AYT KİMYA · ÜNİTE 33 · SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK - NANOTEKNOLOJİ

Sürdürülebilirlik ve nanoteknoloji

Dersin son ünitesi iki uçtan bakıyor: en büyük ölçekten ve en küçüğünden. Sürdürülebilirlik, doğa (çevre) ve insan arasında denge kurmak demek — kaynakları tüketmeden yaşamayı sürdürebilmek. Nanoteknoloji ise maddeye atomik boyutundan müdahale ediyor. İkisi aynı sayfada, çünkü ikisi de aynı soruyu soruyor: elimizdeki maddeyi daha azıyla, daha akıllıca nasıl kullanırız?

01 / SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK NEDİR?

Doğa ile insan arasında denge

  • Hepimizin hayatı doğal kaynaklara bağlıdır ve bu doğal kaynaklar sonsuz değildir. Bu yüzden gelecek nesillere yaşanabilir bir dünya bırakmak için sürdürülebilirlik devreye girer.
  • Sürdürülebilirlik, doğa (çevre) ve insan arasında denge oluşturmak demektir.
  • 1987 BM komisyonunda yer alan tanım şöyledir: “Gelecek kuşakların gereksinimlerine cevap verme yeteneğini tehlikeye atmadan, insanlığın günlük ihtiyaçlarının temin edilmesi, kalkınmayı sürdürebilir kılma yeteneğine sahip olmasıdır.”
  • Bir toplumun, ekosistemin veya devam eden herhangi bir sistemin temel kaynaklarını tüketmeden belirsiz geleceğe dek işlevini sürdürmesine “sürdürülebilirlik” denir.
  • Sürdürülebilir kalkınmanın toplum, çevre ve ekonomi olmak üzere üç temel ögesi vardır.
  • İklim değişikliklerinin önüne geçilmesi, ekonomik eşitlik, sürdürülebilir tüketimin sağlanması, doğal çevrenin korunması, ekonomik ve sosyal kalkınma, barış ve adalet sürdürülebilir kalkınmanın hedefleri arasında yer alır.
  • Enerji, polimer, kâğıt ve metal sektörleri sürdürülebilirlik için çok etkilidir. Ancak sadece bununla sınırlı değildir. Sürdürülebilirliği kesinlikle çevresel, ekonomik ve sosyal alanlarda ele almak gerekiyor.
  • Sürdürülebilir kalkınmayı sağlamanın yolları: enerji tasarrufu yapmak · geri dönüşümü yaygınlaştırmak · fabrikaların gaz ve atık salınımını sonlandırmak · temiz enerji kullanımını sağlamak.
  • Sürdürülebilirlik, bir sistemin kendini devam ettirmek için uzun vadeli yeniden üretimi olarak da tanımlanabilir.
  • “Sürdürülebilirlik, farkındalıktır. Hem toplumsal hem de bireysel bir hedeftir.”
ÜÇ AYAKLI DENGE TEZGÂHI

Sürdürülebilir kalkınmanın toplum, çevre ve ekonomi olmak üzere üç temel ögesi vardır. Canvas bu üçünü bir tablanın üç ayağı olarak çiziyor ve her ayağın boyunu ayrı bir kaydırak belirliyor. Üçü de yeterli yükseklikteyken tabla düz duruyor ve rozet SÜRDÜRÜLEBİLİR diyor. Herhangi birini kısalttığında tabla o yöne eğiliyor, üstündeki “gelecek nesil” kutusu kaymaya başlıyor ve rozet DENGE BOZULDU olup hangi ayağın eksik kaldığını yazıyor. Anlatılan şey şu: yalnız çevreyi korumak yetmiyor, yalnız ekonomiyi büyütmek de yetmiyor — sürdürülebilirliği kesinlikle çevresel, ekonomik ve sosyal alanlarda ele almak gerekiyor. Ayak boyları şematiktir; bu ögelere sayısal ağırlık verilmez.

KAYNAK TÜKETİMİ LABORATUVARI

Solda bir kaynak deposu, sağda gelecek kuşaklar kutusu var. Kaydırak tüketim hızını değiştiriyor; depodan sürekli madde akıyor ve alt şeritte kaç kuşak sonra deponun boşalacağı sayılıyor. Dört düğme çözüm yollarını tek tek devreye sokuyor: enerji tasarrufu yapmak, geri dönüşümü yaygınlaştırmak, fabrikaların gaz ve atık salınımını sonlandırmak, temiz enerji kullanımını sağlamak. Her açtığın yol akışı yavaşlatıyor; geri dönüşüm ayrıca depoya geri dönen bir ok ekliyor — tek başına akışı azaltmakla kalmayıp kaynağı besleyen yol o. Dördü birden açıkken depo boşalmıyor ve rozet 1987 tanımına dönüyor: gelecek kuşakların gereksinimlerine cevap verme yeteneğini tehlikeye atmadan. Sayılar şematiktir.

