Sürdürülebilirlik kelimesi, çeşitlilik ve üretkenliğin devamlılığını sağlarken, bu yeteneği kalıcı olarak koruma anlamına gelir.
İnsanlık, doğanın gelecekteki nesillerin ihtiyaçlarına cevap verme yeteneğini riske atmadan, günümüzün gereksinimlerini karşılayarak sürdürülebilir bir kalkınma sağlamayı hedeflemelidir.

Su Ayak İzi Nedir?

Su ayak izi, insanların tükettiği ve üretim süreçlerinde harcadığı toplam su miktarını gösteren bir ölçüttür. Bir bireyin, işletmenin ya da toplumun tükettiği suyun hacmi olarak tanımlanabilir.

Su ayak izi; yeşil, mavi ve gri olmak üzere üç ana bileşenden oluşur. Yeşil ve mavi su kaynak tüketimini, gri ise su kirliliğini ifade eder.

1. Mavi Su Ayak İzi

Yüzey ve yer altı su kaynaklarından çekilen tatlı su miktarını gösterir. Bu, tarımsal sulama, endüstriyel üretim ve evsel kullanımda tüketilen suyu içerir.
Örneğin, içme suyu, evde temizlik için kullanılan su, endüstrideki üretim süreçlerinde harcanan su mavi su ayak izine dahildir.

2. Yeşil Su Ayak İzi

Topraktaki nem ve bitkilerin kullandığı yağmur suyu miktarını ifade eder. Özellikle tarımsal ürünlerin üretiminde kullanılan su bu kategoriye girer.
Yeşil su ayak izi, tarımsal ürünlerin su tüketimi ve doğal su döngüsündeki yağmur suyunu kapsar.

3. Gri Su Ayak İzi

Su kirliliğini gidermek için gerekli olan temiz su miktarını temsil eder. Örneğin, tarımsal üretimde kullanılan pestisitlerin ve kimyasal maddelerin suyu kirletmesi sonucu oluşan kirliliği temizlemek için gereken su miktarı gri su ayak izini oluşturur.

SU AYAK İZİ NASIL HESAPLANIR?

Su ayak izi, bir ürünün, hizmetin veya sürecin yaşam döngüsü boyunca ne kadar su tükettiğini ölçerek hesaplanır. Bu, üretim aşamalarında harcanan suyu ve su kaynaklarına verilen zararı da içerir.

İnsanlar suyu çoğunlukla içmek, yemek pişirmek ve yıkamak için kullanır fakat daha fazlası gıda üretiminde, kıyafetlerimizin veya arabalarımızın yapımında kullanılır.

Örnek: Bir tişörtün Su Ayak İzi

1. Pamuk Üretimi: Pamuk tarlalarının sulanması (mavi su), yağmur suyunun kullanımı (yeşil su) ve tarım kimyasallarının neden olduğu kirliliği azaltmak için gereken su (gri su).
2. İplik ve Kumaş Üretimi: Endüstriyel işlemlerde kullanılan su (mavi su) ve bu işlemlerden kaynaklanan atık suyun arıtılması için gereken su (gri su).
3. Boyama ve İşleme: Boya ve kimyasal işlemler için mavi su ve bu işlemler sonunda oluşan atık suyun arıtılması için gri su kullanılır.
4. Nihai Ürün: Tişörtün üretimi sürecinde kullanılan su miktarı ile sonuçlanır.

Bir tişörtün toplam su ayak izi yaklaşık 2700 litre su içerir. Bu da bir insanın yaklaşık 2.5 yıllık su tüketimine eşdeğerdir.

SU AYAK İZİ NASIL AZALTILABİLİR?

