Kimya daki Teknolojik Gelişmeler ve Önceliklerimiz Prof. Dr. Mustafa ERSOZ Selçuk Üniversitesi, Fen Fakültesi Dekanı S.Ü. İleri Teknoloji Araştırma ve Uygulama Merkezi Md. V. ersozm@gmail.com
Yeniye Doğru Her gün bir yerden göçmek ne iyi Her gün bir yere konmak ne güzel Bulanmadan, donmadan akmak ne hoş Dünle beraber gitti cancağızım Ne kadar söz varsa düne ait Şimdi yeni şeyler söylemek lazım Hz. Mevlana
http://fen.selcuk.edu.tr/kimya/index.html
Selcuk Universitesi 80.000 öğrenci, 2 ana kampus Kuruluş, 1975 22 fakültesi, 25 MYO, 6 enstitü, 24 Araştırma Merkezi,
Kimya Bölümü >650 öğrenci, >70 MSc ve PhD öğrenci, İkili eğitim Çift Diplomalı program, Biyokimya (Kimya seçmeli) Montana State Universitesi, 10 Prof. 4 Doç. 11 Yrd. Doç. 20 Arş. Gör., 5 Anabilim Dalı; Analitik, Biyokimya, Anrohanik, Organik, Fizikokimya
Uluslararası Ortak Çift Diplomalı Program Ortak PhD Program
Gelişmiş ülkelerde Kimya sanayisi (K.S.) sürükleyici sektördür, Diğer sektörlerde kimya teknolojisindeki gelişmelere dayanır K.S. De büyüme diğer sanayi sektörlerden daha yüksek K.S. De Ar-Ge ye ayrılan pay GSYİH ye göre daha yüksek Ülkemizde ise K.S. gelişmemiş, Ancak az sayıda küresel düzeyde rekabet edebilen tesisler mevcut Lojistik açıdan uygun yer teminindeki zorluklar ve bürokratik engeller, rekabet edebilir yapıda kimya tesisi kurulmasını engelliyor Mevcut K.S. potansiyelimiz düşük, teknoloji talebini karşılayamıyor Ekipman altyapısı düşük Ancak, bazı üniversitelerde teknolojik altyapılar Vizyon 2023, Kimya Panel Raporu
K.S. nin sektörlere göre dağılımı (CEFIC)
Ürünlerin K.S. deki oranı
2010 yılı; Toplam ithalat bütçesi : 80 milyar $ Kimyasal ara girdi ithalat bütçesi 20 milyar $
Vizyon 2023, Kimya Alanında Sanayi atılımını gerçekleştirmiş bir ekonomi çerçevesinde; Çevre/ekonomi dengesini koruyan Kendi teknolojisini oluşturan Sürdürülebilir Kimya sanayisi stratejini gerçekleştirmek DPT, Kalkınma Planı Türkiyenin 2023 de ilk 10 ekonomisi içinde Ulusal kimya sektörü stratejisi
Türkiye nin Bilimsel Gelişmeleri teknolojiye, üretime ve yüksek katma değerli ürünlere dönüştürme Refah ve yaşam kalitesini artırmak üzere, enerji, tarım, sağlık, ulaştırma, gıda, inşaat, elektronik, tekstil ve çevre alanlarında disiplinler arası Ar-Ge çalışmalarına öncülük etmek Devlet-Üniversite-Sanayi işbirliğinde Ar-Ge işbirliği ile gelişen teknolojileri ve ürünleri ülke ekonomisine kazandırmak Müşteri beklentilerini karşılayacak Yenilikçi süreç ve ürün teknolojileri geliştiren İş sağlığı ve iş güvenliği Hammadde, enerji ve işgücü verimliliği yüksek İhracatı ve ve doğrudan sermaye yatırımlarıyla küreselleşen dünya ekonomisinden yüksek düzeyde pay alan *Kimya sanayisi, dünya kimya sanayisi arasında yer alabilir Vizyon 2023, Kimya Panel Raporu
K.S. De Ar Ge; K.S. Gelişmiş ülkelerde, ABD, %6,9 Japonya, %5,8 AB, %4,9 (AB ortalaması, D, F, I, S, UK, B, NL) Ar Ge sonucu K.S. İleri teknoloji ürünü ithalatı, 3,1 Milyar ile AB dışında Akdeniz ülkeleri arasında ilk sırada yer almaktayız Ar Ge sonucu ihracatımız, 158 milyon