02 / DEVLET, BİREY VE ENERJİ BOYUTU

Aynı hedef, üç ölçek

A) DEVLET POLİTİKALARINDA SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK
  • Küresel anlamda kamuoyunun sürdürülebilirlik kavramıyla tanışması Birleşmiş Milletler bünyesinde çalışan Dünya Çevre ve Kalkınma Komisyonu’nun 1987 yılında yayımladığı “Ortak Geleceğimiz” isimli raporu sayesinde oluşmuştur.
  • Devlet bazında sürdürülebilirlik kavramı hayatın her alanına pay edilmeli ve uygulanacak stratejiler bu düzeyde belirlenmelidir.
  • Öncelikle hiçbir devlet, dünyadan bağımsız şekilde hareket etmemelidir. Bunun için Birleşmiş Milletler, Avrupa Birliği, NATO gibi kuruluşların devletleri doğru yönlendirmeleri gerekir.
  • Toplu katılım zorunluluğu olan protokollere iştirak edilmemesi ve protokol şartlarına uyulmaması hâlinde uygulanacak yaptırımlar adil ve şeffaf bir şekilde paylaşılmalıdır.
B) BİREYSEL SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK
  • Sürdürülebilirliği sağlamak doğa ve insan arasındaki dengeyi oluşturmak olduğu için bireysel olarak kişilerin elindedir.
  • Bireyler olarak yaptığımız tüketimi gözden geçirerek başlamalıyız.
  • Teknolojimizi, iklimimizi, çevremizi, enerjilerimizi, doğal kaynaklarımızı iyi tanıyıp analiz ederek ve uzun vadeli planlar yaparak, planlı bir şekilde kaynaklar üzerinde yönlendirme yaparak bunu başarabiliriz.
  • İhtiyacımız olandan fazlasını neden tüketiyoruz sorusuna cevap verebilmeliyiz.
  • Özellikle geri dönüşüm konusunu daha detaylı ele almalıyız ve bu kavramı mümkün olduğu kadar fazla yaymak için çabalamalıyız.
  • Enerji tüketiminde yapacağımız küçük değişiklikler çok önemli etkilere sebep olabilir. Enerji ve su tüketiminde gereksiz kullanımı azaltmanın etkisi, kalabalık toplumlar için daha önemlidir.
  • Ebeveynler, çocuklarını küçük yaşlardan itibaren tüketim konusunda bilinçlendirmelidir.
  • Bireysel ulaşım yerine toplu taşıma araçları tercih edilmelidir.
C) ENERJİNİN SÜRDÜRÜLEBİLİR HAYAT ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

Sürdürülebilir enerji kavramı; tüm birincil enerji kaynaklarından yapılan enerji üretiminin yüksek verimle ve teknolojilerle gerçekleştirilmesini, fosil yakıtların çevre dostu yeni teknolojilerle değiştirilmesini, fosil kaynakların yerine olabildiğince tükenmez (yenilenebilir) enerji kaynaklarının yerleştirilmesini, bir çevrimde atık biçimde ortaya çıkan enerjinin bir başka çevrimde girdi olarak kullanılmasını kapsayan ve bunu ekonomik büyüme ile bütünleştiren bir kavram olarak tanımlanmaktadır.

Enerji, çevre ve sürdürülebilir gelişimin sürekliliğinde göz önünde bulundurulması gereken faktörler:

  • Enerjinin korunumu (enerjiden etkin bir şekilde faydalanma) ve yenilenebilir enerji teknolojilerinin kullanımı; özellikle sanayi, ulaştırma ve bina sektörlerinde enerji verimliliği artırılmalıdır.
  • Merkezî sistem ısınma ve enerji depolama teknolojileri ile enerji tüketimi ile ilgili belirteçler takip edilmelidir.
  • Ulaşım için alternatif enerji kaynaklarının kullanımı ve toplu taşımacılık teşvik edilmelidir.
  • Fosil yakıt enerji kaynakları yerine çevre yönünden zararsız yakıtlara dönülmelidir.
  • Sera gazı emisyonlarının azaltılması için sektörel önlemlerin ve politikaların değerlendirilmesi ve geliştirilmesine yönelik “Ulusal İklim Değişikliği Eylem Planı” hazırlanmalıdır.
  • Toprakların ve su havzalarının amaç dışı kullanımının engellenmesi, kimyasal gübrelerin ve tarım koruma ilaçlarının kontrollü bir şekilde kullanımı sağlanmalıdır.
  • Tarım arazilerinin kentsel ve endüstriyel atıklarla kirlenme olasılıkları değerlendirilmeli, izlenmeli ve giderilmesi sağlanmalıdır.
  • Doğal kaynakların (kum, toprak, madenler vs.) sürdürülebilir kalkınma ilkeleri çerçevesinde değerlendirilmesine özen gösterilmelidir.
  • Halkın yaşam tarzını değiştirme, enerji kullanımı ve çevresel olaylarla ilgili bilinçlendirici eğitim ve kurslar düzenlenmelidir.
ÜÇ ÖLÇEK GEZGİNİ

Ekranda iç içe üç halka var: en dışta devlet, ortada enerji politikaları, en içte birey. Düğmeyle bir ölçek seçtiğinde o halka kalınlaşıyor ve o ölçekteki maddeler tek tek listeleniyor. Aynı anda oklar da değişiyor: devlet ölçeğinde ok uluslararası kuruluşlardan devlete (BM, AB, NATO), enerji ölçeğinde fosil kaynaktan yenilenebilire, birey ölçeğinde bireyden tüketime bakıyor. Ekranın altında üç ölçeğin ortak hedefte buluştuğu tek kutu duruyor: doğa (çevre) ve insan arasında denge oluşturmak. Anlatılan ayrım şu: sürdürülebilirlik yalnız devletin ya da yalnız bireyin işi değil — “hem toplumsal hem de bireysel bir hedeftir”.

