühendisliği Okulu<br />

nanoteknoloji lideri ve Üniversitenin Avustralya<br />

Araştırma Konseyi Grafen Etkili Endüstri Dönüşümü<br />

Araştırma Merkezi yöneticisi Profesör Dusan Losic.<br />

Araştırma doktora öğrencisi Shervin Kabiri<br />

tarafından Applied Materials and Interfaces<br />

dergisinde yayınlandı. Araştırma Adelaide<br />

Üniversitesi Gübre Teknolojisi Araştırma Merkezi<br />

ve Üniversitenin Avustralya Araştırma Konseyi<br />

Grafen Etkili Endüstri Dönüşümü Araştırma Merkezi<br />

işbirliğiyle yürütülüyor.<br />

Gübre Teknolojisi Araştırma Merkezi 2007<br />

yılında daha verimli gübre ürünleri geliştirmek ve<br />

değerlendirmek için dünyanın en büyük fosfat ve<br />

potas birleşik üreticisi olan The Mosaic Company<br />

ortaklığında kuruldu. 2015 yılında, The Mosaic


24<br />

Company ile yeni beş yıllık, 8.5 milyon dolarlık<br />

ortaklık anlaşmasına varıldı. Mosaic firması şu an bu<br />

yeni teknolojinin lisansını alma imkanına sahip ayrıca<br />

firma grafen bazlı maddelerin gübrelerde kullanımını<br />

inceliyor.<br />

“Bu on yıllık ortaklık üniversitenin bu araştırma<br />

alanındaki gücünün ve araştırmamızın daha geniş<br />

bir topluluğun yararlanacağı bir hale dönüşmesi<br />

yönünden endüstri başarısının kanıtıdır” diyor<br />

araştırma rektör yardımcısı vekili Profesör Mike<br />

Brooks.<br />

“Tesis araştırmasının yeni Grafen Araştırma<br />

Merkezimiz ile birleştirilmesi üniversitenin endüstriye<br />

yenilikçi çözümler getirmek için disiplinler arası<br />

ekipleri nasıl bir araya getirdiğinin harika bir örneği.”<br />

“Kesin bir şey söylemek için erken ancak mahsul<br />

talebine daha uygun hale getirilmiş salınım hızına<br />

sahip gübrelerin ve daha yüksek fiziksel dayanıklılığa<br />

ve sağlamlığa sahip gübrelerin her ikisinin de<br />

bitkinin gübre uygulama ve besin öğesi alma<br />

verimini artıracağına hiç şüphe yok” diyor Profesör<br />

McLaughin.<br />

“Başarılı ticarileştirme grafen/grafen oksitin<br />

maliyetine, prosesin endüstriyel boyuta taşınma<br />

becerisine ve ticari gübre üretim prosesine entegre<br />

edilmesine bağlı.”<br />

Haberi Çeviren : Sena Aşkım Temir


GIDA ÜRETİM<br />

PROSESLERİNDE<br />

ENZİM TEKNOLOJİSİ<br />

Enzimler, doğadaki tüm canlı organizmalarda -<br />

mikroorganizmalar, bitkiler, hayvanlar ve insanlar<br />

– katalizör görevinde bulunan proteinlerdir.<br />

Katalizörler, biyolojik sistemlerde kimyasal<br />

reaksiyonların hızını arttıran bileşiklerdir. Enzimler,<br />

substrat ve ürün spesifikliği, orta reaksiyon koşulları,<br />

minimum yan ürün oluşumu ve yüksek verim<br />

nedeniyle endüstride büyük öneme sahiptir.<br />

Göreceli olarak az sayıda enzim, özellikle deterjan,<br />

et yumuşatıcıları ve bahçe kompostlama ajanları,<br />

doğrudan halka satılmaktadır. Çoğu sanayi<br />

tarafından, geliştirilmiş veya yeni ürünler üretmek,<br />

Enzim Teknolojisi ve Uygulamaları<br />

1970’lerin sonundan günümüze rekombinant<br />

DNA ve protein mühendisliği teknolojilerine<br />

ilişkin aydınlatılmış çalışmaların peşi sıra dünyada<br />

alternatif gıda kaynaklarını araştırmak için artan<br />

ihtiyaç, zaman içinde enzim uygulamalarını gıda<br />

endüstrisinde daha çekici hale getirmektedir.<br />

Enzimlerin endüstriyel proseslerde kullanılması<br />

anlamına gelen enzim teknolojisi; günümüzde<br />

Günümüzde mikroorganizmalar ticari enzimlerin<br />

en önemli kaynağıdır. Mikroorganizmalar bitki veya<br />

hayvanlarla aynı enzimleri içermese de, genellikle<br />

arzu edilen reaksiyonu katalize edecek enzim üreten<br />

bir mikroorganizma bulunabilmektedir. Enzim<br />

üreticileri, doğal seleksiyon ve klasik yetiştirme<br />

teknikleri ile enzim üretimi için optimize edilmiş<br />

uzun ve ilgili kimyasal sentetik yolları atlamak<br />

veya izomerik karışımların ayrıştırılması ve<br />

saflaştırılmasında kullanılmak üzere kullanılmaktadır.<br />

Serbest enzimlerin en kullanışlı, ancak en az anlaşılan<br />

kullanımlarının çoğu gıda endüstrisindedir.<br />

a<br />

Endüstride çok az miktarda enzim kullanımı,<br />

reaksiyon hızını on milyon katına kadar artırabilir.<br />

Enzimatik metotla yüksek termostabilite ve yüksek<br />

spesifite gibi özelliklere sahip olan süper bir enzim<br />

enzim mühendisliği yoluyla elde edilebilir (Walker.,<br />

1998; Kato et al.,1999).<br />

kullanımda olan ticari olarak geçerli enzimler<br />

üzerinde termostabilite, spesifisite ve katalitik verim<br />

gibi çeşitli özellikleri geliştirmek için günden güne<br />

yeni araştırmalar sunmaktadır. Öte yandan hidroliz,<br />

sentez veya biyokataliz ile gıda bileşenlerinin<br />

üretilmesi için enzimatik reaksiyonlarda kullanılmak<br />

üzere yeni ve benzersiz enzimler geliştirilmeye<br />

devam etmektedir.<br />

Yenebilir bitkilerden ve mikroorganizmaların (bakteri,<br />

mayalar ve mantarlar) ürettiği gıdaların dokularından<br />

elde edilen enzimler, gıda üretiminde yüzyıllardır<br />

kullanılmaktadır. Örneğin maya, sütü pıhtılaştırarak<br />

katı (peynir) ve sıvıya (peynir altı suyuna) ayrılmasına<br />

neden olan bir proteaz enzimi içerir. Alternatif olarak,<br />

yüzyıllar boyunca maya tarafından üretilen enzimler,<br />

üzüm suyunu fermente etmek için kullanılmıştır. Gıda<br />

enzimlerinin modern teknolojide üretimi, yirminci<br />

yüzyılda enzimlerin canlı hücrelerden izole edilerek<br />

büyük ölçekli ticari üretimde ve gıda endüstrisinde<br />

daha geniş uygulamalarda kullanılmasıyla başlamıştır.<br />

25<br />

mikroorganizmalara sahiptir.<br />

Gıdaların kalitesini sağlamak ve çeşitliliğini arttırmak<br />

amacıyla gıda endüstrisinde kullanılan bazı enzim<br />

türleri ve uygulamaları şunlardır:


