Polietilen streç film üretiminden kaynaklı atıksulardaki mikroplastiklerin ozon prosesi ile arıtımında Taguchi deneysel optimizasyon uygulaması
Öz
Arka Plan—Gıda ambalajlamada yaygın olarak kullanılan polietilen (PE) streç filmler; taşıma, ürün koruma ve kullanım kolaylığı gibi avantajları nedeniyle endüstride tercih edilmektedir. Ancak üretim süreçlerinde kullanılan soğutma sularına PE kaynaklı plastik parçacıkların geçiş riski bulunmaktadır. Bu plastiklerin alıcı ortamlara taşınması, sucul ekosistemlerde birikmelerine ve zamanla besin zincirine dâhil olmalarına yol açabilmektedir. Sonuç olarak, bu kirleticiler organizmaların fizyolojik işlevleri üzerinde olumsuz etkilere neden olmakta ve ekosistem sağlığı açısından önemli bir çevresel risk oluşturmaktadır.
Amaç—Polietilen (PE) üretim sürecinde kullanılan soğutma suyunun karakterizasyonu yapılarak bu suda bulunan mikroplastikler (MP’ler) belirlenmiştir. Daha sonra, belirlenen MP’lerin ozon prosesi ile giderimi Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılarak araştırılmış ve proses koşullarının optimize edilebilirliği amaçlanmıştır.
Yöntem—Soğutma suyunda bulunan MP’lerin tayini, mikroskop altında görsel inceleme yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. MP’lerin giderimi amacıyla, oksidasyonu zor olan bileşikleri hızlı ve etkili şekilde parçalayabilen ozon prosesi tercih edilmiştir. Bu kapsamda, laboratuvar ortamında bir ozon jeneratörü kullanılarak üretilen ozon ile MP’lerin oksidasyon çalışmaları yürütülmüştür. Deneysel çalışmalar, az sayıda deneyle kısa sürede güvenilir sonuçlar sağlayan Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılarak planlanmıştır. Ozon prosesinde pH (4, 7 ve 10), ozon dozu (5, 7.5 ve 10 mg/L) ve reaksiyon süresi (15, 30 ve 45 dk.) değişkenlerinin MP giderim verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir.
Bulgular—Çalışılan atıksuda baskın MP türü fiber olup, 45-55 adet/L tespit edilmiştir. Taguchi deneysel tasarımı kapsamında elde edilen sinyal-gürültü (SN) oranı ve ortalama değerler için hesaplanan R² değerleri sırasıyla 0.98 ve 0.99 olup, modelin deneysel verilerle yüksek uyum gösterdiğini ortaya koymuştur. MP gideriminin maksimize edilmesi hedeflendiğinden, çalışmada “daha yüksek daha iyidir” Taguchi yaklaşımı tercih edilmiştir. Bu yaklaşım doğrultusunda yapılan analizler sonucunda, optimum proses koşulları pH 7, ozon dozu 10 mg/L ve reaksiyon süresi 45 dakika olarak belirlenmiştir. Belirlenen bu koşullar altında MP giderim veriminin %80’in üzerinde olduğu tespit edilmiştir.
Sonuç—Bu çalışma, PE streç film üretim süreçlerinde kullanılan soğutma sularının arıtımında Taguchi deneysel tasarım yönteminin, optimum proses koşullarının belirlenmesinde etkin ve uygulanabilir bir araç olduğunu göstermiştir. Yöntemin sağladığı sistematik yaklaşım sayesinde, sınırlı sayıda deney ile kısa sürede güvenilir ve tekrarlanabilir sonuçlar elde edilmiştir. Bununla birlikte, elde edilen bulgular ozon prosesinin, soğutma sularında bulunan MP’lerin gideriminde yüksek verim sağlayan, etkili ve uygulanabilir bir ileri arıtım alternatifi olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca bu prosesin endüstriyel ölçekte soğutma suyu yönetimi ve çevresel risklerin azaltılması açısından önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir.
Anahtar Kelimeler
Destekleyen Kurum
Etik Beyan
Kaynakça
- C. K. Singh, K. K. Sodhi, K. Saha, S. Sarma, P. Shree, P. Singh, “Insight into the environmental impact of microplastics: A perspective on the sources, detection, ecotoxicity, and remediation”, Total Environment Microbiology, 1(2), 100009, 2025. https://doi.org/10.1016/j.temicr.2025.100009.
- R. Harini, K. Sandhya, C. K. Sunil, V. Natarajan, “Seaweed as a sink for microplastic contamination: Uptake, identifications and food safety implications”, Environmental Research, 278, 121631, 2025. https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.121631.
- Y. Terzi, S. Gündoğdu, M. B. Tekman, K. Gedik, D. Ustaoğlu, N. P. Ismail, I. S. Altinpinar, R. Ç. Öztürk, I. L. Aydin, “How much do we know about the microplastic distribution in the Mediterranean Sea: A comprehensive review”, Marine Pollution Bulletin, 208, 117049, 2024. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.117049.
- D. Surendran, H. Sakai, S. Takagi, D. A. Dimapilis, “Tire-based microplastics: Composition, detection, and impacts of advanced oxidation processes in drinking water treatment”, Science of The Total Environment, 972, 179114, 2025. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.179114.
- H. Sahai, A. M. A. del Real, A. Alcayde, M. J. M. Bueno, C. Wang, M. D. Hernando, A. R. Fernández-Alba, “Key insights into microplastic pollution in agricultural soils: A comprehensive review of worldwide trends, sources, distribution, characteristics and analytical approaches”, TrAC - Trends in Analytical Chemistry, 185, 118176, 2025. https://doi.org/10.1016/j.trac.2025.118176.
- S. A. Siddiqui, N. A. Bahmid, S. H. M. Salman, A. Nawaz, N. Walayat, G. K. Shekhawat, A. A. Gvozdenko, A. V. Blinov, A. A. Nagdalian, “Migration of microplastics from plastic packaging into foods and its potential threats on human health”, Advances in Food and Nutrition Research, 103, 313-359, 2023. https://doi.org/10.1016/bs.afnr.2022.07.002.
- G. Wypych, Handbook of Polymers, 2nd Edition, Toronto, ChemTec Publishing, 2016. https://doi.org/10.1016/C2015-0-01462-9.
- S. D. Khandare, D. Agrawal, N. Mehru, D. R. Chaudhary, “Marine bacterial based enzymatic degradation of low-density polyethylene (LDPE) plastic”, Journal of Environmental Chemical Engineering, 10 (3), 107437, 2022. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107437.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Temiz Üretim Teknolojileri, Çevre Mühendisliği (Diğer), Çevresel ve Sürdürülebilir Süreçler
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Eylem Topkaya
*
0000-0001-6436-2498
Türkiye
Ayla Arslan
0000-0002-8410-256X
Türkiye
Melike İşgören
0000-0003-0952-1403
Türkiye
Mesut Sezer
0000-0002-0531-5592
Türkiye
Sevil Veli
0000-0002-5191-4350
Türkiye
Erken Görünüm Tarihi
3 Temmuz 2026
Yayımlanma Tarihi
-
Gönderilme Tarihi
3 Şubat 2026
Kabul Tarihi
3 Haziran 2026
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2026 Sayı: Advanced Online Publication