ATIK ENERJİ ÇEVRİMİ

Sürdürülebilir enerji tanımının en kritik parçası bu: bir çevrimde atık biçimde ortaya çıkan enerjinin bir başka çevrimde girdi olarak kullanılması. Canvas iki çevrimi yan yana çiziyor. Kutucuk boşken birinci çevrimin atık enerjisi dışarıya, boşluğa doğru akıyor ve ikinci çevrim kendi enerjisini dışarıdan alıyor — toplam giren enerji çubuğu uzun. Kutucuğu işaretlediğinde atık oku yön değiştirip ikinci çevrimin girişine bağlanıyor; ikinci çevrimin dışarıdan aldığı enerji kısalıyor ve toplam giren enerji çubuğu belirgin biçimde iniyor. Aynı işi daha az enerjiyle yapmanın adı budur. Çubuklar şematiktir.

03 / POLİMERLER VE GERİ DÖNÜŞÜM

Küçük moleküllerden uzun zincire

  • Geri dönüşüm; yeryüzünde ve yer altında bulunan kaynakların korunması, hızla tüketilmemesi, enerji tasarrufu sağlanması ve atık miktarının azalması açısından son derece önemlidir.
  • Polimer adı verilen kimyasal maddeler, ekonomik yöntemlerle üretimi sayesinde sürdürülebilir hayatın ve kalkınmanın bir gerekliliği olarak günümüz dünyasının vazgeçilmez malzemeleri olmuştur.
  • Polimer maddeler, çok sayıda küçük molekülün (monomer) birbirine bağlanmasıyla oluşur. Halk arasında plastik madde olarak da adlandırılır.
  • Nişasta, protein, DNA, selüloz gibi doğal hâlde bulunabilir ya da PVC, PET, naylon gibi yapay olarak elde edilir.
  • Polimerler; hafif olmaları, maliyetlerinin düşük olması, dış etkenlere karşı dayanıklı olmaları, kolay şekillendirilebilmeleri gibi olumlu özelliklerinden dolayı günlük hayatta kullanılan birçok araç ve gerecin üretilmesinde kullanılmaktadır.
  • Polimerlerin kullanım alanları: tekstil ve giyim sanayisi · elektronik sanayisi · otomotiv sanayisi · sağlık sektörü · yapı sektörü · yiyecek - içecek endüstrisi · fotoğraf ve optik endüstrisi.
  • Polimer maddeler kullanımları bakımından her ne kadar olumlu yönlere sahip olsalar da kullanımlarından sonra oluşan atıkları doğada çok uzun süre kaldıklarından dolayı kirliliğe neden olur.
  • Bu nedenle geri dönüştürülerek polimerlerin tekrar ham madde eldesinde kullanımları hem çevre kirliliğini önlemesi hem de üretim maliyetlerinin düşmesi bakımından çok önemlidir.
POLİMER KURUCU

Kaydırak monomer sayısını 1’den 12’ye çıkarıyor. Ekranda tek tek küçük moleküller beliriyor ve birbirine bağlanıp uzun bir zincir kuruyor — polimer maddeler, çok sayıda küçük molekülün (monomer) birbirine bağlanmasıyla oluşur. Sayaç iki şeyi birlikte gösteriyor: monomer sayısı ve zincir uzunluğu. 1’de ekranda tek bir molekül var ve rozet MONOMER diyor; birkaç birim sonra rozet POLİMER’e dönüyor. Düğmeler zincirin hangi polimere ait olduğunu değiştiriyor ve her seçimde ekranın üstündeki ayırıcı DOĞAL ya da YAPAY rozetini basıyor: nişasta, protein, DNA, selüloz doğal; PVC, PET, naylon yapay. Aynı yapı iki kutuya da girebiliyor — ayrımı yapan şey zincirin biçimi değil, nereden geldiği. Alt satır polimerlerin neden bu kadar yaygın olduğunu yazıyor: hafif, ucuz, dayanıklı ve kolay şekillendirilebilir.

İKİ YOL · ÇÖPE Mİ, GERİ DÖNÜŞÜME Mİ?

Aynı polimer atığı iki ayrı yola gönderiliyor ve sonuçları yan yana izleniyor. Çöp yolunda atık doğaya düşüyor; zaman kaydırağını ilerlettiğinde hiç kaybolmuyor, yalnız üst üste birikiyor ve kirlilik çubuğu uzuyor — atıkları doğada çok uzun süre kaldıklarından dolayı kirliliğe neden olur. Geri dönüşüm yolunda atık toplanıyor, işleniyor ve ham maddeye dönüşüp üretimin başına geri gidiyor; halka kapanıyor. Sağdaki iki çubuk aynı anda hareket ediyor: çevre kirliliği düşüyor, üretim maliyeti de düşüyor — iki gerekçe bunlar. Ekranın altında geri dönüşümün dört kazancı yazılı: kaynakların korunması, hızla tüketilmemesi, enerji tasarrufu ve atık miktarının azalması. Çubuklar şematiktir.