Hemen Yapılması Gereken İşlemler; Sektörün dezavantajlardan kurtarılması ve ekonomik boyutta yatırımların özendirilmesi; Bürokratik engellerin azaltılması (gelişmiş ülkelerle eşdeğer kolaylıklar sağlanmalı.) Organize Kimya Sanayi Bölgelerinin oluşturulması (Güçlü ağ yapısı, Ar-Ge ve Yenilik bilinci, Tedarik zinciri, Üçlü Sorumluluk çevre-sağlık-güvenlik ) Dünya ölçeğinde yeni petrokimya ve kimya komplekslerinin oluşturulması (hammadde dışa bağımlılığını, rekabet dezavantajlarını ortadan kaldırmak vs)
Kimya alanında Rekabetçilik için Ar-Ge merkezlerinin oluşturulması AB Çerçeve programları tematik alanlarındaki çalışma konularına yönelme Alternatif hammadde kullanan kimyasal sentez teknolojileri Organik, inorganik ve kompozit malzeme teknolojileri Sürdürülebilir rekabet avantajına yönelik esnek üretim teknolojileri Alternatif enerji kaynaklarına yönelik teknolojiler
HEDEF TEKNOLOJİLER 1. Kimyasal Sentez Teknolojileri a. Katalizör teknolojileri (aktivitesi, yüksek, etkin, seçici, moleküler düzeyde, enzimatik vb) b. Biyoteknoloji c. Kombinatoryal kimya ve yüksek çıktılı tarama teknolojileri
2. Malzeme Teknolojileri Yüksek performanslı organik, inorganik ve kompozit malzeme üretim yöntemlerinin geliştirilmesi; a. İnce film ve tek kristal teknolojileri b. Polimer teknolojileri c. Kristalleştirme teknolojileri d. Nanoteknoloji e. Yüzey ve arayüzey teknolojileri
3. Süreç Bilimi ve Teknolojileri a. Süreç tasarımı teknolojileri (Yüksek verimlilikte, sürdürülebilir, çevre dostu süreç ve sistemlerin geliştirilmesi) b. Ayırma teknolojileri c. Süreç denetimi teknolojileri (Alternatif enerji talebine yönelik ürün, süreç ve yöntemlerin geliştirilmesi ) Ayrıca, hızlı, kompakt (process intensification) ve ürün değişikliğine elverişli üretim süreçlerini kullanan esnek üretime elverişli fabrikaların kurulması
4. Bilişim Teknolojileri a. Bilgisayar destekli süreç tasarımı teknolojileri b. Bilgisayar destekli ürün tasarımı teknolojileri c. Moleküler simülasyon
5. Kimyasal Ölçüm Teknolojileri 6. Tedarik Zinciri Yönetimi
KİMYA SEKTÖRÜNÜN HEDEFLERİ Dünya ile rekabet edebilecek öncelikli kimya alt sektörlerinin ve ilgili ürünlerinin belirlenmesi ve bu sektörlere/bu ürünlerin üretimlerine Ar Ge yatırım ve desteklerinde öncelik verilmesi, Sn. Ali Babacan a sunulan Kimya Sektörü Stratejik Plan Raporu nda Ar Ge ve İnovasyon Hedefleri ve Gerçekleşme Süreci başlığı altında yer alan, ayrıca VII.Ulusal Kimya Sanayi Kongresi Ar Ge İnovasyon Çalışma Grubunun önerdiği hedefler
Kimya Alanında Ulusal Önceliklerimiz; Yerli Hammadde ve bilgiye dayalı üretim İleri teknolojik malzemelerin üretimi Polimer yapı esaslı ürünlerde uluslar arası düzeyde Pazar payının artması Öz kaynakların değerlendirilmesi (bor) Bor ürünleri üretim merkezi haline gelmesi Ar Ge birimlerimizn akreditasyonu Ulusal boyutta işbrilikler Sanayinin Ar Ge çalışmalarına desteğin artması
KİMYA SEKTÖRÜNDE GELECEK STRATEJİSİ Temiz üretim Verimlilik Düşük karbonlu kalkınma Sürdürülebilir iş alanı Ekonomik büyüme Hayat kalitesini artırma Teknoloji geliştirme Ticarileştirme
K. S. nin uluslararası piyasada rekabet edebilmesi için; daha ucuza üreten daha az enerji tüketen daha kaliteli ürün üreten özgün teknolojisi ulusal olan süreçleri geliştirmesi gerekir.
