TEKSTİL MALZEMELERİNDEN SALINAN MİKRO LİFLERİN
ÇEVRESEL ETKİLERİNİN İNCELENMESİ
İlkan ÖZKAN Çukurova Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Adana, Türkiye
ÖZET
Plastiklerin seri üretime başlamasından bu zamana, üretim tekniklerindeki gelişmeler, plastiklerin daha hafif, sağlam, kalıcı ve korozyona dayanıklı çeşitlerinde ciddi bir artışa neden olmuştur. Bu artış beraberinde plastiklerin, hayatın her alanında kullanılmasının önünü açmıştır. Yoğun kullanım sucul ve karasal ortamdaki aşırı mikro plastik kirliliğine neden olmaktadır. Tekstil ürünleri önemli mikro lif kaynaklarından bir tanesidir. Çalışma kapsamında tekstil ürünlerinin yıkanması esnasında salınan lif miktarları ve bunun çevre üzerindeki etkileri literatürdeki çalışmaların sonuçları üzerinden değerlendirilmiştir.
Anahtar kelimeler: Sürdürülebilirlik, Mikro lif, Mikro plastik, Tekstil
INVESTIGATION OF ENVIRONMENTAL EFFECTS OF MICRO
FIBERS RELEASED FROM TEXTILE MATERIALS
ABSTRACT
Since the start of the mass production of plastics, improvements in production techniques caused a significant increase in the plastics that lighter, stronger, long lasting and corrosion resistant. Mass production led to the use of plastics in all areas of life. Extensive use of plastic materials cause extreme micro plastic pollution in aquatic and terrestrial environments. Textile products are one of the important sources of micro fiber. In this study, the amount of fiber released during the washing of textile products and its effects on the environment were evaluated on the results of the studies in the literature.
1. GİRİŞ
Mikro plastik olarak da adlandırılan mikro boyuttaki polimer parçalarının çevre ve canlılar üzerindeki olumsuz etkileri ile ilgili kaygılar giderek artmaktadır. 2-200 µm aralığındaki mikro plastikler suda yaşayan hayvan ve bitkilere nüfuz edebilmektedir. Genel olarak 5 mm’ den daha küçük partiküller mikro plastik olarak kabul edilmektedir. Tekstil lifleri çapları uzunluklarına oranla çok küçük olan malzemeler olarak tanımlanmaktadır. Ek olarak tekstil lifleri çevresel etkiler ile zamanla bozulmakta ve çok küçük parçalar halinde çevreye yayılmaktadır (Jönsson ve ark., 2018). Ülkemizde yapılan bazı araştırmalar denizlerimizde de mikro plastik kirliliğin önemli seviyelere ulaştığını göstermektedir (Gündoğdu ve ark., 2017; Gündoğdu, 2017). Yapılan bazı araştırmalarda bu plastiklere insan besin ağında da rastlanmış olması tehlikenin ne kadar yakınımızda olduğunu gözler önüne sermektedir (Yang ve ark., 2015; Gündoğdu, 2018).
Kanalizasyonlar ve atık su arıtma tesisleri için iki ana mikro plastik kaynağı vardır. Birincil kaynak polietilen, polipropilen, polistiren polimerlerden üretilmiş temizlik ve kişisel bakım amaçlı kullanılan malzemelerdir. İkincil kaynak ise polyester, akrilik ve poliamid liflerinden üretilmiş kıyafetlerin yıkanması esnasında salınan liflerdir (Hernandez ve ark., 2017). Gündoğdu ve arkadaşları, evsel ve endüstriyel kaynaklardan günlük 1-6,5 milyon mikro plastiğin arıtma tesislerine ulaştığını ve bu miktar içeresinde mikro lif oranının % 88 seviyelerine kadar çıkabildiğini ifade etmişlerdir. Ayrıca salınan mikro liflerin en fazla % 79’luk bir kısmının filtrelenebildiğini vurgulamışlardır (Gündoğdu ve ark., 2018). Tekstil lifleri açısından değerlendirildiğinde 2018 yılı dünya lif üretimi 106 milyon ton olup polyester lif üretimi 70 milyon ton ile bu miktarın yaklaşık % 66’sını oluşturmaktadır (Lenzing, 2019; Cobbing and Vicaire, 2016). Günümüzde kullanılan kıyafetlerinin yaklaşık yüzde 60'ı polyester içermektedir. Hızlı moda endüstrisinin ana itici gücü olan bu ucuz sentetik elyaf, okyanuslar için ise bir felakete dönüşmektedir.Tek bir polar ceket bir yıkama işlemi sırasında bir milyona kadar, bir çift naylon çorap ise 136.000’ e kadar elyaf salınımı yapabilmektedir. Avrupa Birliği tarafından finanse edilen bir çalışmaya göre, yalnızca Avrupa'daki çamaşır makineleri her yıl 30.000 ton sentetik elyafı atık sulara bırakmaktadır (Greenpeace, 2017).