26<br />

1. Amilazlar: Bakteriler ve mantarlardan<br />

üretilebilirler. Yiyecek ve içeceklerde, nişasta ve<br />

şeker sanayilerinde pişirme süreçlerinde önemli<br />

bir rol oynamaktadırlar. Karbonhidratları suda<br />

çözünür ve düşük moleküler ağırlığa sahip bir ürün<br />

olan glikoza hidrolize etmek için amilaz kullanılır;<br />

glikoz. Bu enzim, içecek endüstrisinde, örneğin<br />

Yüksek Fruktoz Şurubu (HFS) üretimi veya tekstil<br />

endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.<br />

Amilazlar, özellikle Bacillus, Pseudomonas ve<br />

Clostridium ailesinden çeşitli mikroorganizmalardan<br />

üretlebilir. Alfa amilazların fırınlanmış ürünler<br />

üzerinde önemli etkileri vardır. Eğer içeriği zayıf ve<br />

kalitesiz ekmek elde ediliyorsa, tahılın eksikliklerini<br />

telafi etmek için, şeker veya alfa amilaz eklemek<br />

gerekir.<br />

2. Katalazlar: Sığır ya da mikrobiyal kaynaklardan<br />

üretilebilen bir enzimdir. Hidrojen peroksitin su<br />

ve oksijen molekülleri haline gelmesi için kullanılır.<br />

Peynir üretiminde sınırlı miktarda kullanılabilir.<br />

Esas olarak gıda endüstrisinde ürünün peroksit<br />

içermemesini sağlamak amacıyla kullanır. Gıdaların<br />

korunması için glikoz oksidazla birlikte kullanılan<br />

antioksidanların etkisini arttırır.<br />

3. Laktazlar: Laktoz, süt ve peynir altı suyunda<br />

bulunan bir şeker olup bu şekerin hidrolizinde<br />

laktazlar veya b-galaktosidazlar kullanılmaktadır.<br />

Bağırsak enzim yetersizliği nedeniyle laktoz<br />

intoleransı olan bazı bireyler, süt ve süt ürünlerini<br />

tüketmede zorluk çekmektedirler. Bu nedenle,<br />

düşük laktoz veya laktoz içermeyen gıda üretiminde<br />

kullanılır. Laktaz enzimi ile işleme tabi tutulmuş<br />

sütün bir başka avantajı sütün tatlılığıdır, bu sayede<br />

şeker eklenmesi gerekliliği de ortadan kaldırılmış<br />

olur. Ayrıca dondurma, yoğurt ve dondurulmuş<br />

tatlı üreticileri krema kalitesini arttırmak için laktaz<br />

kullanırlar.<br />

4. Lipazlar: Suda çözünmeyen, lipit substratlarında<br />

ester bağlarının hidrolizini katalize eden ve suda<br />

çözünebilen bir enzimdir. Lipazlar<br />

serbest yağ asidi, gliserol ve çeşitli esterleri ile ucuz<br />

palm yağı ve modifiye edilmiş esterifiye yağ üretmek<br />

için biyo-katalizör olarak kullanılır. Bu ürünler<br />

eczane, kimya ve gıda endüstrisinde yaygın olarak<br />

kullanılmaktadır.<br />

6. Peynir mayası: Peynir üretiminde peynir mayası<br />

kullanımı, gıda üretiminde işlenmemiş ekzojen<br />

enzimlerin en eski uygulamaları arasındadır.<br />

Peynir üretiminde, ekzojen bir enzim olarak maya<br />

kullanımı, gıda işlemede enzimlerin en büyük tek<br />

uygulamasıdır. Hayvansal maya (sığır kimozini), süt<br />

endüstrisinde süt ve pıhtılaştırma maddesi olarak<br />

iyi bir lezzet ve dokuya sahip kaliteli peynirlerin<br />

üretilmesi için geleneksel olarak kullanılmaktadır.<br />

Enzim teknolojisi, gıda üretim proseslerinin<br />

geliştirilmesi ve iyileştirilmesi adına potansiyel birçok<br />

uygulamada, heyecan verici gelişmeler sunmaktadır.<br />

Doğrudan genetik modifikasyon (biyoteknoloji)<br />

ise enzim üretimi için mikroorganizmaların<br />

optimizasyonu için en kesin yöntemleri kapsar.<br />

Bu yöntemler, mikroorganizmalardan yüksek<br />

verimde üretim elde etmek için kullanılır. Enzim<br />

biyoteknolojisi uygulamaları aynı zamanda, ticari<br />

ölçekli enzim üretiminden yeterli verim alınamayan<br />

bir bitki, hayvan ya da bir mikroorganizmadan<br />

gıda kullanımı için güvenli ve yüksek verimde<br />

enzim üretimi yapabilen bir mikroorganizmaya gen<br />

transferinin yapılmasını da kapsar. Biyoteknoloji ile<br />

üretilen enzimler doğada bulunanlarla aynı özelliklere<br />

sahiptir.<br />

Yapılan araştırmalar bu potansiyel teknolojik<br />

gelişmelerin uygulanmasında geliştirilmesi gereken<br />

uzun bir yol olduğunu da göstermektedir.<br />

Örneğin; en iyi verimin elde edilmesi ve istenen<br />

proteinin verimli bir şekilde geri kazanılması gibi<br />

ekonomik faktörler, enzimlerin kullanımındaki<br />

ana caydırıcı maddeler olmakla birlikte son<br />

yıllarda yapılan çalışmalar, atık gıda maddelerinin<br />

değerlendirilebileceğini göstermektedir.<br />

Şekil 1’de yer aldığı gibi mikroorganizmalar<br />

tarafından üretilen enzimler, gıda üretiminde atık<br />

kaynaklardan ekonomik olarak elde edilebilir. Ancak<br />

kullanılmadan önce ekstraksiyon ve saflaştırılma gibi<br />

ön işlemlerden geçirilir.<br />

5. Proteazlar: Peptidleri küçük peptitler ve amino<br />

asitlere bölen proteazlar sayesinde kas dokusunu<br />

korumak ve yenilemek için oldukça önemli bir<br />

protein olan süt kazeini elde edilir. Ayrıca fermente<br />

süt tadını geliştirmede kullanılır.


27<br />

Şekil 1: Rekombinant DNA teknolojisi ve metabolik mühendislik uygulamaları ile biyoreaktörde enzim<br />

üretimi<br />

Endüstriyel ölçekte mevcut kullanılan enzim<br />

sayısındaki artışın avantajları arasında nispeten<br />

azalan maliyet görülmektedir. Gıda endüstrisinde son<br />

yıllarda enzimlerin potansiyel uygulamaları ile ilgili<br />

artan bilgi zenginliğindeki artışı kullanılma sıklığını<br />

da yansıtmaktadır. Araştırma ölçeğinde kullanım için<br />

enzimlerin maliyeti genellikle çok yüksek olmasına<br />

rağmen, bir enzime yönelik geniş kapsamlı bir<br />

Kaynaklar<br />

ihtiyaç söz konusu olduğunda, göreceli maliyeti artan<br />

üretim ile önemli ölçüde azalmaktadır. Örneğin yılda<br />

milyarlarca lira olan yıllık ciroları olan endüstriyel<br />

süreçlerle kıyaslandığında enzim maliyeti, nihai<br />

ürünün maliyetinin çok küçük bir yüzdesini temsil<br />

etmekte olduğu sonucuna ulaşılabilir.<br />

1. http://eng.ege.edu.tr/~otles/Enzymes/enzymesused/enzymesused.htm<br />

2. Shinde V.B, Deshmukh S. B., Bhoyar M. G. 2015. Applications of majör enzymes in food industry, Indian<br />

Farmer 2(6):497-502.<br />

3. https://www.canada.ca/en/health-canada/services/food-nutrition/food-safety/food-additives/enzymes-usedprocessing.html<br />