04 / KÂĞIT VE METAL SEKTÖRÜ

Ormandan kâğıda, hurdadan çeliğe

  • Kâğıt, bitkisel kaynaklı selülozdan elde edilen önemli bir tüketim malzemesidir. Yoğun olarak ağaçlardan elde edilen kâğıt zamanla ormanların azalmasına neden olmaktadır.
  • Kâğıt; eğitim, sağlık, bilgi teknolojisi, iletişim ve sanayi gibi birçok sektörde yoğun olarak kullanılmaktadır.
  • Günümüzde özellikle kâğıt ham maddeleri kaynaklarının yetersizliği, doğal kaynakları koruma ihtiyacı, enerji maliyetlerinin yükselmesi atık kâğıt kullanımını cazip hâle getirmiştir.
  • Atık kâğıt toplanması, kâğıt ve karton ürünlerinin kullanıldıktan sonra geri dönüştürülerek bunlardan ham madde olarak yararlanılması günümüz kâğıt üretim teknolojilerinde mümkün olmaktadır. Böylelikle kullanılmış kâğıtların çöpe atılmasının yarattığı çevre kirliliği ve doğal kaynakların tükenmesi sorunu önlenmektedir.
  • Gazete ve kitap basımında kullanılan kâğıtlar kültürel kâğıt; sargılık kâğıtlar, temizlik kâğıtları, kraft torba kâğıdı, oluklu mukavva kâğıtları, kartonlar ve ince, özel kâğıtlar endüstriyel kâğıt grubuna girer.
  • Kâğıt tüketiminin en fazla olduğu sektör ambalaj sektörüdür. Ülkemizde en çok oluklu mukavva üretilmektedir.
KÂĞIT AYIRICI VE DÖNGÜ

İki sekme var. Ayırıcı sekmesinde yedi kâğıt ürünü düğmelerde duruyor; birini seçtiğinde ok onu KÜLTÜREL KÂĞIT ya da ENDÜSTRİYEL KÂĞIT kutusuna götürüyor. Gazete ve kitap kâğıdı sola, sargılık kâğıt, temizlik kâğıdı, kraft torba kâğıdı, oluklu mukavva, karton ve ince özel kâğıtlar sağa gidiyor. Kutunun altında ekstra bilgi çıkıyor: kâğıt tüketiminin en fazla olduğu sektör ambalaj sektörüdür ve ülkemizde en çok oluklu mukavva üretilmektedir — oluklu mukavvayı seçtiğinde bu satır vurgulanıyor. Döngü sekmesinde ağaçtan kâğıda giden yol çiziliyor: ağaç → selüloz → kâğıt → kullanım. Kullanımdan sonra iki ok var; çöp okunu seçtiğinde soldaki orman seyrekleşiyor, atık kâğıt okunu seçtiğinde kâğıt üretime geri dönüyor ve orman yerinde kalıyor. Sonuç şu: geri dönüşümle çevre kirliliği ve doğal kaynakların tükenmesi sorunu önlenmektedir.

  • Ekonomik değeri en yüksek geri dönüşüm malzemeleri metaldir.
  • Metallerin kullanım alanları oldukça yaygındır. Metal sektörü, hayatın devamlılığı ve ülke ekonomisi için büyük öneme sahiptir.
  • Metallerin üretim süreci oldukça zorlu ve maliyetlidir. Ayrıca üretim sırasında kullanılan birçok kimyasal büyük çapta çevre kirliliğine neden olmaktadır.
  • Metallerin geri dönüştürülebilir nitelikte olması, üretim için gerekli maliyetlerin ve çevre kirliliğinin azalması için kullanılabilir bir özelliktir.
  • Birçok ağır metal atığı çevre kirliliğine neden olmakla birlikte canlı sağlığı açısından da tehlike oluşturmaktadır. Bu nedenle metal atıkları ayrıştırılarak toplanmakta ve geri dönüşümleri sağlanmaktadır.
  • Ülkemizde metal üretimi için gerekli olan ham maddeler bulunmakla beraber kalite ve kullanılabilirlik açısından yeterli değildir. Bu nedenle yurt içinde kullanılan demir-çeliğin yaklaşık yarısı ithal edilmektedir.
  • Metallerin geri dönüştürülmesiyle dışa bağımlılığı azaltıp ülke ekonomisine olumlu katkılar sağlamak mümkündür. Geri dönüşümle kazanılan metallerden eşya üretimi işlem sayısını azaltacağından enerji tasarrufu da sağlayacaktır.
METAL TEZGÂHI · İTHALAT VE GERİ DÖNÜŞÜM

Solda yurt içinde kullanılan demir-çelik tek çubuk hâlinde duruyor ve ortadan ikiye bölünmüş: yarısı yerli üretim, yarısı ithalat“yurt içinde kullanılan demir-çeliğin yaklaşık yarısı ithal edilmektedir”. Kaydırak geri dönüşüm oranını artırdıkça geri dönüşümden gelen metal payı büyüyor ve ithalat dilimi kısalıyor; alttaki üç gösterge birlikte hareket ediyor: dışa bağımlılık azalıyor, işlem sayısı azaldığı için enerji tasarrufu artıyor, çevre kirliliği düşüyor. Sağdaki küçük panel neden metalin bu kadar değerli olduğunu yazıyor: ekonomik değeri en yüksek geri dönüşüm malzemeleri metaldir. Yerli üretim ve ithalat payları “yaklaşık yarısı” ifadesine dayanır; kaydıraktaki ara değerler şematiktir.