• Bulaşıklarınızı makinede yıkayın: 4 kişilik bir ailenin günlük bulaşığını elde yıkarsanız ortalama 84-126 litre su harcarsınız. Oysa bulaşık makinesi aynı bulaşığı sadece 12 litre su ile yıkar. Bu da bir yılda ortalama 26-40 ton suyu kurtarmanız anlamına gelir.
• Diş fırçalarken, tıraş olurken suyu kapatın: Diş fırçalarken ya da tıraş olurken açık bırakılan musluk, yılda kişi başı ortalama 12 ton suyun boşa gitmesine neden olur.
• Gereksiz yere sifon çekmeyin: Tuvaleti çöp olarak kullanmayın. Dört kişilik bir ailenin her bir ferdi, günde bir kez sifonu az amacıyla çekerse 16 ton suyu kurtarabilirsiniz.
• Muslukları tamir ettirin: Evinizdeki sızdıran muslukların onarımı için harekete geçin. Her saniye damlayan bir musluk yılda 1 ton su kaybına yol açar.
• Çamaşır makinesini ekonomik kullanın: Bir çamaşır makinesi bir tek çalıştırmada 176 litre su harcar. Makinenizi haftada bir kez bile az kullanarak yılda 9 ton suyu kurtarabilirsiniz.
• Atık sular arıtılsın: Teknoloji ile yenilensin.
• Eğitim ve Farkındalık: Suyun tasarruflu ve sürdürülebilir kullanımı için eğitim çok önemlidir.

KARBON AYAK İZİ NEDİR?

Karbon ayak izi, bir ürünün, hizmetin, bireyin, organizasyonun veya topluluğun doğrudan veya dolaylı olarak atmosfere saldığı toplam sera gazı miktarını ifade eder. Karbon ayak izi genellikle karbon dioksit (CO2) cinsinden ölçülür.

• Birincil Karbon Ayak İzi: Enerji tüketimi ve fosil yakıt kullanımından doğrudan kaynaklanan salınımlar.
• İkincil Karbon Ayak İzi: Üretim ve taşıma süreçlerinden kaynaklanan dolaylı sera gazı salınımları.

Karbondioksit salınımı, fosil yakıtların yakılmasıyla oluşur. Örneğin; araba kullanmak, evdeki enerji tüketimi ve fabrikaların üretim süreçleri bu tür salınımlara neden olur.

KARBON AYAK İZİ NASIL AZALTILABİLİR?

1. Enerji Verimliliği
   Evlerde ve işyerlerinde enerji tasarruflu aydınlatma kullanarak, verimli ısıtma ve soğutma sistemlerinin kullanımını yaygınlaştıralım.
   Sanayide daha verimli ve enerji tasarruflu makineler kullanalım.
2. Yenilenebilir Enerji Kullanımı
   Fosil yakıtlar yerine rüzgâr enerjisi, güneş enerjisi, jeotermal, biyokütle enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını arttıralım.
3. Ulaşım ve Lojistik
   Yakıt verimliliği yüksek araçlar kullanalım. Elektrikli ve hibrit araçların kullanımını arttıralım. Toplu taşımayı, bisiklet ve yürümeyi yaygınlaştıralım.
4. Atık Yönetimi ve Geri Dönüşüm
   Tek kullanımlık ürünlerin kullanımını azaltalım ve atıkları geri dönüştürmeyi arttıralım.
5. Sürdürülebilir Tarım ve Ormancılık
   Sürdürülebilir tarım yöntemlerini geliştirip, organik tarımı teşvik edelim.
6. Karbon Dengeleştirme
   Ağaçlandırma çalışmalarına katılarak doğaya katkıda bulunalım. Bir ağaç, her yıl yaklaşık 12 kg karbondioksit emilimi sağlar.

KARBON AYAK İZİ NASIL HESAPLANIR?

Bir bireyin karbon ayak izini hesaplama adımları şunlardır:

1. Enerji Tüketimi:
   Evde kullanılan elektrik, ısıtma ve soğutma sistemleri için harcanan enerji miktarı.
2. Ulaşım:
   Kullanılan araçlar, toplu taşıma, uçuşlar ve diğer seyahat şekilleri.
3. Tüketim ve İçecek:
   Beslenme alışkanlıkları ve tüketilen ürünlerin üretiminde doğaya yaptığı tüketimi.
4. Tüketim Alışkanlıkları:
   Satın alınan ürünler, giyim, elektronik ve diğer tüketim kalemleri.
5. Atık Yönetimi:
   Geri dönüşüm faaliyetleri, atık miktarı ve atık türü.

