Silikonsuz bir gün

Bu sabah silikonla temas ettiniz. Hem de birkaç kez. Kahve makinesinin contasında. Şampuanda. Belki gözlerinizdeki kontakt lenslerde, belki de çocuğunuzun emziğinde.

Fark etmediler. Kimse fark etmez.

Silikon, uçakların havada kalmasını, kalp pillerinin çalışmasını ve elektrikli arabaların alev almasını önler. Uluslararası Uzay İstasyonu'nu uzay boşluğuna karşı yalıtır. Modern kalp cerrahisinin gelişiminde önemli bir rol oynamıştır. Enerji dönüşümünü mümkün kılar – ve yine de kendisinin geri dönüşümü son derece zordur.

Küresel silikon pazarının 25 ila 33 milyar dolar arasında olduğu tahmin ediliyor.^¹ Bu çok büyük bir rakam gibi görünüyor. Karşılaştırma yapmak gerekirse, akıllı telefon pazarının değeri 500 milyar dolar. Silikonlar olmasaydı, bu cihazların çoğu daha az dayanıklı olurdu, birçok tıbbi sistem daha karmaşık olurdu ve birçok enerji teknolojisi daha pahalı olurdu. Dev sistemlerin çalışmasını sağlayan küçük bir pazar.

Ya bu malzeme yarın sabah birdenbire ortadan kaybolursa?

I. Sabah 6:30

Telefona uzanıyorlar. Ekran nemli. Kılıfı toz ve sudan koruyan silikon conta yok olmuş. Nem gece boyunca içeri sızmış. Ekran titriyor.

Banyo su damlıyor. Duş ve lavabonun etrafındaki derz dolgusu kaybolmuş. Kahve makinesi sızdırıyor. Şampuan sert ve yapış yapış. Dimetikon eksik – saçınıza yumuşaklık veren silikon. Siz bunu bilmiyordunuz.

Gün daha başlamadı bile, ama şimdiden bir örüntü ortaya çıkıyor: Silikon, iki malzemenin birleştiği ve bağın işlev görmesi gereken her yerde bulunuyor. Sessizce. Yıllarca. Kimse ikinci bir düşünce bile almadan.

II. Çalışma şekli

Arabaya biniyorlar. Anahtarı çeviriyorlar. Hiçbir şey olmuyor.

İçten yanmalı motorlarda, silikon kapaklar buji bağlantılarını 20.000 ila 40.000 voltluk gerilime karşı yalıtır. Bunlar olmadan, kıvılcım atlayamazdı veya her yere atlardı. 200 derecenin üzerindeki sıcaklıklara dayanması gereken turboşarj hortumları silikon kauçuktan yapılmıştır. Egzoz askıları, supap mili contaları ve kablo rakorları da silikondan üretilmiştir.

Ancak Avrupa'nın endüstriyel geleceğini bağladığı araçlar söz konusu olduğunda işler gerçekten ciddileşiyor.

Modern bir elektrikli araç batarya paketi 800 volta kadar voltajlarda çalışır. Lityum iyon hücreler ile soğutma plakası arasında ısı iletken bir silikon jel bulunur ve bu jel atık ısıyı dağıtır. Otomatik olarak uygulanan bir silikon conta, gövdeyi çevreleyerek 15 yıldan fazla ve on binlerce sıcaklık döngüsü boyunca hermetik bir sızdırmazlık sağlar.

Modüller arasında, akla gelebilecek en tehlikeli olayı, yani termal kaçışı önlemek için tasarlanmış silikon bariyerler bulunur. Bir hücre 800 santigrat derecenin üzerine kadar ısınabilir. Bazı silikon kauçuk formülasyonları daha sonra diğer yaygın elastomerlerin yapamadığı bir şey yapar: yanmazlar. Seramikleşirler – yangının nüfuzunu geciktiren seramik bir koruyucu tabaka oluştururlar. SAE çalışmaları, seramikleşebilen silikon kompozit levhalar için bu etkiyi belgelemektedir.²

Yangını hızlandırmak yerine yavaşlatıyorlar. Bu yüzden silikon, günümüzde neredeyse her modern elektrikli araç batarya tasarımında, tam da en önemli yerde bulunuyor.

