Gizmodo Bilim Şenliği: “Sonsuz Kimyasallara” Zehirsiz Bir Alternatif

2025 Gizmodo Bilim Fuarı’nda plastik ve toksik “kalıcı kimyasallar” — per- ve polifluoralkil maddeler (PFAS) için gıda ambalajında toksik olmayan, geri dönüştürülebilir ve kompostlanabilir bir alternatif yaratan iki mühendis ödül kazandı.

Soru

Plastik ve PFAS kirliliğini, toksik olmayan bir alternatifle azaltabilir miyiz?

Sonuçlar

Northwestern Üniversitesi profesörleri Timothy Wei ve SonBinh Nguyen, plastik ve PFAS’in gıda ambalajındaki yerini alabilecek su ve yağ geçirmez bir malzeme olan “GO-Eco”yu geliştirmek için güçlerini birleştirdi.

Wei, Northwestern’de makine mühendisliği yardımcı profesörü ve Chang Robotics‘in baş bilimcisi olarak görev yapıyor. Uzun yıllar ileri imalat ve gıda sistemleri kesişiminde çalıştıktan sonra, grafen oksit adlı nanomalzeme alanında uzman olan Nguyen ile birlikte GO-Eco’yu geliştirmeye başladı.

“[Nguyen] bana geldi ve dedi ki, ‘Bu konuda birçok çalışma yaptım, birçok makale yayınladım ama gerçekten bir şeyler yapmak istiyorum. Fark yaratmak istiyorum. Bence grafen oksit, gıda ambalajında gerçekten yardımcı olabilir,'” Wei, Gizmodo’ya anlattı.

Grafen, altıgen, petek benzeri bir matrise düzenlenmiş karbondan oluşan atom kalınlığında bir tabaka. Bu süper güçlü nanomalzeme oksijen ve hidroksil iyonları ile zenginleştirildiğinde, grafen oksit oluşturur ve bu sayede kağıt liflerine sıkıca bağlanır, su, yağlar ve gazlara karşı mikroskobik ancak son derece etkili bir bariyer oluşturur. GO-Eco’nun temeli budur.

GO-Eco bir kaplama değil — kağıda doğrudan entegre edilerek güçlü, toksik olmayan bir ambalaj oluşturulur. Bu ambalaj geri dönüştürülebilir ve hatta kompostlanabilir. “Bunun tamamen biyolojik olarak parçalanabilen, biyouyumlu bir malzeme olduğuna kesinlikle inanıyorum,” dedi Nguyen. Dahası, bu nanomalzemenin, plastik ve PFAS’e endüstri standardı olarak sunulan mevcut sürdürülebilir alternatiflere kıyasla mukavemet ve bariyer özelliklerini daha iyi artırdığı kanıtlanmıştır.

Son yapılan üçüncü taraf testler, GO-Eco ile işlenen kağıdın %47 daha az su emdiğini ve sıcak yağın geçmesi için önemli ölçüde daha uzun süre gerektiğini gösterdi, diyor Wei ve Nguyen. Ayrıca, mukavemet testleri, GO-Eco’nun kağıda %27 çekme kuvveti ve %56 patlama dayanıklılığı artırıcı bir katkı sağladığını gösterdi. Bu özellikler, gıda ambalajlarının dışında karton kargo kutularının su geçirmez hale getirilmesi gibi uygulamalara da sahip olabilir, dedi Nguyen.

Ancak gıdaları saklamak, sadece korunma meselesi değildir. Tazelik de önemlidir. İlk yapılan testler, GO-Eco ambalajının gıdayı, plastikten daha uzun süre taze tuttuğunu, çünkü gıda ile çevresi arasındaki nem, yağ veya gaz transferini engellediğini gösteriyor.

Neden Yaptılar

Çoğu gıda ambalajı plastiklere ve toksik PFAS kaplamalarına dayanıyor. Nguyen ve Wei, yalnızca ABD’nin yılda yaklaşık 15 milyon ton (14 milyon metrik ton) kağıt bazlı gıda ambalajı ve mukavva ürettiğini tahmin ediyor, ve bu ürünler genellikle su ve yağ direnci sağlamak için plastik, folyo veya PFAS ile kaplanıyor.