Karbon ayak izi, iklim değişikliğiyle mücadelede önemli bir araçtır. Bu hesaplamalar, bireylerin, kurumların ve toplulukların çevresel etkinliğini anlamalarına ve bu etkileri azaltmak için stratejiler geliştirmelerine yardımcı olur.

NANOTEKNOLOJİ

“Nano” kelimesi eski Yunanca’da “cüce” anlamında kullanılmıştır. Bir nanometre (nm), metrenin milyarda biridir ve bu küçüklükteki boyutlar bilim insanlarına atom ve moleküller düzeyinde çalışabilme imkânı sağlar.
Nanoteknoloji, maddelerin atomik ve moleküler düzeyde manipüle edilmesiyle yeni özellikler kazanması sürecini içerir.

Nano ölçekte elektronik devre elemanları üretimi, bilgisayar mimarisinde ve tasarımında önemli gelişmeler sağlamaktadır. Nano ölçekte veri saklamak, günümüzde çok önemli hale gelmiştir. Gün geçtikçe bilgisayar ve elektronik sektörü, daha küçük, ince ve hafif ürünler üretmeye yönelmiş olup, bunları da nanoteknolojiye borçludur.

• Roket ve uzay istasyonları için öncelikle ısıya dayanıklı nano yapılı kaplama yapılması ve nano ölçekte aygıtlar kullanılması önemli hale gelmiştir.
• Gen çalışmalarında da büyük ilerlemeler sağlanmış olup, nano ölçekli cihazlar bu alanda devrim niteliğinde değişiklikler getirebilecek potansiyele sahiptir. Ayrıca bu cihazlar sayesinde hastalıklar ve genetik bozukluklar erken tespit edilebilmektedir.
• Savunma sanayisinde nanoteknolojinin kullanım alanları tekstil ve zırh üretimi gibi alanlarda da gelişmeler göstermektedir. Günümüzde karbon nanotüp katkılı ve çelikten 10 kat güçlü yelekler üretilmektedir.
• Tıp dünyasında ise hastalıklı dokuları onarabilen, ameliyat yapabilen nanorobotlar kullanılarak tıbbi tedavilerde çığır açılmaktadır.

NANOPARÇACIKLAR VE EKOLOJİK SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK

Nanoparçacıklar, atom veya molekül boyutunda malzemelerdir ve boyutları genellikle 1 ila 100 nanometre arasında değişir.
Nano (n), herhangi bir ölçünün milyarda biridir. 1 nanometre, metrenin milyarda birine eşittir. (1 nm = 1/1.000.000.000 m).

Hidrojen atomunun çapı yaklaşık 0,1 nanometredir. Bu durumda, 1 nanometrelik bir uzunluk elde edebilmek için ortalama on tane hidrojen atomunun yan yana dizilmesi gerekir.

Nanoparçacıkların Olumlu Etkileri

Savunma sanayisinde, tekstilde, otomotiv sanayinde, inşaatta, elektronikte, yeni tedavi yöntemlerinde ve ilaç sanayinde nanoparçacıklar çok etkin bir alan oluşturmaktadır.

• Materyal Dayanıklılığı: Materyali daha güçlü, daha dayanıklı ve hafif yapmak için nanoparçacıklar eklenmektedir.
• Tekstilde Kullanım: Kumaşlara eklenen nano ölçekli katkı maddeleri, kırışmaya, lekelenmeye ve bakteri üretimine karşı daha dayanıklı olmaktadır.
• Tıp Alanında Uygulamalar: Tıp alanında ise yeni tedavi yöntemlerinde olumlu imkanlar sunmaktadır.
• Enerji Üretimi: Temiz enerji üretimi, güneş pilleri ve çevre dostu pillerin üretiminde kullanılmaktadırlar.