III. Şelaleler, Savaş ve Yapışkan Kitleler

Silikonun hikayesinin tek bir başlangıcı yok. Üç başlangıcı var. Ve bunların hepsi farklı bir şey arayan insanlarla başlıyor.

Şüpheci. İngiliz kimyager Frederic Stanley Kipping, otuz yılını silikon ve karbon bileşikleriyle çalışarak geçirdi. Bulduğu şeyler, sınıflandırılması zor olan yağlar ve yapışkan kütlelerdi. 1937'deki son yayınında, beklentilerin "hiç de cesaret verici olmadığını" yazdı. Yapışkan maddelerinin savaşların sonucunu belirleyeceğini, kalpleri onaracağını ve uzay istasyonlarını mühürleyeceğini bilmeden öldü.

Mühendis. Otuz yıl önce Norveç'te Sam Eyde, kendisinin hiç öngörmediği bir şeyin temellerini atmıştı. Berlin'de eğitim gören Eyde, yüzyılın başlarında Telemark'taki Norveç şelalelerinin su haklarını satın almıştı. 1904'te, İsveçli bankacı Wallenberg ailesiyle birlikte, hidroelektrik enerjisini elektrokimya endüstrisi için kullanma amacıyla Elkem şirketini kurdu.^Eyde'nin vizyonu gübreydi, silikon değil. Ancak kurduğu şirket, 120 yıl sonra dünyanın en büyük silikon üreticilerinden biri olacaktı.

Savaş. 1942'de Müttefik bombardıman uçaklarının elektrik sistemleri yüksek irtifalarda arızalandı. Ateşleme elektroniğindeki nem, ark oluşumuna ve motor arızasına neden oldu. Geleneksel şellak yalıtımı soğuk ve ıslak koşullarda işe yaramazdı. Dow Corning'den Dr. Shailer Bass, buji ve kablo demetleri için silikon bazlı bir gres geliştirdi. Basit bir ürün. Ancak bu, daha önce güvenilir olmayan irtifalara ve mesafelere uçuşları mümkün kıldı.

Neredeyse eş zamanlı olarak, 1944'te Rhône-Poulenc'li kimyagerler, Amerikalılardan bağımsız olarak, organik silikatlara dayalı bir işlem kullanarak Lyon yakınlarındaki Saint-Fons'ta bir laboratuvarda kendi silikon deneylerine başladılar. Endüstriyel üretim ^1948'de RHODORSIL markası altında başladı. 1970 ^{yılına gelindiğinde} , Saint-Fons sayesinde Fransa, dünyanın dördüncü büyük silikon üreticisiydi.

Yüzyılı aşkın bir süredir iç içe geçmiş üç unsur. Rhône-Poulenc, Rhodia, Rhodia Bluestar Silicones oldu ve 2017'den beri silikon bölümü Elkem Silicones olarak adlandırılıyor; bu da Sam Eyde'nin 1904'te bir şelalenin yanında kurduğu Norveçli ana şirketle yeniden birleşmeyi sağlıyor. Saint-Fons'daki fabrika bugün hala üretimde.

Ve sonra: Silly Putty. 1943'te bir GE mühendisi sentetik kauçuk arıyordu. Bulduğu şey zıplıyor, gazete baskısını kopyalıyor ve sert bir darbe altında cam gibi parçalanıyordu. Kauçuk olarak: kullanılamazdı. Bir oyuncak üreticisi onu plastik yumurtalara paketledi. 300 milyon adet satıldı. 1968'de Apollo 8 astronotları, sıfır yerçekiminde aletleri tamir etmek için onu Ay yörüngesine götürdüler.

Savaş zamanı sırrından çocuk oyuncağına, oradan da uzaya. 25 yılda.