TUZAK · GERİ DÖNÜŞÜM YALNIZ BİR ÇEVRE MESELESİ DEĞİL

Geri dönüşüm her üç sektörde de ikili gerekçeyle anlatılır: polimerde “hem çevre kirliliğini önlemesi hem de üretim maliyetlerinin düşmesi”, kâğıtta “çevre kirliliği ve doğal kaynakların tükenmesi”, metalde “dışa bağımlılığı azaltıp ülke ekonomisine olumlu katkı” ve enerji tasarrufu. Yani geri dönüşüm 01. bölümdeki üç ayaklı dengenin hem çevre hem ekonomi ayağına birden dokunuyor — sürdürülebilirliğin tek bir alandan ibaret olmadığının en somut örneği budur.

05 / NANOTEKNOLOJİ VE NANOTÜPLER

Maddeyi atomik boyutta kontrol etmek

  • Nanoteknoloji, atomların ve moleküllerin en küçük birimlerini ifade etmek ve maddeyi atomik boyutu ile kontrol etmek amacıyla kullanılır.
  • Nanoteknoloji; nano ölçekteki yapıların ve bileşenlerin yardımıyla yeni malzemeler üretilmesini, tasarımını, kontrolünü sağlamaktadır.
  • Bir maddenin atomu hareket ettirilerek birçok maddenin oluşumu sağlanacaktır.
  • Nanoteknoloji uzmanlarının amaçları; “özgünlük”, “yenilik” ve “maddenin temelinden kazanılan en iyi özellikleri” sunmaktır.
  • Nanoteknolojinin gelişimiyle birlikte fizik, biyoloji, matematik, kimya, bilgisayar, tıp ve sağlık, savunma, malzeme bilimi alanlarında çarpıcı gelişmelere imkân sağlanmıştır.
  • 1991 yılında karbon elementinin tüp şeklinde yapılar oluşturabileceğinin keşfedilmesi ile kimyanın “fulleren bileşikleri” adı altında yeni bir alanı ortaya çıkmıştır.
  • Karbonun grafit allotropundan özel yöntemlerle elde edilen bu tüpler, nanometre boyutunda oldukları için nanotüp olarak adlandırılmıştır.
  • Karbon nanotüpler nanometre boyutundaki (1 nm = 10⁻⁹ m) yapılardır.
  • Nanoteknoloji; çağımıza yön veren bilgi teknolojileri, iletişim teknolojileri ve biyoteknolojilerle birlikte gelişmektedir.
  • Günümüzde kullanılan mühendislik malzemelerinin en küçük tane boyutu mikrometreden büyüktür. Nano malzemeler, üstün özelliklerini mikrometreden çok daha küçük boyuttaki yapılarına borçludur.
ÖLÇEK YAKINLAŞTIRICI

Kaydırak beş basamakta metreden nanometreye iniyor: 1 m → 1 mm → 1 mikrometre → 100 nm → 1 nm. Her basamakta ekrandaki cisim bin kat küçülüyor ve yanına o ölçekte ne bulunduğu yazılıyor. Kritik nokta üçüncü ile dördüncü basamak arasında beliriyor: günümüzde kullanılan mühendislik malzemelerinin en küçük tane boyutu mikrometreden büyüktür — o çizginin altına inildiğinde ekranda NANO BÖLGE bandı açılıyor ve nano malzemeler üstün özelliklerini mikrometreden çok daha küçük boyuttaki yapılarına borçludur yazısı çıkıyor. Son basamakta 1 nm = 10⁻⁹ m eşitliği ekrana geliyor; yani bir nanometre, bir metrenin milyarda biri. Ölçek çubuğu logaritmiktir, aksi hâlde son basamak görünmezdi.

KARBON NANOTÜP ANİMASYONU

Ekranda önce grafitin tabakalı yapısı çizili — çünkü nanotüpler karbonun grafit allotropundan özel yöntemlerle elde ediliyor. Kaydırak bir tabakayı ayırıp altıgen karbon ağını düzlem hâlinde gösteriyor, sonra o düzlemi adım adım kıvırıp silindir hâline getiriyor: kıvrılma tamamlandığında yapı tüp olarak kapanıyor ve rozet KARBON NANOTÜP diyor. Yanındaki ölçek etiketi tüpün çapını nanometre boyutunda işaretliyor — adı buradan geliyor. Alt satır tarihi veriyor: 1991 yılında karbon elementinin tüp şeklinde yapılar oluşturabileceğinin keşfedilmesi ile kimyanın “fulleren bileşikleri” adı altında yeni bir alanı ortaya çıkmıştır. Kıvrılma çizimi şematiktir; tüpün geometrisine dair sayı verilmez.