Örnekler: Kask, bilgisayar çipi, yanmaz kumaş, güneş pili, güneş kremi, mikrofiber bezler.

Nanoparçacıkların Olumsuz Etkileri

• Nanoparçacıkların toksikliği ya da doğrudan zehir etkisi oluşturarak ya da bir yan etkiyi tetikleyerek ortaya çıkabilir.
• Günümüzde nanoparçacıkların yaşayan hücrelerin içine girdiklerinde nasıl bir etki gösterecekleri tam olarak bilinmemektedir.
• Laboratuvar Atıkları: Nanoteknoloji laboratuvar atıkları çoğunlukla sulara, sular aracılığıyla toprağa ve oradan yiyeceklerimize karışmaktadır.
• Solunum Yoluyla Giriş: Doğaya saçılan nanopartiküller solunum yoluyla vücudumuza girebilmektedir.
• Çevre ve İnsan Sağlığı Üzerindeki Riskler: Nanomalzemeler çevre ve insan sağlığı için risk oluşturmaktadır, bu nedenle kontrollü kullanılmalıdır.
• Vücuda Zarar: Nanopartiküllerin solunum yoluyla vücuda girmesi, kana karışması, sonucunda birçok organ hasarı görebilir.
• Ciddi Zararlar: Nanomalzemelerin vücutta tahriş, yaralanma ve enfeksiyon gibi tepkileri olduğu kanıtlanmıştır. Ayrıca solunum sistemi, sinir sistemi, kalp ve damar sisteminde hasar oluşturabileceği bildirilmiştir.
• Toprak ve Su Kirliliği: Hava, toprak ve su kirliliğine sebep olabilirler.

Ekolojik Sürdürülebilirlik

Metal Nanoparçacıklar

Metal nanoparçacıklar, nanoteknolojinin sunduğu avantajlar ve benzersiz özellikler ile bilim ve teknoloji alanında geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. Bu parçacıkların sentezi ve uygulamaları, sürdürülebilirlik, enerji verimliliği ve insan sağlığı gibi birçok alanda önemli ilerlemeler sağlamaktadır. Örneğin,

• Gümüş Nanoparçacıklar (AgNPs): Antibakteriyel ve antimikrobiyal özellikleri nedeniyle tıbbi cihazlar, yara bakım ürünleri ve tekstil endüstrisinde kullanılır.
• Bakır Nanoparçacıklar (CuNPs): Elektronik, kataliz ve antimikrobiyal kaplamalar gibi çeşitli alanlarda kullanılır.

Nanoparçacıklar sentezinde “yukarıdan aşağıya” (top-down) ve “aşağıdan yukarıya” (bottom-up) yöntemleri, parçacıkların nasıl oluşturulduğunu ve hangi ölçekten başlandığını tanımlar.

Yukarıdan Aşağıya (Top-Down) Yöntemler

Yukarıdan aşağıya yöntemler, büyük ölçekli malzemelerin fiziksel, mekanik veya kimyasal işlemlerle daha küçük parçalara ayrılarak nanoparçacıklara dönüştürülmesi sürecini içerir. Bu yöntemler genellikle fiziksel işlem tekniklerini kullanır.

Aşağıdan Yukarıya (Bottom-Up) Yöntemler

Aşağıdan yukarıya yöntemler, atomlar veya moleküller gibi küçük ölçekli bileşenlerin kimyasal veya biyolojik süreçlerle bir araya getirilerek nanoparçacıklar oluşturulmasını içerir. Bu yöntemler genellikle kimyasal sentez tekniklerini kullanır.