4. Ravindran R. and Jaiswal,A. K. 2016 . Microbial Enzyme Production Using Lignocellulosic Food Industry<br />

Wastes as Feedstock: A Review. Bioengineering 2016, 3, 30.<br />

Nur Sabuncu<br />

<strong>Kimya</strong>ger (Yüksek Lisans Mezunu)<br />

nur_sabuncu@hotmail.com


28<br />

ATIK SU ARITMA TESİSLERİ<br />

ELEKTRİK ÜRETEBİLİR!<br />

Litvanya’daki Kaunas Teknoloji Üniversitesi’ndeki<br />

araştırmacılar modifiye grafit keçe kullanarak<br />

mikrobiyal yakıt hücrelerinin (MFC) verimliliğini<br />

artırmak üzerine çalışıyor. İlk sonuçlar yeni<br />

mikrobiyal yakıt hücresinin alışılmış hücrelerden<br />

yüzde 20 daha yüksek voltaj üretebileceğini gösterdi.<br />

20 yıldan fazla süredir insan kaynaklı emisyonların<br />

yaklaşık olarak dörtte üçü fosil yakıtlarının<br />

yakılmasından kaynaklanır. Çevre kirliliğinin<br />

artması ve fosil enerji kaynaklarının azalması bilim<br />

insanlarını yeni temiz ve sürdürülebilir alternatif<br />

enerji kaynakları arayışına teşvik etmektedir. KTU<br />

laboratuvarlarında da üzerinde çalışılmakta olan<br />

mikrobiyal yakıt hücreleri oldukça geniş kullanım<br />

olanaklarına sahiptir ve bilinen en temiz enerji<br />

kaynaklarından biridir. Mikrobiyal yakıt hücreleri<br />

yaşayan mikroorganizmalar ile çalışmakta olduğu için<br />

temiz ve sürdürülebilir özelliktedir; doğal koşullar<br />

altında çok çeşitli organik moleküllerden elektrik<br />

üretebilirler.<br />

KTU’daki <strong>Kimya</strong>sal Teknoloji Fakültesi’nde<br />

araştırmacı olan Dr. Kristina Kantmnien “Mikrobiyal<br />

yakıt üretimi, muhtemelen oda sıcaklığında organik<br />

moleküllerin yükseltgenmesinden elektrik üretilen<br />

tek teknoloji. Diğer bir deyişle, hiç bir şeyin<br />

yanmasına gerek yok ve proses güneş ışığına bağlı<br />

değil” dedi.<br />

KTU araştırmacılarına göre, MFC teknolojisi çok<br />

işlevli kullanımından dolayı benzersizdir: örneğin,<br />

atık su arıtma tesislerinde biriken atık su ve balçık,<br />

bakteriler için gıda olarak kullanılabilir. MFC’nin atık<br />

su arıtma sistemine entegrasyonu elektrik enerjisinin<br />

kullanımını önemli ölçüde azaltacaktır ve tesisi kapalı<br />

bir ekosisteme dönüştürecektir. MFC tarafından<br />

üretilen enerjinin ihtiyaçtan fazla olması halinde<br />

elektrik şebekesine entegre edilebilir ve başka<br />

yerlerde kullanılabilir.


29<br />

Mikroorganizmaların elektrik üretebileceği fikri<br />

1911’de öne sürülmüş olmasına rağmen 2000’li<br />

yıllarda daha aktif bir şekilde araştırılmıştır.<br />

Dünyanın dört bir yanındaki araştırmacı grupları<br />

hücrelerin verimliliğini artırmaya çalışan MFC<br />

teknolojisi ile çalışıyor.<br />

KTU araştırmacıları mikrobiyal yakıt hücrelerinin<br />

verimliliğinin büyük kısmının bağlı olduğu MFC<br />

anotlarının kalitesini ve biyo-uyumluluğunu<br />

test ediyorlar. Disiplinler arası “Biyoelektriğin<br />

sürdürülebilir üretiminde yenilikçi mikrobiyal<br />