06 / KULLANIM ALANLARI, FAYDALAR VE RİSKLER

Faydanın yanında bir de risk

  • Nanoteknoloji sayesinde paslanmayan araçlar hatta kendi kendini temizleyen giysiler üretilebilecek, su kaynakları nanoteknolojiyle kendini yenileyebilecek, hastalıklar tek bir ilaçla tedavi edilebilecektir.
  • Nanoteknoloji hızla gelişmekte ve etkinliği artmaktadır. Ancak faydalarının yanında olumsuz etkileri de gündeme gelmektedir. Ultra küçük zerreler insanların akciğerlerinde tahribata yol açabilmekte, mikroskobik olduğu için deri yoluyla vücuda ve hücreye zarar verebilmektedir.
  • Nanoteknolojinin faydaları: daha az maliyet ve daha fazla üretim sağlanabilir. Yaşam kalitesinin artmasında önemli bir etkendir. Zaman ve maliyet en az seviyelere düşebilir.
  • Nanoteknolojinin kullanım alanları: lens ve kamera üretimi · nanoteknolojik pil · geçirimli elektron mikroskobu · 500 GB’lik MP3 player · DVD’ler · nanoteknolojik varis çorabı · termoelektrik üreten kaplamalar · kendi kendini temizleyen kıyafetler · arabalar için sileceksiz cam.
  • Nanoteknolojinin malzeme üretiminden elektronik, manyetik, optik, mekanik ve biyomedikal amaçlı işlemlere kadar geniş bir uygulama alanı bulunmaktadır.
  • Elektronik ve yarı iletken teknolojileri, biyosensörler, nano boyutta boyama, mikro cerrahi ve nano robotlar, kendi kendini temizleyen boyalar, su geçirmez ve buruşmaz kumaşlar nanoteknoloji sayesinde üretilmektedir.
NANOTEKNOLOJİYLE YAPILABİLECEKLERDEN BAZILARI
  • Mikroskobik boyutlarda bilgisayarlar üretilebilir.
  • İnsan beyninin kapasitesi ek nano hafızalarla güçlendirilebilir.
  • Birim ağırlık başına şu ankinden 50 kat daha hafif ve çok daha dayanıklı malzemeler üretilebilir.
  • Günlük yaşamda kullanılacak yanmaz, leke tutmaz tekstil ürünleri üretilebilir.
  • Yeni roket ve uçak tasarımlarının ortaya çıkması mümkün olur.
  • Bir milyon sinema filmi alabilen CD ve DVD’ler üretilebilir.
  • İnsan vücudundaki hastalıklı dokuyu bulup iyileştiren, ameliyat yapan nano robotlar yapılabilir.
ALAN GEZGİNİ

Ortada nanoteknoloji kutusu, çevresinde sekiz alan halka biçiminde duruyor: fizik, biyoloji, matematik, kimya, bilgisayar, tıp ve sağlık, savunma, malzeme bilimi. Bir alanı seçtiğinde merkezden o alana giden ok kalınlaşıyor ve alt kutuda o alanda nanoteknolojinin ne yaptığı yazılıyor: tıpta mikro cerrahi ve nano robotlar, malzemede kendi kendini temizleyen boyalar, su geçirmez ve buruşmaz kumaşlar, bilgisayarda elektronik ve yarı iletken teknolojileri, biyolojide biyosensörler. Ekranın altındaki şerit somut ürünleri geçiriyor: lens ve kamera, nanoteknolojik pil, geçirimli elektron mikroskobu, 500 GB’lik MP3 player, DVD’ler, varis çorabı, termoelektrik üreten kaplamalar, kendi kendini temizleyen kıyafetler, sileceksiz cam. Ders kitabında bir alan için ürün adı verilmemişse o alanda ürün uydurulmamıştır, kutu genel ifadeyle kalır.

FAYDA ↔ RİSK TERAZİSİ

Terazinin sol kefesinde faydalar, sağ kefesinde riskler duruyor ve düğmelerle tek tek ekleniyorlar. Fayda tarafına daha az maliyet ve daha fazla üretim, yaşam kalitesinin artması, zaman ve maliyetin en az seviyeye düşmesi, 50 kat daha hafif ve dayanıklı malzemeler, hastalıklı dokuyu bulup iyileştiren nano robotlar giriyor. Risk tarafına iki madde giriyor: ultra küçük zerrelerin akciğerlerde tahribata yol açabilmesi ve mikroskobik oldukları için deri yoluyla vücuda ve hücreye zarar verebilmesi. Terazi eklenen ağırlıklara göre eğiliyor; ama önemli olan sonucun hangi tarafa yattığı değil, iki tarafın da var olduğu. Ekranın altındaki cümle bunu yazıyor: nanoteknoloji hızla gelişmekte ve etkinliği artmaktadır; ancak faydalarının yanında olumsuz etkileri de gündeme gelmektedir. Kefelerdeki ağırlıklar şematiktir; fayda ve riskler sayısal olarak karşılaştırılmaz.

SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK ↔ NANOTEKNOLOJİ
ÖlçütSürdürülebilirlik Nanoteknoloji
ÖlçekToplum, ekosistem, devlet — en büyük ölçek Atom ve molekül — en küçük ölçek
Temel soruKaynakları tüketmeden nasıl devam ederiz? Maddeyi temelinden nasıl kontrol ederiz?
TanımDoğa (çevre) ve insan arasında denge oluşturmak Maddeyi atomik boyutu ile kontrol etmek
Ortak kazançEnerji tasarrufu, atık azalması Daha az maliyet ve daha fazla üretim, daha hafif malzeme
RiskiDengenin bir ayağının ihmal edilmesi Ultra küçük zerrelerin akciğer ve hücreye zararı
Etkilediği sektörlerEnerji, polimer, kâğıt ve metal Fizik, biyoloji, matematik, kimya, bilgisayar, tıp, savunma, malzeme bilimi

Tablonun satırları bu ünitenin kendi maddelerinden derlenmiştir; iki başlığın tek tabloda karşılaştırılması sayfaya aittir.