Nanoparçacık elde etmek için uygulanan fiziksel ve kimyasal sentez yöntemlerinde kullanılan kimyasalların çevresel ve biyolojik risklerinin olduğu ve ekonomik olmadığı bilinmektedir. Bu nedenle günümüzde nanoparçacıkların sentezinde daha ekonomik, çevre dostu, toksik etkisi olmayan biyolojik yöntemler (yeşil sentez) tercih edilmektedir. Yeşil sentez için bakteri, maya, bitkilerin kök, gövde, yaprak ve çiçek gibi kısımları veya evsel atıklar kullanılmaktadır.

Yeşil Sentez

Yeşil sentez, çevre dostu ve sürdürülebilir yöntemler kullanarak nanoparçacıkların üretimini amaçlayan bir kimyasal sentez yöntemidir. Bu yaklaşım, çevre üzerindeki olumsuz etkileri minimize etmeyi ve insan sağlığına zarar vermemeyi hedefler. Yeşil sentez, genellikle biyolojik organizmalar veya doğal ürünler kullanılarak gerçekleştirilir ve toksik kimyasallardan kaçınılır.
1998 yılında Paul Anastas ve John Warner tarafından tanımlanan yeşil kimyanın 12 temel ilkesi vardır. Bu ilkeler, sürdürülebilirlik ve çevre dostu yaklaşımların benimsenmesi için rehberlik eder.

Yeşil Kimyanın 12 İlkesi

1. Atık Önleme

Atık oluşumunu önlemek, atık oluştuktan sonra yönetmekten daha iyidir. Kimyasal süreçler, mümkün olan en az atık üretecek şekilde tasarlanmalıdır.

2. Atom Ekonomisi

Kimyasal reaksiyonlar, tüm başlangıç malzemelerinin ürünlere dönüştüğü şekilde tasarlanmalıdır. Bu, atom ekonomisi olarak adlandırılır ve hammaddelerin etkin kullanımını sağlar.

3. Daha Az Tehlikeli Kimyasal Sentezler

Kimyasal ürünler, tehlikeli veya zehirli olma potansiyeli en az olan maddeler kullanılarak sentezlenmelidir.

4. Daha Güvenli Kimyasallar ve Ürünler

Kimyasal ürünler, işlevselliklerini korurken toksisiteleri en aza indirilmiş olacak şekilde tasarlanmalıdır.

5. Güvenli Çözücüler ve Reaksiyon Koşulları

Kimyasal süreçler, zararlı çözücüler veya reaksiyon koşullarını kullanmaktan kaçınmalıdır. Daha güvenli çözücüler ve koşullar tercih edilmelidir.

6. Enerji Verimliliği

Enerji gereksinimleri, çevresel ve ekonomik etkiler göz önüne alınarak minimize edilmelidir. Oda sıcaklığı ve basınçta gerçekleşen reaksiyonlar tercih edilmelidir.

7. Yenilenebilir Hammaddeler

Mümkün olduğunda, yenilenebilir hammaddeler tükenen kaynaklar yerine kullanılmalıdır.

8. Tüketim Reaksiyonlarının Azaltılması

Yardımcı maddeler (örneğin çözücüler, ayırıcılar) mümkün olduğunca az kullanılmalı veya hiç kullanılmamalıdır.

9. Reaksiyon Kontrolü

Kimyasal süreçler, başlangıç materyallerinin istenmeyen reaksiyonlarını en aza indirecek şekilde tasarlanmalıdır.

10. Parçalanabilirlik

Kimyasal ürünler, kullanım ömürlerinin sonunda çevreye zarar vermeden doğal yollarla parçalanabilir olmalıdır.

11. Gerçek Zamanlı Kirlilik Önleme

Kimyasal süreçler sırasında kirliliği önlemek için gerçek zamanlı izleme ve kontrol sistemleri geliştirilmelidir.

12. Kaza Önleme

Kimyasal süreçler, patlama, yangın ve sızıntı gibi kazaları önleyecek şekilde tasarlanmalıdır.