yakıt hücreleri” (MicrobElas) araştırma projesi<br />

kapsamında, KTU araştırmacıları modifiye edilmiş<br />

keçe grafitin anot olarak kullanıldığı bir MFC<br />

prototipi geliştirdi.<br />

Kantimien, “Anotun modifikasyonu, alışılmış<br />

anotlarla kıyaslandığında hücre geriliminin yüzde<br />

20 artmasına olanak sağladı. Bu teknolojiyi sadece<br />

bir yıldan beridir araştırıyor olmamıza rağmen, ilk<br />

sonuçlar oldukça ilham verici” dedi.<br />

Araştırmacılar MFC teknolojisinin, diğer yenilenebilir<br />

enerji kaynaklarının yerini alamayacak olmasına<br />

rağmen, küçük ölçekteki atık su arıtma tesislerinde<br />

ya da elektrik enerji temininin kısıtlı olduğu uzak<br />

bölgelerde yararlı olabileceğini öngörüyor.<br />

Araştırmanın sonuçları Mayıs ayında gerçekleşecek<br />

olan Vilnius’taki Uluslararası Elektrokimya Derneği<br />

Topikal Toplantısı’nda sunulacak.<br />

Haberi Çeviren : Berna Kuzu


30<br />

ÖRÜMCEK İPEĞİ VE<br />

KEVLAR LİFİ<br />

DOĞANIN GÜCÜ<br />

Dergimizin 56. sayısında örümcek ağının protein (büyük boy için) geçmemelidir. Vest testi, NIJ'nin<br />

yapısı hakkında bilgi vermiştik. Bu yazımızda III-A tehdit seviyesine göre yapılır, ceketin çalışma<br />

ise savunma kuvvetleri tarafından kullanılan sıcaklığı -50 ° C ile 50 ° C, nem oranı ise 40 ° C'de<br />

kurşun geçirmez yeleklerde kevlar lifi ile örümcek % 95'dir. Örümcek ipeği kevlar'dan 10 kat daha<br />

ipeğinin temel malzeme olarak yer değiştirmesi fazla elastiktir. Merminin malzemeye nüfuz etmesini<br />

ele alınacaktır. Sertlik, kurşun geçirmez bir<br />

önleyen malzemenin özelliği sertliğidir ve örümcek<br />

yelek tasarımının baskın parametresidir. Kurşun ipliğinin dayanıklılığı, kevlar fiberin sertliğinin 3<br />

geçirmez yelek, her bir bileşeninin aynı malzemeden katıdır. Böyle güçlü bir yapının nedeni, örümcek<br />

çok katmanlı olması gereken NIJ (Ulusal Adalet ipeğindeki aminoasit bileşimidir; farklı aminoasit<br />

Enstitüsü) standartlarına göre yapılmalı ve tüm bileşimi farklı uygulamalara sahip olan farklı<br />

dünyada eşit kalınlıkta olmalıdır. Ceketin toplam örümcek ipeği türlerine yol açar<br />

ağırlığı 6.31 Kg (standart ölçü için) ve 6.62 kg'ı<br />

Örümcek İpeği<br />

Örümcek ipeği, örümcek tarafından üretilen lifli bir protein lifidir.<br />

Yüksek oranda konsantre bir formda ipek bezinde depolanan uzun<br />

zincir tekrarlı protein dizilerinden oluşur.<br />

Örümcek ipliğinin eşsiz özellikleri, protein dizisinden kaynaklanır.<br />

İpek bezi, kanalın içindeki iplik oluşumunu engelleyen yüksek<br />

konsantre bir tuz içerir. Yaklaşık 70 mg ağırlığındaki bir örümcek,<br />

50 ile 100 cm 2 'lik bir yakalama alanına sahip bir ağı üretebilmek<br />

için sadece 180 mikrogram protein kullanır. Bu, sadece birkaç<br />

mikron veya çapta olan lifli malzeme nedeniyle elde edilir[6].<br />

Örümcek ipeği hakkında daha detaylı bilgi için dergimizin 56. Sayfasında “Örümcek İpeği : Protein Yapısı”<br />