IV. Bir bilyeden biraz daha büyük bir küre

Eylül 1960'ta cerrah Albert Starr, Oregon Üniversitesi'ndeki bir ameliyathanede 52 yaşındaki bir adamın göğsünü açtı. İçine diktiği şey daha önce hiç var olmamış bir şeydi: yapay bir kalp kapağı.³

Bu fikir bir doktordan değil, emekli bir hidrolik mühendisi olan Lowell Edwards'tan geldi. Edwards, elinde bir çizimle Starr'ın ofisine girdi. İçinde küçük bir küre bulunan metal bir kafes, her kalp atışıyla açılıp kapanıyordu. Kafes: Stellite, bir kobalt-krom alaşımı. Küre: Dow Corning'den bir silikon elastomer olan Silastic.⁴

Bu icattan önce, cerrahlar en iyi ihtimalle daralmış bir kalp kapağını parmaklarıyla, yani körleme bir şekilde, atan kalpteki bir kesi yoluyla genişletmeye çalışabiliyorlardı.

Silikon kürenin her kalp atışıyla açılıp kapanması gerekiyordu. Günde 100.000 kez. Yılda 36 milyon kez. Yorulmadan. Kana zarar vermeden. Vücut tarafından reddedilmeden. O dönemde mevcut olan başka hiçbir malzeme bu genel profili sunmuyordu. Metal korozyona uğruyordu. Plastikler biyolojik olarak uyumlu değildi. Doğal kauçuk parçalanıyordu.

İlk hasta on yıl yaşadı. Evini boyarken merdivenden düşerek öldü.⁵ Kalpten değil.

1989 yılına gelindiğinde, bu kapaklardan 50.000'den fazlası implante edilmişti ve 22 yıl boyunca yapısal malzeme arızasına dair tek bir belgelenmiş vaka bile yoktu.³

Bir bilyeden biraz daha büyük silikon bir küre. Böylece kalp cerrahisinde yeni bir sayfa açıldı.

V. Görünmez Yüzük

30 Mayıs 2020'de, dünya karantina altındayken, SpaceX Crew Dragon Uluslararası Uzay İstasyonu'na kenetlendi. Milyarlarca insan izledi. Kimse kenetlenme olayından bahsetmedi.

Bu ürünün geliştirilmesi on beş yıl sürdü. NASA'nın Glenn Araştırma Merkezi'nde Pat Dunlap ve Bruce Steinetz ekibe liderlik etti.^{Gereksinimler şunlardı} : vakumda işlevsellik, aşırı sıcaklık değişimlerine dayanıklılık, UV ışınlarına karşı direnç. Ve çok yapışkan olmamalıydı; aksi takdirde kenetlenme mekanizmasını bloke ederdi. Her bir halka, tek bir kalıpta, dikişsiz olarak döküldü, çünkü her birleşim noktası zayıf bir noktadır.

Malzeme: silikon kauçuk. NASA'nın teknik bir raporunda silikon kauçuğun, beklenen sıcaklık aralığında işlev gören, uzayda kullanıma uygun tek elastik sızdırmazlık malzemesi sınıfı olduğu belirtiliyor.⁷

Bir uzay aracı (Crew Dragon, Soyuz, Cygnus) ISS'ye her kenetlendiğinde, silikon bir halka mürettebatın solunum havasını uzayın vakumundan ayrı tutar.⁶

Daha da ötesi: Curiosity gezgini 2012'de Mars atmosferine girdiğinde, ısı kalkanı 2.000 santigrat derecenin üzerinde sıcaklıklara ulaştı. Fayanslar arasındaki derzler RTV 560 adı verilen bir silikon kauçukla kapatıldı. Dünya'da banyo fayanslarını kapatmak için kullanılan aynı malzeme, nükleer enerjili bir robotu yabancı bir atmosfere girerken bir arada tuttu. Perseverance gezgini 2021'de indiğinde, termal bataryaları Norveç'te üretilen ve başka bir gezegene inen Elkem'den yüksek saflıkta silikon içeriyordu.¹⁹

Peki ya Neil Armstrong'un uzay botları? Silikon tabanlı. İnsanlık tarihinin en ünlü ayak izi, 26 yıl önce "yapışkan bir karmaşa" olarak nitelendirilen bir malzemeden yapılmıştı.

VI. 73 saniye

28 Ocak 1986'da, Florida'da alışılmadık derecede soğuk bir sabah, Challenger uzay mekiği fırlatıldı. 73 saniye sonra parçalara ayrıldı. Yedi kişi hayatını kaybetti.

Teknik neden: Katı yakıtlı roket motoru bağlantılarındaki Viton florokarbon O-ringler soğukta elastikiyetlerini kaybetmişti.^Sıcak yanma gazları arızalı bağlantıdan sızdı. Dış yakıt tankı tutuştu.