Yeşil Kimyanın Önemi

• Çevresel Etkiyi Azaltma: Yeşil kimya, çevreye zararlı atıkların ve toksik maddelerin miktarını azaltarak ekosistemi korur.
• Sürdürülebilirlik: Yenilenebilir kaynakların kullanılması ve enerji verimliliğinin artırılması, sürdürülebilir bir geleceğe katkıda bulunur.
• İnsan sağlığı: Daha güvenli kimyasallar ve ürünler kullanılarak, insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkiler minimize edilir.
• Ekonomik fayda: Atıkların ve enerji tüketiminin azaltılması, maliyet tasarrufu sağlar ve endüstriyel süreçlerin verimliliğini artırır.

Gümüş nanoparçacıklar, bakterilere, virüslere ve mantarlara karşı güçlü antimikrobiyal özellikler sunar ve bu nedenle tıbbi cihazlar ile tekstil ürünlerinde kullanılmaktadır.

Metaller, Alaşımlar ve Metal Nanoparçacıklar

Metaller, doğada yaygın olarak bulunan ve birçok endüstriyel ve günlük kullanım alanına sahip olan elementlerdir. Periyodik tablonun büyük bir kısmı metallerden oluşmaktadır. Bu metallerin yoğunluğu 5 g/cm³’ten yüksek olanları ağır metaller olarak sınıflandırılır. Ağır metallere örnek olarak Cd, Cr, Fe, Co, Cu, Ni, Hg ve Zn verilebilir.

Sahip oldukları metalik bağlar metallerin önemli özellikler kazanmalarını sağlar. Sert ve yoğun olmaları, dayanıklılıkları, ısı ve elektriği iyi iletmeleri, erime noktalarının yüksek oluşu gibi özellikler metallerin kullanım alanlarını arttırır. Metallerin özelliklerini iyileştirmek ve farklı uygulamalarda kullanılabilirliğini arttırabilmek için metal alaşımları geliştirilmiştir. İki veya daha fazla metalin karıştırılmasından sonra elde edilen alaşımlar, metallerin dayanıklılık ve mukavemet gibi özelliklerini artırır. Örneğin, çelik demirin sertliğini ve dayanıklılığını arttıran bir alaşımdır. Korozona karşı daha dirençli olması ve yüksek mukavemeti sayesinde yapı ve inşaat sektöründe yoğun olarak kullanılır.

Metallerde olduğu gibi alaşımların da kullanım alanları yıllar içinde artış göstermektedir.

Ağır Metaller

Ağır metaller, toksik ve kanserojen maddelerdir.

• Toprağa karışarak bitkiler, böcekler ve diğer canlılara geçer. Ayrıca yağmur sularıyla karışarak su kaynaklarına ulaşır.
• Özellikle madencilik endüstrisinde kullanılan kimyasallar toprağa bulaşan ağır metallerin çözünmesine neden olur.
• Suların ağır metallerle kirlenmesi, çevrede insan sağlığı açısından kritik öneme sahiptir. Ağır metaller, sudaki yüksek toksisiteleri nedeniyle çeşitli sağlık sorunlarına yol açabilir. Sıdan ağır metallerin temizlenmesi için fiziksel, biyolojik ve biyoteknolojik yöntemler kullanılabilir.

1. Filtrasyon

Sudaki ağır metal partiküllerini fiziksel olarak ayırmak için kullanılır. Membran filtreler, belirli büyüklükteki partikülleri tutarak sudan uzaklaştırır.

2. Biyolojik Yöntemler

Mikroalgler, mantarlar, bakteriler ve bitkiler ağır metal iyonlarını hücre yüzeylerinde veya hücre içlerinde tutarak sudan arındırabilir.

3. Fitoremediasyon (Bitkisel Temizleme)

Bazı bitkiler, kökleri aracılığıyla sudaki ağır metal iyonlarını alır ve metabolik süreçlerle bu metalleri bağlar veya dönüştürür.

Ağır metaller, alaşım ve nanoparçacıklar deniz, göl, nehir, yer altı ve yüzey suları gibi su ekosistemlerine birikerek bu ekosistemlerin sürdürülebilirliğine zarar verir.