adlı yazımıza bakabilirsiniz.<br />

Kevlar Lifi<br />

Kevlar hakkında akla gelen ilk şey kurşun geçirmez yelek olmakla birlikte,<br />

kevlar elyafının bisiklet lastikleri, yarış yelkenleri gibi pek çok başka<br />

uygulama alanlarının olmasına rağmen, bu tür uygulamalarda yüksek<br />

çekme mukavemetine ağırlık oranı uygulanmaktadır. Malzemenin yüksek<br />

mukavemetinin nedeni, moleküller arası hidrojen bağlarıdır. Kevlar için<br />

kimyasal formül [-CO-C 6<br />

H 4<br />

-CO-NH-C 6<br />

H 4<br />

-NH-] n'dir[7]. Uygulama tipine bağlı<br />

olarak 46 adet çeşitli Kevlar sınıfı mevcuttur. Savunma için en çok kullanılan<br />

Kevlar sınıfları;<br />

• Kevlar K-29 Kevlar K129 Kevlar AP Kevlar KM2


31<br />

Örümcek İpeğinin ve Kevlar Lifini İşleme Şartları<br />

Kevlar sentezi, bir yan ürün olarak hidroklorik aside yol açan<br />

bir yoğunlaştırma reaksiyonuyla monomer 1,4-fenilen-diamin<br />

(parafenilendiamin) ve tereftaloil klorürden oluşan bir çözelti<br />

halinde gerçekleştirilir, bu da sıvı-kristalin davranışı ve mekanik<br />

çekme pozisyonu ile sonuçlanır. , Kevlar'ın üretimi, sentez ve<br />

eğirme sırasında suda çözünmeyen polimeri çözelti içinde tutmak<br />

için gerekli olan konsantre sülfürik asit kullanılarak meydana<br />

getirilir. Kevlar'da UV degradasyonu olarak bilinen bir problem<br />

görülebilir. Bu, kevlar'ın güneş ışığının ultraviyole bileşeni<br />

tarafından ayrıştırıldığı fenomendir, dolayısıyla güneş ışığına karşı<br />

korunmadan genellikle dış mekanlarda kullanılmaz.<br />

a)Kevlar K119<br />

b)Kevlar K29<br />

Ağ inşaatı sırasında örümcek, normal 1 cm / sn hızının 10 katına<br />

kadar ipek üretebilir. Son kanaldaki valf, ipeğin çapını kontrol eder.<br />

Örümcekler tarafından% 30'a varan sıcaklık ve % 70'e varan nem<br />

oranı kabul edilebilir[8]. İpin sertliği, eğirme hızı ile düzenlenirken,<br />

ipliğin çapı üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Örümcek ipeği, spesifik,<br />