Bu çalışmada literatürde bulunan, tekstil malzemelerinden salınan mikro lif miktarlarının araştırıldığı çalışmaların sürece yaklaşımı ve sonuçları karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır.
2. MATERYAL VE METOT
Literatürde bulunan çalışmalar tekstil malzemelerinden mikro lif salınımını hammadde, iplik yapısı, kumaş yapısı ve yıkama şartları (sıcaklık, devir, yıkama sayısı vb.) gibi çeşitli parametreler ışığında değerlendirmişlerdir. Bu araştırmalarda dış kaynaklardan lif kontamisyonunu önlemek amacıyla laboratuvar ortamında yapılan kontrollü yıkamalar üzerinden incelenmiştir. Ev tipi yıkamalar literatürde tercih edilen adımlara bir örnek Şekil 1’ de verilmiştir.
Şekil 1. Mikro lif salınımında laboratuvar uygulama örneği (Jönsson ve ark., 2018)
Bu çalışmada önceki çalışmalarda mikro plastik salınımının nasıl değerlendirildiği çeşitli parametreler ışığında karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır.
3. BULGULAR
Jönsson ve ark., polyester ve geri dönüştürülmüş polyesterden üretilmiş düz örgü (jersey) ve tüylendirilmiş (fleece) örme kumaşların ev tipi yıkamalar esnasındaki mikro lif salınımlarını incelemişlerdir. Araştırmalarında ayrıca mekanik kesim ve ultrasonik kesim işlemlerinin salınım üzerindeki etkilerini incelemişlerdir. Sonuçlar ultrasonik kesilmiş kumaşların mekanik kesilenlere göre % 37 daha az salınım yaptığı ve polar kumaşların normal kumaşlardan % 85 daha fazla salınım yaptığını tespit etmişlerdir. Çalışma sonucunda salınım üretim sürecinin çeşitli aşamalarında malzemelerin (elyaf/iplik/kumaş) maruz kalacağı mekanik etkiler ile ortaya çıkabileceği belirtilmiştir. Yıkama ve kurutma işlemleri süresince ortaya çıkan aşındırıcı kuvvetlerin mikro lif salınımının iki temel nedeni olduğu vurgulanmıştır (Jönsson ve ark., 2018).