Plastik ve PFAS kirliliğinin çevresel ve sağlık üzerindeki etkileri hakkındaki kanıtlar giderek artıyor. Mikroplastikler, Dünya’nın hemen her yerinde, insan vücudu da dahil olmak üzere, tespit edildi. PFAS da benzer bir şekilde yaygın olup hava, toprak, su, evler, hayvanlar ve insanların her yerinde karşımıza çıkıyor.

Bu maddelere maruz kalmanın sağlık etkileri belirsizliğini koruyor. Bazı çalışmalar, mikroplastiklerin oksidatif stres, DNA hasarı, organ disfonksiyonu gibi risklerle bağlantılı olduğunu, belirli türdeki PFAS’lerin ise yüksek kolesterol, azalmış doğum ağırlığı ve bazı kanser türleri ile ilişkilendirildiğini gösteriyor.

GO-Eco henüz FDA onayı almamış olsa da, Wei ve Nguyen bunun toksik olmadığından ve tamamen biyouyumlu olduğundan eminler. Plastik ve PFAS’in vücudumuza ve çevremize sızmasını azaltmasını ve ayrıca gıda israfını azaltmasını umuyorlar. “Bu, yaptığımız şeyin arkasındaki en büyük motivasyonlardan biri,” dedi Wei.

Son yıllarda, birçok federal ve eyalet hükümeti, plastik ve PFAS gıda ambalajlarını yasakladı veya aşamalı olarak kaldırmaya başladı. Bu nedenle alternatiflere olan talep önemli ölçüde artıyor. Nguyen ve Wei, GO-Eco’nun bu ihtiyacı karşılayabileceğini, dünyanın gıda sistemlerini daha sürdürülebilir ve güvenli malzemelere yönlendirmeye yardımcı olabileceğini umuyorlar.

Neden Kazandılar

Halihazırda ticari olarak satılan bazı alternatifler —biyolojik temelli ve florlu olmayan sentetik kaplamalar gibi— piyasada olsa da, plastik ve PFAS ambalajlarının pazar hacmi artmaya devam ediyor. Yalnızca ABD floropolimer kaplamalar pazarı, 2024’te 23.400 tona (21.200 metrik ton) ulaştı ve 2034’e kadar 39.970 tona (36.260 metrik ton) ulaşması bekleniyor, diyor piyasa araştırması ve danışmanlık firması Towards Chemicals and Materials.

Açıkça daha iyi bir çözüm gerekiyor ve ilk testler, GO-Eco’nun uygun fiyatla üstün performans sunabileceğini gösteriyor. Teknoloji henüz büyük ölçekte kanıtlanmamış olsa da, Wei ve Nguyen son iki yılda ticarileşme yolunda önemli adımlar attılar.

Nisan ayı itibariyle en az 10 şirket GO-Eco örneklerini test ediyordu ve üç şirket pilot ölçekli üretim denemelerine hazırlanıyordu, diyor Innovation News Network. Ağustos ayına kadar, 20’den fazla şirket GO-Eco ile gizlilik sözleşmesi imzalamıştı, dedi Wei. Bu artan ticari ilgi ile, GO-Eco, plastik ve PFAS ambalajlarına en uygun yeni nesil alternatiflerden biri olarak öne çıkıyor.

Sıradaki Adımlar

Ticari lansmanları için, Nguyen ve Wei GO-Eco tek kullanımlık tabakları ve tepsileri—marketlerde balıkların bulunduğu köpük tepsiler gibi—sunmayı planlıyor. Wei, GO-Eco ile geliştirilmiş kağıt tepsilerin köpük kadar iyi performans göstereceğinden emin.

“Ticarileşmeye bir adım uzaktayız,” dedi Wei. Bu noktaya ulaşmak için, GO-Eco ek düzenleyici testleri tamamlamalı, FDA onayı da dahil olmak üzere. Bu engelleri aşarsa, grafen oksit ambalajları yakında market raflarında yerini alabilir.

Ekip

Timothy Wei ve SonBinh Nguyen, dört stajyer tarafından desteklenmekte: Deborah Han, Meredith Bacine, Stella Kerwin Derrick ve şu anki stajyerleri Mackenzie Lanning.

2025 Gizmodo Bilim Fuarı’nın tüm kazananlarını görmek için buraya tıklayın.