intra spesifik ve intra bireysel düzeyde olmak üzere 3 farklı<br />

seviyede değişebilir.<br />

Örümcek İpeği Yapısı, Türü, İşlevleri ve Kompozisyonu<br />

Spesifik vakalar için örümcek ipeğinin çapı Bausch &<br />

Lomb mikroprojektörü [4] ve 10 KV'da [3] Cambridge<br />

S4-10 taramalı elektron mikroskobu kullanılarak<br />

ölçülebilir. Örümcek ipeğinin ortalama çapı yaklaşık<br />

2-7μm'dir. Bu nedenle, tek bir kalem genişliğindeki<br />

ipin uçuş sırasında bir Boeing 747'yi durdurabileceği<br />

önerilebilir. Örümceğin ağırlığı küçük bir aralıkta üretilen<br />

ipeğin çapı üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Farklı<br />

örümcek ipeğinin bezleri ve işlevleri ile aminoasit bileşimi<br />

aşağıdaki gibidir [2].<br />

Nephila clavipes


32<br />

Örümcek ipeğinin özellikleri üzerinde aminoasit<br />

bileşimi, beslenme koşulları, böcek boyutu, çevre<br />

sıcaklığı, çekme hızı türleri, nem ve diğer çeşitli<br />

parametrelerin de büyük bir etkisi vardır. Gerilme<br />

hızındaki artışla, kayma ipinin sertliği ve dayanıklılığı<br />

artar, bu da avın yakalanmasında veya örümceğin<br />

yıkanmasında vazgeçilmez bir ölçektir.<br />

Atomik kuvvet mikroskobu, örümcek astarlı ipeğin<br />

yapısal analizi için kullanılır; lifin çekirdeğinde, uzantı<br />

ile açılabilen, kıvrımlı fibrilleri olan bir fibril yapısını<br />

açığa çıkarır. Elyaf çapındaki değişime bağlı olarak,<br />

modül değerlerini ölçmek zordur ve Nephila clavipes<br />

ipeğinin hesaplanan başlangıç modülü yaklaşık%<br />

3.0'lık bir elastik gerilim ile 12.70 Gpa civarındadır.<br />

Örümcek ipliği, örümcek ağırlığının yaklaşık 6 katı<br />

ve klişe örümcek ağırlığının lineer olarak yükseldiği<br />

ipek kırılma mukavemetini kırar. Örümcek<br />

ipeğin gerilme mukavemeti yaklaşık 200000psi<br />

(1.3GPa) iken kırılma sırasındaki uzama, orijinal<br />

uzunluğunun% 40'ı kadardır. Nephila clavipes'in<br />

dragline ipeği için kaydedilen en yüksek mukavemet<br />

1.7 ile 2.9 GPa'dır. Nephila clavipes örümcek ipeği,<br />

en iyi mukavemet ve dayanıklılık dengesini sağlar.<br />

Örümceğin yaşam çizgisi olarak yardımcı olmak için,<br />

çekme çizgisi durumunda yüksek burulma kararlılığı<br />

vazgeçilmezdir. 2.38GPa'nın kayma sertliği ile,<br />

örümcek ipeği yüksek bir burulma direnci sergiler.<br />

Örümcek ipek sertliği 30Gpa'ya kadar olabilir.<br />

Herhangi bir kırılma veya ip dolaşması oluşumu<br />

kanıtı olmaksızın, örümcek ipeği büyük gerilme ve<br />

basınç deformasyonlarına maruz kalabilir[5].<br />

Örümcek ipliğinin basınç modülü yaklaşık 0.<strong>58</strong>GPa<br />

iken, enine sıkıştırma kevlar 29 ve naylon 5 gibi<br />

aynı kategorilerdeki diğer malzemelere göre daha<br />

düşüktür. Örümcek ipek elyafının esnekliği % 35<br />

civarındadır. Örümcek ipek lifi kasılması orijinal<br />

uzunluğun % 30-40'ı arasındadır [1]. Yukarıdaki<br />

tabloda, lif suya batırıldığında uzunluktaki azalma<br />

yüzdesini gösterir. Dolayısıyla araştırmacılar, süper<br />

Kevlar Yapısı<br />

Kevlar'ın moleküler yapısı, karboksilik grup<br />

ve NH merkezleri arasındaki moleküller arası<br />

hidrojen bağlanmasını gösterir. Kevlar elyafı, 1.44<br />

nispi yoğunluğa sahiptir ve eğrildiğinde yaklaşık<br />

3.62GPa'lık bir gerilme mukavemetine sahiptir.<br />

Polimerin yüksek mukavemeti esas olarak karbonil<br />

kasılmanın zamanla bir ilişkisi olmadığı sonucuna<br />

varabilirler. Şimdiye kadar ölçülen süper büzülmenin<br />

maksimum kapsamı % 60'tır. Örümceğin ipeğinde<br />

çeşitli kırılma davranışı türleri vardır, zira<br />

seramiklerde sayısız kırılganlık hatası ve uzamada<br />

başarısızlık gibi bir yerde kırılgan bir başarısızlık söz<br />

konusudur.<br />

grubu ve NH merkezleri arasında oluşan moleküler<br />

hidrojen bağıdır. Sert moleküller nedeniyle oluşan<br />

düzlemsel tabaka benzeri yapı, kevlar yapının ana<br />

bileşenidir. Kevlar fiberin ortalama çapı 13 µm'dir.


33<br />

Kevlar fiberin mekanik özelliklerinde<br />

güçlü bir anizotropi, yüksek oranda<br />

yönlendirilmiş molekül zincirlerine<br />

bağlı olabilir. Lifin birçok yönünün<br />

incelenmesi, kumaşın deformasyon<br />

sürecini anlamak için gereklidir.<br />

İncelenecek farklı yönler, malzeme<br />

özellikleri, kumaş yapısı, mermi<br />

geometrisi, verme hızı, vb.<br />

şeklindedir.<br />

Kumaş yapısının incelenmesi, kumaş eksenine dik<br />

yön arasında önemli bir sapma olmadığını, kevlar<br />

elyafının genellikle izotropik olarak kabul edildiğini<br />

belirtmektedir. Diğer birçok yüksek performanslı lif<br />

gibi, gençlerin boyuna doğrultudaki modülü, enine<br />

yönde olandan çok daha yüksektir [10]. Yukarıdaki<br />

tabloda, malzemenin genel mukavemetine vurgu<br />

yapan kevlar lifi'nin çeşitli diğer mekanik özelliklerini<br />

göstermektedir.<br />

Kevlar fiberin karakterizasyon özelliklerinde sıcaklık<br />

önemli bir rol oynar, sıcaklıktaki değişim fiberin<br />

gücünü artırabilir veya azaltabilir. Sıcaklık arttıkça<br />

lifin bozunması başlar ve lifin gücü % 10-20<br />

azalır. Kevlar'ın şaşırtıcı bir özelliği düşük sıcaklıkta<br />

deneyimlenebilir, bu da düşük sıcaklıkta kevlar<br />

elyafının biraz daha kuvvetli olduğu ve kriyojenik<br />

sıcaklığa (-196 ° C) dayanıklılığını ve esnekliğini<br />

koruduğu sonucuna varır. Kevlar fiberin farklı yönde<br />

termal genleşme katsayısı değerleri eksenel yönde<br />

30 °C, eksenel yönde ise 66,3 x 106 ° C-1'dir [9].<br />

Kurşun geçirmez yelek uygulamasında önemli olan<br />

kevlar'ın diğer bazı termal özellikleri aşağıdaki<br />

tabloda belirtilmiştir.