07 / GÜNLÜK HAYAT

Mavi kutudan leke tutmayan tişörte

OKULDAKİ GERİ DÖNÜŞÜM KUTUSU

Kâğıt, plastik ve metal için ayrı kutular olmasının sebebi bu ünitede: her biri farklı bir ham maddeye geri dönüyor. Ekonomik değeri en yüksek geri dönüşüm malzemeleri metaldir — o yüzden metal kutusu en çok aranan.

PET ŞİŞE

Elindeki şişenin dibindeki PET yazısı bir polimerin adı. Polimer maddeler, çok sayıda küçük molekülün (monomer) birbirine bağlanmasıyla oluşur ve halk arasında plastik madde olarak da adlandırılır.

DEFTERİN ARKASINDAKİ SİMGE

Defter kâğıdı kültürel kâğıt, aldığın kargonun kutusu endüstriyel kâğıt. Kâğıt tüketiminin en fazla olduğu sektör ambalaj sektörüdür ve ülkemizde en çok oluklu mukavva üretilmektedir.

ÇANTANDAKİ DNA

Polimer yalnız plastik değil: nişasta, protein, DNA, selüloz da polimerdir ve doğal olanlardır. Kahvaltıdaki ekmeğin nişastası da, biyoloji dersindeki DNA da uzun zincirler.

LEKE TUTMAYAN TİŞÖRT

Reklamdaki “su geçirmez, buruşmaz kumaş” boş bir söz değil: kendi kendini temizleyen boyalar, su geçirmez ve buruşmaz kumaşlar nanoteknoloji sayesinde üretilmektedir.

TELEFONUN HAFIZASI

Cebindeki telefonun hafızası her yıl büyüyor. Nanoteknolojinin ürünleri arasında 500 GB’lik MP3 player ve DVD’ler sayılır; hedeflerden biri de bir milyon sinema filmi alabilen CD ve DVD’ler.

SERVİS Mİ, OTOBÜS MÜ?

Bireysel sürdürülebilirlik maddesi doğrudan bunu söyler: bireysel ulaşım yerine toplu taşıma araçları tercih edilmelidir. Aynı yolu daha az enerjiyle gitmek sürdürülebilirliğin en basit hâli.

MUSLUĞU AÇIK BIRAKMAK

Enerji tüketiminde yapacağımız küçük değişiklikler çok önemli etkilere sebep olabilir. Enerji ve su tüketiminde gereksiz kullanımı azaltmanın etkisi, kalabalık toplumlar için daha önemlidir. Tek kişi küçük görünür, milyon kişi görünmez.

SINAV SORUSU TUZAĞI

“Sürdürülebilirliğin kaç temel ögesi vardır?” diye sorulursa cevap üçtür: toplum, çevre ve ekonomi. Yalnız çevreyi saymak en sık yapılan hata — üçü birlikte verilir.

OYUN · DOĞAL MI, YAPAY MI · FAYDA MI, RİSK Mİ?
0 / 0
08 / BİLGİ TESTİ

Öğrendiklerini test et

60 soruluk test · sürdürülebilirliğin tanımı ve üç temel ögesi, 1987 BM tanımı ve “Ortak Geleceğimiz” raporu, devlet-birey-enerji ölçekleri, polimerlerin yapısı ile doğal-yapay ayrımı, kâğıt ve metal sektöründe geri dönüşüm, nanoteknolojinin tanımı, karbon nanotüpler, kullanım alanları ve riskleri

Soru 1 / 10
Puan: 0
Soru yükleniyor...
09 / ÖZET

Tek sayfada son ünite

TANIM

Sürdürülebilirlik, doğa (çevre) ve insan arasında denge oluşturmak demektir. Bir toplumun, ekosistemin veya devam eden herhangi bir sistemin temel kaynaklarını tüketmeden belirsiz geleceğe dek işlevini sürdürmesine “sürdürülebilirlik” denir.

1987 BM TANIMI

“Gelecek kuşakların gereksinimlerine cevap verme yeteneğini tehlikeye atmadan, insanlığın günlük ihtiyaçlarının temin edilmesi, kalkınmayı sürdürebilir kılma yeteneğine sahip olmasıdır.”

ÜÇ TEMEL ÖGE

Sürdürülebilir kalkınmanın toplum, çevre ve ekonomi olmak üzere üç temel ögesi vardır. Sürdürülebilirliği kesinlikle çevresel, ekonomik ve sosyal alanlarda ele almak gerekiyor.

HEDEFLER

İklim değişikliklerinin önüne geçilmesi, ekonomik eşitlik, sürdürülebilir tüketimin sağlanması, doğal çevrenin korunması, ekonomik ve sosyal kalkınma, barış ve adalet.

DÖRT YOL

Enerji tasarrufu yapmak · geri dönüşümü yaygınlaştırmak · fabrikaların gaz ve atık salınımını sonlandırmak · temiz enerji kullanımını sağlamak.

ETKİLİ SEKTÖRLER

Enerji, polimer, kâğıt ve metal sektörleri sürdürülebilirlik için çok etkilidir. Ancak sadece bununla sınırlı değildir.