Bu sadece malzeme kaynaklı bir arıza değildi. Ortak tasarım zayıflıkları, bilinen aşınma sorunları, yönetim baskısı ve açık mühendislik uyarılarına rağmen bu sıcaklıklarda fırlatma kararı gibi faktörlerin birleşimiydi. Rogers Komisyonu, soğuğun O-ringlerin dayanıklılığını önemli ölçüde azalttığını ve toparlanma sürelerini uzattığını belgeledi.^{8 9}

Silikonla ilgili bir makalede bu hikayenin ne işi var?

Cevap pek iç açıcı değil. Viton mükemmel bir yüksek sıcaklık kauçuğudur. Ancak soğukta sertleşir. Silikon kauçuk, eksi 60 dereceye kadar esnekliğini koruyan az sayıdaki elastomerden biridir; bu özellik, o Ocak sabahı eksik olan özellikti. SRB bağlantılarının özel koşulları altında silikonun daha iyi bir seçim olup olmayacağı ancak kapsamlı bir mühendislik analiziyle yanıtlanabilir. Ancak ders evrenseldir.

Sıcaklık, hava durumu değil, maddi bir parametredir. Ve yanlış bir kararın sonuçları geri döndürülemez olabilir.

VII. Barut Fıçısı

Artık jeopolitik bir boyut kazanıyor.

Çin, küresel silikon malzeme üretiminin yüzde 70'inden fazlasını kontrol ediyor. Bu oran neredeyse yüzde 80'e doğru ilerliyor.^¹¹ Önemli bir kısmı Sincan'dan geliyor. 2021 yılında, ABD Gümrük ve Sınır Koruma (CBP), zorla çalıştırmaya işaret eden bilgilere dayanarak, en büyük Çinli üreticiden gelen silika bazlı ürünlere karşı bir Serbest Bırakma Emri (Withhold Release Order) yayınladı.^¹²

Avrupa, dünyanın silikon metal üretiminin yüzde sekizinden daha azını gerçekleştiriyor. Ancak Avrupa sanayisi – otomotiv, tıp teknolojisi, elektronik, yenilenebilir enerjiler – tamamen ona bağımlı. AB buna tepki gösterdi: Kritik Hammaddeler Yasası, silikon metali lityum, kobalt ve nadir toprak elementleriyle aynı seviyede ^stratejik bir hammadde olarak listeliyor

İşte bu noktada Avrupa'nın kendi üretim üssü hayati önem kazanıyor. Elkem, Norveç'te Fiskaa, Thamshavn, Rana, Salten, Bremanger'de silikon eritme tesisleri ağı işletiyor ve bu tesisler büyük ölçüde Sam Eyde'nin 120 yıl önce kullandığı hidroelektrik enerjisiyle çalışıyor.^Wacker Chemie de burada bir eritme tesisi işletiyor ve bu tesis şirketin küresel talebinin yaklaşık dörtte birini karşılıyor. Bunlar, silikon üretiminin imkansız olduğu hammadde için Avrupa'nın en önemli tedarik hatlarıdır.

AB üyesi olmayan bir ülke olarak İsviçre, Kritik Hammaddeler Yasası kapsamına girmiyor. Ancak İsviçre sanayisi – hassas aletler, tıbbi teknoloji, saatler, otomotiv tedarikçileri – aynı derecede bu yasaya bağımlı.

Silisyumun istikrarlı ve sıkıcı bir emtia piyasası olduğunu düşünenler son yıllarda olup bitenlere dikkat etmemiş demektir. Silisyum metal fiyatları 2021'de yaklaşık %300 oranında fırladı. Bu durum her an tekrar yaşanabilir.

VIII. Paradoks

Burada tarih kendiyle çelişiyor. Ve işte tam da bu durum onu ​​güncel kılıyor.

Silikonlar, enerji dönüşümünün temel yapı taşlarıdır. Onlar olmadan güneş panelleri olmazdı; her modül birkaç yüz gram silikon kapsül içerir. Onlar olmadan verimli rüzgar türbinleri, elektrikli arabalar, LED aydınlatma ve enerji verimli bina cepheleri olmazdı.