34<br />

Örümcek İpeği ile Kevlar Lifinin Karşılaştırılması<br />

Farklı koşullar altında liflerin çeşitli özellikleri ve<br />

davranışları kevlar lifi ve örümcek ipeği elyafı<br />

için incelendiğinden, aralarında uygun materyalin<br />

bulunması kolaydır. Uzun ve karşılaştırmalı bir<br />

çalışmadan sonra, örümcek ipeğinin kurşun geçirmez<br />

yelek tasarımı için kevlar fiberden daha uygun<br />

olduğu sonucuna varabiliriz.<br />

Örümcek ipeği, kinetik enerjiyi ısıya ve<br />

dönüştürülmüş enerjinin % 70'e varan oranlarda<br />

yayılmasına dönüştürme yeteneğine sahiptir. Bir<br />

materyalin bir mermi tokluğunu durdurabilme<br />

kabiliyeti göz önünde bulundurulduğunda, diğer<br />

birçok malzeme özelliği arasında öne çıkan faktör ve<br />

örümcek ipeğinin dayanıklılığının, kevlar lifinden 7<br />

kat daha fazla olmasıdır.<br />

Kevlar'ın gücü, örümcek ipeği’nden biraz daha<br />

yüksek olmasına rağmen, örümcek ipek yoğunluğu<br />

ve ortalama çapı, kevlar'ınkinden daha azdır, bu<br />

nedenle gücün etkisi tersine çevrilebilir ve dolayısıyla<br />

kurşun geçirmez yeleğin ağırlığı önemli ölçüde<br />

azaltılabilir.<br />

Yukarıdaki karşılaştırma tablosundan, örümcek<br />

ipeğinin nispi yoğunluğu ve ortalama çapının kevlar<br />

lifinden daha az olduğunu ve örümceğin ipek<br />

gücünün kevlar'ınkinden daha az, yani neredeyse<br />

aynı veya daha az miktarda örümcek ipeği olduğunu<br />

söyleyebiliriz bu da yeterli güç sağlamak için<br />

gereklidir. Ayrıca, örümcek ipeği kevlar'ınkinden<br />

100 kat daha fazla uzar, dolayısıyla örümcek ipeğin<br />

kevlar'dan daha fazla mermiye direnebileceğini<br />

söyleyebiliriz.<br />

Örümcek ipeğinin cam geçiş sıcaklığı -50 ° C ile -60<br />

° C arasında iken kevlar'ın cam geçiş sıcaklığı ise<br />

83 ° C ila 90 ° C'dir; bu da örümcek ipliğin düşük<br />

atmosferik sıcaklıkta ani şoku emmesini sağlar.<br />

Örümcek ipeği kırılmadan önce yaklaşık % 40 uzar,<br />

kevlar ise kırılmadan önce sadece % 3.6 uzar, bu da<br />

malzemenin darbe dayanım kapasitesinin daha fazla<br />

olduğunu ve dolayısıyla kurşun geçirmez yeleğin<br />

tasarlanması için daha uygun olduğunu gösterir.<br />

Ayrıca kevlar'ın güneş ışığının ultraviyole bileşeni ile<br />

ayrışmasını önlemek için doğrudan güneş ışığında<br />

kullanılamaz ya da kurşun geçirmez yeleğin ağırlığını<br />

artıracak başka bir malzemeden koruyucu bir<br />

tabaka kullanılır, ancak örümcek ipeğinde bu tür bir<br />

ultraviyole bozulması meydana gelmez.<br />

Sonuç olarak; kurşun geçirmez yeleklerin<br />

tasarlanması için daha uygun malzemenin uygunluğu<br />

ile ilgili olarak karşılaştırmalı veriler sonrası şu<br />

öncüllere ulaşabiliriz:<br />

* Örümcek ipeğin mükemmel fiziksel ve kimyasal<br />

özellikleri, mevcut doğal ve sentetik elyafların<br />

çoğundan daha zor koşullara dayandığı kabul<br />

edilebilir.<br />

* Örümcek ipeğinin ortalama çapı kevlar elyafından<br />

daha azdır, bu nedenle yelek ağırlığı daha sonra<br />

azaltılabilir.<br />

* Örümcek ipliğinin yoğunluğu daha az kevlar<br />

olduğundan, aynı miktarda ipek kevlar'dan daha<br />

güçlüdür.<br />

* Örümcek ipeğinin düşük cam geçiş sıcaklığı ani<br />

şoku absorbe edebilme yeteneğindedir.<br />

* Kurşun geçirmez yeleğin ana amacı çok yüksek<br />

hızda yansıtılan merminin etkisine ve tokluk<br />

malzemenin plastik ve elastik deformasyona direnme<br />

yeteneğinde olmasıdır. Ayrıca, örümcek ipeğinin<br />

dayanıklılığı daha fazla olduğundan kurşun geçirmez<br />

yelek için daha uygundur.


35<br />

* Örümcek ipeği, güneş ışığı altında stabil halde<br />

kalırken, kevlar lifinde UV degradasyonu gözlenir.<br />

Örümcek ipeği, kurşun geçirmez yelek sistemi<br />

için uygun ve balistik koruma için pasif olan aşırı<br />

zorlanma oranlarında enerjiyi dağıtma yeteneğine<br />

sahiptir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Alfred, T.F. (2001). Tribology of spider silk polymer composite.<br />

[2] Saravanan, D.(2006). Spider silk- structure, properties and spinning. Journal of Textile Apparel<br />

Technology and Management, 5, pp.1-20.<br />

[3] Griffiths, J.R.,Salanitri, V.R., (1980). The strength of spider silk. journal of material science, 15,<br />

pp.491-496.<br />

[4] Stauffer,S.L.,Coguill, S.L. and Lewis, R.V.(1994).Comparision of physical properties of 3 silk from<br />

nephilaclavipes and Araneus Gemmoides. The journal of Arachnology, 22, pp.5-11.<br />

[5] Frank, K.Ko., Kawabata, S.,Inoue, M.,Niwa, M.,Fossey, S., and Song, J.W. (2001). Engineering<br />

properties of spider silk. In: MRS Proceedings, 702.<br />

[6] Cunnif, P.M., et al. (1994). Mechanical and thermal properties of dragline silk from spider<br />

nephilaclavipes. polymer for advanced technologies,5, pp.401-410.<br />

[7] Deteresa, S.J., Allen, S.R., Farris, R.J., Porter, R.S. (1984). Compressive and torsional behaviour of<br />

Kevlar 49 fibre.journal of materials science. 19, pp.57-72.<br />

[8] Sharma, A. and Dwivedi, V.K. (2017). Structure and properties of spider silk as a super material.<br />