Uzun Vadeli Gelişmenin Temel Amaçları ve Stratejisi İhracata dönük, Teknoloji yoğun, Katma değeri yüksek, Uluslararası standartlara uygun ve Yerel kaynakları harekete geçiren bir Üretim Yapısı hedeflenmektedir.
Nanoteknolojinin Bilim Alanları
Nanoteknolojinin Uygulama Alanları Günümüzde Nanoteknolojiyle uğraşan Kimya, Fizik, Malzeme bilimi ve Moleküler Biyoloji gibi bilim alanlarının yanı sıra bu teknolojinin şu anda net bir kullanım alanı bulunmuyor. Nanoteknolojinin değişik malzemeler sentezleme konusunda kanıtlanan gücü, araştırmacılara nano ölçeklerde pek çok malzemenin biçimini ve boyutlarını kontrol etme olanağı sağladı. Nanoelektronik Moleküler elektronik Bilgisayar mimarlığı Monte etme ve uygulamaları Sensörler Hayati keşifler Güvenli insan sağlığı Sağlığın devamlılığı Yapısal Materyaller Bileşikler Çok fonksiyonlu bileşikler İyileştirilmiş bileşikler
NANOTEKNOLOJİNİN KULLANIM ALANLARI -Malzeme ve İmalat Sektörü -Nano Elektronik ve Bilgisayar Teknolojileri -Tıp vesağlık Sektörü -Havacılık veuzayaraştırmaları -Çevre ve Enerji -Biyoteknoloji ve Tarım -Savunma Sektörü
KİMYA-NANOTEKNOLOJİK ÇALIŞMALAR, ÖRNEKLER NANOTÜPLER Çelikten 10 kat daha güçlü ve 6 kat daha hafif yapılar
HİDROJEN DEPOLAMA Geçiş elementleri (Pt, Pd, Ti, V,...) ile işlevleştirilen nanotüpler ve moleküllere çok yüksek kapasitede hidrojen depolanabileceği gösterilmiştir. Geleceğin otomobillerinde kullanılacak verimli yakıt hücreleri ve katalizörlerin tasarımında kullanılması düşünülmektedir.