Küresel Silikonlar Konseyi tarafından yapılan bir sektör araştırması, silikon ürünlerinin kullanımından elde edilen sera gazı tasarrufunun, üretim ve bertaraf süreçlerinden kaynaklanan emisyonlardan ortalama 14 kat daha yüksek olduğu sonucuna varmıştır. Metodolojinin incelenmeye dayanıp dayanmadığı tartışmalı ^{olsa da} , temel mantığı makul görünmektedir

Ancak.

Küresel silikon üretimi yaklaşık 3 milyon ton civarında ve yılda %5 ila %6 oranında artıyor. Peki, kürlenmiş silikon contalara 20 yıl sonra ne oluyor? Sökülen güneş panellerinden çıkan dolgu malzemelerine ne oluyor? Hurdaya ayrılmış bir arabanın motor bölmesindeki hortumlara ne oluyor?

Çöp depolama. Yakma. Silikon biyolojik olarak parçalanamaz; çevrede kalıcıdır ve kimyasal olarak geri dönüştürülen oranı düşük tek haneli yüzdelik dilimdedir. Silikon metalinin üretimi, çoğunlukla Çin'de kömürle çalışan elektrik ark fırınlarında 2000 santigrat derece sıcaklık gerektirir.

Yeşil dönüşümü mümkün kılan malzeme, kendi içinde bir döngü halinde dolaştırılamaz bile.

Avrupa'nın yanıtı iki yönden geliyor.

^Birincisi : daha temiz üretim. Norveç'in kuzeyindeki Rana'da, Elkem, ferrosilikon eritme tesisinde bir karbon yakalama pilot projesi yürütüyor; bu, tüm silikon endüstrisinde türünün ilk örneği. Tesis hidroelektrik enerjisiyle çalışıyor. Bu, ürünleri neredeyse diğer tüm endüstrilerin karbon ayak izini azaltan bir endüstrinin karbon ayak izini azaltma girişimidir.

İkinci olarak – ve asıl haber şu: Nisan 2025'te Lyon Üniversitesi ve CNRS'den araştırmacılar, Elkem Silicones ile birlikte Science. Bu galyum katalizli depolimerizasyon süreci, fırın kalıpları gibi yüksek oranda çapraz bağlı ürünler de dahil olmak üzere her türlü silikon atığını sadece 40 santigrat derecede temel klorosilan yapı taşlarına dönüştürüyor.^{^{15 16}}

2000 derece yerine 40 derece. Laboratuvarda %97 verim. Fırın tepsisinden tekrar monomere.

Çalışmanın ortak yazarlarından Elkem araştırmacısı Aurélie Boulegue-Mondière, Lyon yakınlarındaki Saint-Fons'ta bulunan "ATRiON" Ar-Ge merkezinde çalışmaktadır.^Bu , Rhône-Poulenc'in 1944'te Avrupa'da ilk silikon deneylerini gerçekleştirdiği yerle aynı konumdur. Pilot ölçeklendirme denemeleri, yine Lyon bölgesinde bulunan Chassieu'daki Activation'da devam etmektedir^.

Avrupa'daki ilk silikon deneylerinden seksen yıl sonra, aynı yerdeki araştırmacılar döngüyü tamamlamak için çalışıyorlar.

Eğer bu süreç endüstriyel ölçekte yaygınlaştırılırsa – ve Elkem'in bu işe sadece akademik ilgiyle dahil olmaması şartıyla – bu, silikonlar için gerçek anlamda döngüsel bir ekonomiye ulaşmanın ilk gerçekçi yolu olacaktır.

Çağımızın en önemli malzemeleri genellikle kimsenin konuşmadığı malzemelerdir. Bunun nedeni önemsiz olmaları değil, işlerini o kadar iyi yapmalarıdır ki görünmez hale gelirler.

Kaybolana kadar.

Kritik malzemelerle çalışan şirketler sadece bir tedarikçiden fazlasına ihtiyaç duyarlar. Malzeme seçimini anlayan bir ortağa ihtiyaçları vardır. SILITECH AG, DACH bölgesindeki endüstriyel müşterilerine silikon, yapıştırıcı, sızdırmazlık malzemesi ve yağlayıcı seçimi ve tedarikinde teknik olarak yetkin, pratik ve kendi deposundan destek vermektedir.