Hernandez ve ark., mikro lif salınımın büyük bir bölümünün kentlerde meydana geldiğini ve özellikle kullanım miktarı gün geçtikçe artan polyesterin salınımın ana kaynaklarından biri olduğunu ifade etmişlerdir. Buradan yola çıkarak yaptıkları çalışmada polyester kumaşların ev tipi yıkamalar sırasında neden olduğu salınımın mekanizmasını anlamayı amaçlamıştırlar. Çalışmada deterjan türü (sıvı ve toz), yüzey aktif madde, yıkama sıcaklığı (25, 40, 60, 80 oC),
yıkama süresi ve yıkama sayısı (5 yıkamaya kadar) parametrelerinin düz ve interlok tipi örülmüş kumaşların mikro plastik salınımları üzerindeki etkilerini incelemişlerdir. Çalışmada düz ve interlok örgü türlerinden salınan lif miktarları arasında da anlamlı bir fark olamadığını tespit etmişlerdir. Yıkama sırasında salınan mikro liflerin uzunluklarının benzer olmasına karşın, salınan lif kütlesinin yıkama çözeltisinin içeriğine bağlı olduğunu ve de iyonize su kullanılan yıkamalarda 4 kat daha az salınım gerçekleştiğini belirtmişlerdir. Sıvı ve toz deterjan kullanılan yıkamalarda ortalama 0,1 mg/yıkama, de iyonize su yapılan yıkamalarda ise 0,025 mg/yıkama lif salındığı ifade edilmiştir. Sıvı ve toz deterjan kullanılan yıkamalarda tespit edilen salınım miktarlarında anlamlı bir fark olmadığı ayrıca deterjan miktarının 3 katına kadar
arttırıldığı deneme çalışmalarında salınım miktarının değişmediğini vurgulamıştırlar. Benzer şekilde 25-80 oC sıcaklık aralığında yapılan yıkamalarda tespit edilen salınım miktarları
arasında anlamlı bir fark olmadığı da ifade edilmiştir. Araştırmada salınımın mekanik boyutu açısından 2 hipotez değerlendirilmiştir. Birinci hipotezde araştırmacılar yıkama süresinin artmasının lif kırılmalarını dolayısıyla salınımı arttıracağını düşünmüştür. Bu durumda 2 saatlik bir yıkamada 1 saatlik yıkamanın 2 katı civarında bir salınım beklemişlerdir. Fakat sonuçlar yıkama süresinin salınan lif miktarını etkilemediğini göstermiştir. İkinci hipotezde ise yüzey aktif maddelerin kırılan yada gevşeyen liflerin kumaş yüzeyinden yıkama suyuna taşınmasından sorumlu olup olmadığı incelenmiştir. Sonuçlar artan yüzey aktif madde miktarı ile salınım arasında pozitif bir korelasyon olduğunu ortaya koymuştur (Hernandez ve ark., 2017).
Yang ve ark., yaygın kullanılan sentetik liflerden olan polyester, poliamid ve asetat kullanılarak üretilen kumaşların yıkamalar sırasındaki mikro lif salınımlarını incelemişlerdir. Yıkamalarda filtre edilmiş musluk suyu ve deterjan kullanmışlardır. Yıkamalarda sıcaklıklar 30, 40 ve 60 oC
olarak ayarlanmıştır. Araştırma sonuçları polyesterden salınan liflerin uzunluğunun (499.49 ± 505.65 µm) poliamid (1056.53 ± 761.42 µm) ve asetat (1128.00 ± 750.72 µm) kumaşlardan anlamlı ölçüde kısa olduğunu ortaya koymuştur. Sonuçlar ağırlık başına değerlendirildiğinde ise salınım miktarları polyester: 7.25 ± 3.70 ile 212.72 ± 16.69 adet/g; poliamid: 184.37 ± 21.94 ile 392.68 ± 229.63 adet/g; asetat: 124.25 ± 25.86 ile 390.62 ± 55.63 adet/g olarak ifade edilmiştir. Sonuçlar polyester kumaşın poliamid ve asetat kumaşlara göre daha az mikro lif saldığını göstermiştir. Bu durumun iplik çapı, doğrusal yoğunluğu ve kumaş kalınlığına bağlı olarak kumaşların birim ağırlığındaki değişim ile ilgili olabileceği ifade edilmiştir. Araştırmada iplik üretim parametrelerinin salınım üzerinde etkili olacağı kesikli liflerden üretilen kumaşların filamentlerden üretilenlere oranla, kompakt yapıların ise hacimli yapılara göre daha az salınım yapacağı ifade edilmiştir. Benzer şekilde kumaş geometrisinin de salınım üzerinde etkili olduğu, dokuma kumaşların örme kumaşlara göre daha kompakt yapısı nedeniyle daha az mikro lif salınımı yaptığı belirtilmiştir. Ek olarak çalışmada yıkama sıcaklığının artışıyla salınan lif miktarında azda olsa artış olduğu tespit edilmiştir. Yıkama suyunda deterjan kullanımının, 30 oC’ de yapılan yıkama için, sadece su ile yapılan yıkamaya kıyasla mikro lif
salınımını 788 ± 402 adet/ m2 den 1710 ± 562 adet/m2’ ye kadar arttırdığı, bu durumun deterjan
yapısında bulunan yüzey aktif maddelerin elyaflar arasındaki sürtünme kuvvetini azaltarak salınımı kolaylaştırmasından kaynaklandığı belirtilmiştir (Yang ve ark., 2019).