“ORTAK GELECEĞİMİZ”

Küresel anlamda kamuoyunun sürdürülebilirlik kavramıyla tanışması, Birleşmiş Milletler bünyesinde çalışan Dünya Çevre ve Kalkınma Komisyonu’nun 1987 yılında yayımladığı “Ortak Geleceğimiz” isimli raporu sayesinde oluşmuştur.

BİREYSEL SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK

Bireyler olarak yaptığımız tüketimi gözden geçirerek başlamalıyız. Ebeveynler, çocuklarını küçük yaşlardan itibaren tüketim konusunda bilinçlendirmelidir. Bireysel ulaşım yerine toplu taşıma araçları tercih edilmelidir.

SÜRDÜRÜLEBİLİR ENERJİ

Yüksek verimle üretim, fosil yakıtların çevre dostu teknolojilerle değiştirilmesi, yenilenebilir kaynakların yerleştirilmesi ve bir çevrimde atık biçimde ortaya çıkan enerjinin bir başka çevrimde girdi olarak kullanılması.

POLİMER

Polimer maddeler, çok sayıda küçük molekülün (monomer) birbirine bağlanmasıyla oluşur. Halk arasında plastik madde olarak da adlandırılır. Doğal: nişasta, protein, DNA, selüloz. Yapay: PVC, PET, naylon.

POLİMERİN ÖZELLİKLERİ

Hafif olmaları, maliyetlerinin düşük olması, dış etkenlere karşı dayanıklı olmaları, kolay şekillendirilebilmeleri. Kullanım: tekstil, elektronik, otomotiv, sağlık, yapı, yiyecek - içecek, fotoğraf ve optik.

POLİMERDE GERİ DÖNÜŞÜM

Atıkları doğada çok uzun süre kaldıklarından dolayı kirliliğe neden olur. Geri dönüşüm hem çevre kirliliğini önler hem de üretim maliyetlerini düşürür.

KÂĞIT

Bitkisel kaynaklı selülozdan elde edilir; yoğun olarak ağaçlardan elde edildiği için zamanla ormanların azalmasına neden olmaktadır. Kültürel kâğıt: gazete, kitap. Endüstriyel kâğıt: sargılık, temizlik, kraft torba, oluklu mukavva, karton, ince özel kâğıtlar.

KÂĞITTA GERİ DÖNÜŞÜM

Kâğıt tüketiminin en fazla olduğu sektör ambalaj sektörüdür. Ülkemizde en çok oluklu mukavva üretilmektedir. Atık kâğıt kullanımı çevre kirliliği ve doğal kaynakların tükenmesi sorununu önler.

METAL

Ekonomik değeri en yüksek geri dönüşüm malzemeleri metaldir. Yurt içinde kullanılan demir-çeliğin yaklaşık yarısı ithal edilmektedir. Geri dönüşüm dışa bağımlılığı azaltır ve enerji tasarrufu sağlar.

NANOTEKNOLOJİ

Atomların ve moleküllerin en küçük birimlerini ifade etmek ve maddeyi atomik boyutu ile kontrol etmek amacıyla kullanılır. Nano ölçekteki yapıların ve bileşenlerin yardımıyla yeni malzemeler üretilmesini, tasarımını, kontrolünü sağlamaktadır.

NANOTÜP

1991 yılında karbon elementinin tüp şeklinde yapılar oluşturabileceğinin keşfedilmesi ile kimyanın “fulleren bileşikleri” adı altında yeni bir alanı ortaya çıkmıştır. Karbonun grafit allotropundan özel yöntemlerle elde edilen bu tüpler nanometre boyutunda oldukları için nanotüp olarak adlandırılmıştır (1 nm = 10⁻⁹ m).

NANO MALZEMENİN SIRRI

Günümüzde kullanılan mühendislik malzemelerinin en küçük tane boyutu mikrometreden büyüktür. Nano malzemeler, üstün özelliklerini mikrometreden çok daha küçük boyuttaki yapılarına borçludur.

ETKİLEDİĞİ ALANLAR

Fizik, biyoloji, matematik, kimya, bilgisayar, tıp ve sağlık, savunma, malzeme bilimi. Ürünler: lens ve kamera, nanoteknolojik pil, geçirimli elektron mikroskobu, 500 GB’lik MP3 player, DVD’ler, varis çorabı, termoelektrik kaplamalar, kendi kendini temizleyen kıyafetler, sileceksiz cam.

RİSKLER

Ultra küçük zerreler insanların akciğerlerinde tahribata yol açabilmekte, mikroskobik olduğu için deri yoluyla vücuda ve hücreye zarar verebilmektedir.

SINAVDA EN ÇOK KARIŞAN ÜÇ ŞEY
  • Sürdürülebilirliğin üç ögesi vardır: toplum, çevre ve ekonomi. Yalnız çevreyi saymak en sık yapılan hatadır; üçü birlikte verilir.
  • Polimer “plastik” demek değildir, plastikten geniştir. Nişasta, protein, DNA ve selüloz da polimerdir — ayrım doğal ↔ yapay olmasındadır.
  • Nanotüp grafitten elde edilir, elmastan değil. Karbonun grafit allotropundan özel yöntemlerle elde edildiğini yazar; adı da boyutundan gelir (1 nm = 10⁻⁹ m).