Kaynaklar

1. Pazar tahminleri, tanım ve zaman dilimine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Grand View Research, küresel silikon pazarının 2025 yılında yaklaşık 24,3 milyar ABD doları olacağını ve 2033 yılına kadar 37,3 milyar ABD dolarına ulaşacağını tahmin etmektedir. Diğer analistler (IMARC, Persistence Market Research) ise biraz farklı rakamlar vermektedir.
2. SAE Teknik Bildirisi (2024), seramikleştirilebilir silikon kauçuk kompozit levhalar ve bunların pil paketlerindeki termal kaçak yayılımı üzerindeki etkisi hakkındadır.
3. Lasker Vakfı: "Protez aort ve mitral kapaklar" – Albert Starr ve Lowell Edwards hakkındaki madde. laskerfoundation.org
4. Smithsonian Ulusal Amerikan Tarihi Müzesi: Starr-Edwards Kalp Kapakçığı, obje açıklaması. americanhistory.si.edu
5. NIH/PMC: “Starr-Edwards kalp kapağının geliştirilmesi” (1998). pmc.ncbi.nlm.nih.gov
6. NASA: “Özenle Mühürlenmiş – Soru-Cevap” (Kenetlenme Mühürleri, Pat Dunlap, Bruce Steinetz). nasa.gov
7. NASA Glenn Teknik Raporu (2010): Silikon kauçuk, beklenen sıcaklık aralığında uzayda kullanıma uygun tek elastik sızdırmazlık malzemesi sınıfıdır. ntrs.nasa.gov
8. NASA Rogers Komisyonu Raporu, Bölüm IV: O-Ring Esnekliğinin Sıcaklığa Bağımlılığı. nasa.gov
9. NASA Rogers Komisyonu Raporu, Bölüm VI: Katı Yakıtlı Roket İtici Bağlantılarının Tasarımı ve Malzemesi. nasa.gov
11. USGS Mineral Emtia Özetleri – Silikon (2024/2025): Çin'in küresel üretimdeki payı >%70 (2023), "neredeyse %80" (2024). pubs.usgs.gov
12. ABD Gümrük ve Sınır Koruma: Silika bazlı ürünlere karşı Serbest Bırakma Emri (2021). cbp.gov
13. AB Kritik Hammaddeler Yasası (2024), Ek I: Stratejik hammadde olarak “silikon metal”. eur-lex.europa.eu
14. Küresel Silikonlar Konseyi (2024): Silikon ürünlerinin yaşam döngüsü boyunca sera gazı dengesi üzerine sektörel çalışma.
15. Science (2025): 40 °C'de galyum katalizli silikon atıklarının depolimerizasyonu. Vũ, Boulegue-Mondière, Durand, Munsch ve diğerleri. science.org
16. CNRS Basın Bülteni (2025): "Evrensel geri dönüşüm süreci". cnrs.fr
17. Sam Eyde, 2 Ocak 1904'te Knut Tillberg ve İsveçli bankacılar Knut ve Marcus Wallenberg ile birlikte Elkem'i kurdu. Kaynaklar: Elkem 120. Yıldönümü (2024); Vikipedi: Sam Eyde.
18. Elkem Silicones şirketinin geçmişi: İlk silikon denemeleri 1944'te Saint-Fons'taki Rhône-Poulenc'te, RHODORSIL ise 1948'de yapıldı. elkem.com
19. Elkem'in 120. Yıldönümü (2024): Perseverance gezici aracının termal bataryalarında Elkem silikonu. prnewswire.co.uk
20. Elkem Silikon Ürünleri: Fiskaa, Thamshavn, Rana, Salten, Bremanger, Bjølvefossen, Herøya (NO) ve Grundartangi'deki (IS) izabe tesisleri. elkem.com
21. Elkem: Silikon endüstrisindeki ilk karbon yakalama pilot projesi Rana. elkem.com
22. Elkem (2025): Boulegue-Mondière, Ar-Ge Merkezi “ATRiON”, Saint-Fons; Pilot aktivasyonu test ediyor, Chassieu. elkem.com