4. TARTIŞMA
Artan tüketim miktarları ve moda akımlarındaki hızlı değişimler karşısında artan talebin karşılanmasında sentetik tekstil lifleri önemli bir rol üstlenmektedir. Polyester lifi tüm sentetik lifler arasında % 60’ a yaklaşan üretim oranıyla öne çıkmaktadır. Bu durum çevre ile ilgili kaygıları gün geçtikçe arttırmakta, araştırma sonuçları bu kaygıların haklılığını ortaya koymaktadır. Tekstil malzemelerinden mikro lif salınımı üzerine yapılan araştırmalar genel olarak çevre bilimleri alanında gerçekleştirilmektedir. Yapılan araştırmalarda göze çarpan temel eksilik yıkama testlerine dahil edilen numunelerin genellikle son ürün olarak kullanılan hazır giyim ürünleri arasından seçilmesi ve birbirinden farklı özelliklere sahip olmasıdır. Bu ürünlerin üretim sürecinde kullanılan lif, iplik ve kumaş parametrelerinin tam olarak bilinememesi sonuçların genel geçerliliği üzerine soru işaretleri doğurmaktadır. Mikro lif salınım mekanizmasının daha iyi anlaşılabilmesi için yapılan kontrollü yıkamalara ek olarak, test numunelerinin üretimlerinin de kontrollü bir şekilde gerçekleştirilmesi analizlerin doğruluğunu ve tutarlılığını arttıracaktır. Bu doğrultuda yapılacak deneysel tasarım
süreçlerinde tekstil alanında uzman araştırmacıların bulunması araştırmanın etkinliğini arttıracaktır.
5. KAYNAKLAR
1. Cobbing, M. and Yannick V., Timeout for Fast Fashion, Hamburg, 2016.
2. Gündoğdu, S., (2017), High level of micro-plastic pollution in the Iskenderun Bay NE
Levantine coast of Turkey, Ege Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 34(4), 401-408.
3. Gündoğdu, S., (2018), Contamination of table salts from Turkey with microplastics, Food Additives & Contaminants: Part A, 35(5), 1006-1014.
4. Gündoğdu, S., Çevik, C., & Karaca, S. (2017). Fouling assemblage of benthic plastic debris
collected from Mersin Bay, NE Levantine coast of Turkey. Marine pollution
bulletin, 124(1), 147-154.
5. Gündoğdu, S., Çevik, C., Güzel, E., ve Kilercioğlu, S., (2018), Microplastics in municipal
wastewater treatment plants in Turkey: a comparison of the influent and secondary effluent concentrations, Environmental Monitoring and Assessment, 190(11), 626.
6. Hernandez, E., Nowack, B., ve Mitrano, D. M., (2017), Polyester Textiles as a Source of
Microplastics from Households: A Mechanistic Study to Understand Microfiber Release during Washing, Environmental science & technology, 51(12), 7036–7046.
7. Jönsson, C., Arturin, O. L., Hanning, A. C., Landin, R., Holmström, E. ve Roos, S., (2018),
Microplastics Shedding from Textiles-Developing Analytical Method for Measurement of Shed Material Representing Release during Domestic Washing. Sustain, 10 (7), 2457.
8. Yang, D., Shi, H., Li, L., Li, J., Jabeen, K., ve Kolandhasamy, P., (2015), Microplastic
pollution in table salts from China, Environmental science & technology, 49(22),
13622-13627.
9. Yang, L., Qiao, F., Lei, K., Li, H., Kang, Y., Cui, S., ve An, L., (2019), Microfiber release
from different fabrics during washing, Environmental Pollution, 249, 136-143.
10. Greenpeace, Fast Fashion, Fatal Fibres,
https://www.greenpeace.de/sites/www.greenpeace.de/files/i03971e_gp_flyer_mikrofaser_ 7_17.pdf, (Son erişim tarihi: Mayıs 2019).
11. Lenzing, https://www.lenzing.com/investors/facts-and-figures/factsheet/, (Son erişim tarihi: Mayıs 2019).