In:International conference on Materials & Manufacturing Concerns in<br />

Production of Quality Engineering Goods. HBTU Kanpur, India, pp. 111-116.<br />

[9] Rojstaczer, S., Cohn, D., Marom, G.(1985). Thermal expansion of Kevlar fibres and composites.Journal<br />

of materials science letters,4, pp.1233-1236.<br />

[10] Cheng, M.,Chen, W. (2005). Mechanical Properties of Kevlar® KM2 Single Fiber. Journal of<br />

engineering materials and technology, 127, pp.197-203.<br />

Hayri Koru<br />

Biyolog (Yüksek Lisans Öğrencisi)<br />

koruhayri@gmail.com


KARBON NANOTÜP AĞI BATARYA<br />

ÖMRÜNÜ UZATABİLİR<br />

Fotoğraf : Bir SWNT ağı, pil malzemesinin küresel<br />

bir parçasının etrafına sarılmakta ve PPBT polimeri<br />

sayesinde oraya sabitlenmektedir.<br />

Bilim adamları, lityum-iyon pillerin ömrünü ve<br />

kapasitesini artırmaya çalıştıklarında, bir problemle<br />

karşı karşıya kalmaktadırlar. Pillerin daha fazla<br />

enerji depolamasına yardımcı olan malzemeler,<br />

şarj döngüsü sırasında çatlama ve toz haline gelme<br />

eğilimindedirler. Lityum iyonları, şarj sırasında<br />

malzemeyi genleştirmekte ve batarya boşalırken<br />

malzemeyi daraltmaktadır. Bu durum sürekli<br />

tekrarlandığı için, malzemenin etrafında aktif<br />

olmayan bir tabaka oluşmakta ve pil performansı<br />

düşmektedir. Pil tasarımına moleküler düzeyde<br />

yaklaşan bir kimya ekibi tarafından, anot<br />

materyallerindeki bu bozulmayı önlemek için bir<br />

strateji geliştirilmiştir.<br />

Georgia Tech’de Elsa Reichmanis ve Stony Brook<br />

Üniversitesi’nden Amy C. Marschilok tarafından<br />

yönetilen ekip, poli[3- (potasyum-4-butanoat)<br />

tiyofen] ile pil malzemesine sabitlenmiş tek duvarlı<br />

karbon nanotüp (SWNT) ağları oluşturmuştur. Bu<br />

karbon nanotüp ağı PPBT olarak da bilinmektedir.<br />

Elektronlar SWNT-PBBT ağı üzerinden<br />

akabilmektedir. Batarya malzemelerinin etrafında<br />

oluşan nanotüp ağı, lityum iyonlarının malzemenin<br />

üzerinde ve dışında hareket etmesini sağlarken aynı<br />

zamanda bataryadaki genişlemeyi de önlemektedir.<br />

36<br />

Sistem, manyetit nanopartiküller ve silikon<br />

nanopartiküller olmak üzere iki farklı tipte<br />

anot batarya malzemesiyle çalışmaktadır. New<br />

Orleans’daki Amerikan <strong>Kimya</strong> Derneği ulusal<br />

toplantısında Polimerik Malzemeler: Bilim ve<br />

Mühendislik (PMSE) bölümünde çalışmalarını sunan<br />

Reichmanis “Bu stratejinin, hacim değişikliklerini en<br />

aza indirmek için genel bir yöntem olabileceğini ve<br />

daha fazla optimizasyon ile bunun, lityum-iyon pil<br />

performansını ve bu pillerin ömrünü uzatmak için<br />

etkili olabileceğini söylemiştir.<br />

Teksas Üniversitesi’nde, Austin’deki enerji<br />

uygulamaları için nanomateryalleri inceleyen<br />

Guihua Yu” “Bu, yeni nesil yüksek enerjili batarya<br />

teknolojilerindeki pratik zorlukların çözümü için<br />

polimer kimyasının kullanışlılığının harika bir<br />

kanıtıdır” demiştir.


37<br />

Illinois Üniversitesi’nde (Urbana-Champaign)<br />

polimer ve elektronik malzeme uzmanı olan Paul V.<br />

Braun, bu çalışmanın bir kanıt olduğunu belirterek;<br />

“Performansı en üst düzeye çıkarmak için pil<br />

elektrotlarının iyon ve elektron iletkenliğinin, serbest<br />

hacim ve spesifik kimyasal etkileşimlerin hesaba<br />

katılarak tasarlanması gerekiyor” demiştir.<br />

Haberi Çeviren : Başak Sultan Doğan<br />

Stratejinin pil teknolojisinde yararlı olması için<br />

Reichmanis, çalışmaların anodun ötesine ve tam<br />

bir pil hücresine taşınması gerektiğini söylemiştir.<br />

Ayrıca, bileşenlerin hepsinin ticari bir süreçle uyumlu<br />

olacak şekilde düzgün ve güvenilir bir şekilde<br />

üretilmesini gerektiğini eklemiştir.


Kristal Manzara<br />

Demir tuzları reaksiyona girer ve ardından bir petri kabında nehirlere, ağaçlara ve tepelere benzer bir şekilde<br />

üretilmek üzere kritallendirilir. Alexis Ostrowski'nin Bowling Green State Üniversitesi'ndeki laboratuarı,<br />

demir (III) komplekslerinin ışıkla indirgendiği bu reaksiyonları inceliyordu. Bu incelemede kap orijinalde<br />

demir (III) amonyum sitrat (yeşil) ve potasyum ferrisiyanür (turuncu ve sarı kristaller) çözeltileri içeriyordu.<br />

Ostrowski'nin grubu laboratuarda yerleşmiş kaptan ayrılırken, oda ışığında demir (III) iyonları, demir (II)<br />

iyonlarına indirgendi ve daha sonra ferrosiyanür ile reaksiyona girerek Prusya mavisini oluşturdu, kimyasal<br />

formülü ile Fe 4<br />

[Fe(CN) 6<br />

] 3<br />

. Bu, mavi kopyaları basmak ve mavimsi siyanotip fotoğrafı yapmak için kullanılan<br />

reaksiyonla aynıdır. Kaptaki su buharlaştırıldıktan sonra, mavi ürün ile tepkimemiş başlangıç malzemeleri<br />

karışımı, bu düzenlemeyi yapmak için kristallendirildi.<br />

Zeliş Girgin

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!