Ti kaplanmış karbon nanotüplerde yüksek verimli hidrojen depolama Etilen-Ti komplekslerinde hidrojen depolama:%14.4
NANOMALZEMELER: SU VE KİR TUTMAYAN YÜZEYLER Yosun ve deniz hayvanlarının tutunamadığı boyalar ve yüzeyler Audi Allroad Quattro 2006 Ön cam ve yan aynalar için, suyu ve kiri iten çok ince bir filmler
Çizilmeye karşı etkili ve parlak boya Su itici, kir tutmayan, kolay temizlenen ayna ve camlar Nanofiltreli klima
Kimya Nanoteknolojinin gıda bilimi ve teknolojisindeki uygulama matriksi
MİNYATÜRİZASYON Mini gaz sensörleri Sürtünmesiz yüzeyler
Kimya Nanoteknoloji, çalıştığı konular Nano kablolar ve karbon nanotüpler, (yeni değerler üretimi, enerji depolaması, nano kabloların elektriği titreşime çevirmesi, nano kablolar da ışıktan güç üretimi) Karbon nanotüpler, ucuz güneş pili materyallerinden daha fazla güç elde etmek için faydalı olabilecek. Nanoteknoloji pillerdeki büyük gelişmede de etkili. (Fiber teller güneşten enerji toplayıp, elektriğe çevirip, kullanılana kadar depolaması) Nesneleri görünmez yapmak Esnek, hareket kabiliyeti yüksek, bükülebilir elektronik ürünler (Bir firma bükülebilir monitör cihazı projesini hazırlayıp, piyasaya sürmesi bekleniyor. Daha da ince bellekler: Yapışkan materyaller: (Üstünde çalışılan bu materyallerle bir kertenkele gibi duvarda yürümek mümkün olabilecek) Koruyucu materyaller:
Kimya Nanoteknolojik ürünlerden bazı örnekler: Nanotüplerin kullanıldığı Babolat tenis raketleri Nanomalzemeler kullanılarak üretilen tenis topları (Wilson Double Core) Olimpik kayak takımlarının kullandıkları Nanowax Cerax (Nanogate) kayak cilası Nanokaplamaların kullanıldığı Duravit (Nanogate) lavabo ve tuvaletler Tıbbi görüntüleme alanında kullanılan Evidots (Evident) Donanma gemilerinin omurgalarında kullanılan Nanox (Inframat) seramik nano kaplamalar GMC Nanocomposite (Southern Clay) araç basamağı Kozmetikte kullanılan L Oreal nano kapsüller TiO2 nanoparçacıklar kullanan Nucelle güneş koruma kremi (Nanophase) Nano kaplamaları kullanan Maui Jim (Nanofilm) güneş gözlükleri Moleküler tekstil kaplamalarını kullanan Eddie Bauer pantolonlar (Nano Tex) GAP, Old Navy ve Clairborne (Nano Tex) gömlekler
Hedeflenen Ar Ge Modeli ENSTİTÜ ARAŞTIRMA KURUMLARI ÜNİVERSİTELER SANAYİ TOPLUM DEVLET
AR GE MEVZUATI 4691 Sayılı Teknoloji Geliştirme Bölgeleri Kanunu 5520 Sayılı Kurumlar Vergisi Kanunundaki AR GE İndirimleri, 5746 Sayılı Araştırma ve Geliştirme Faaliyetlerinin Desteklenmesine İlişkin Kanun
AR GE DESTEKLERİ TEYDEB SANTEZ KOSGEB TEKMER Uluslararası projeler (AB FP7 Euroka vb) 58
Ar Ge Merkezleri Özel sektör ve ilgili diğer kurumlarla işbirliği, 7/24 çalışma düzeni Ar Ge çalışmalarında üniversitelerde tek mesai ile çalışılan modelden 3 vardiyalı sanayi modeline geçişin gerçekleştirilmesi Araştırma alt yapılarının oluşturulması İhtisaslaşmış uygulama ve araştırma merkezlerinin oluşturulması
ÖNERİLER* Yenilikçi düşüncelere fırsat verilmesi Sorunları ortaklaşa ele alma fırsatlarının oluşturulması Üniversitelerin bir arada olduğu Networklar kurulması Üniversitelerde ticarileştirme ofisleri kurulması Yeşil Okullar, şampiyon inovasyon projesi vb farklı inovatif programların yapılandırılması *TOBB Kimya Meclisi, Ar Ge İnovasyon Alt komitesi
ÖNERİLER* Üniversitelerde sanayicilerin, sorunlarını Ar Ge ye yönlendirecek temas noktaları (Sanayi Ar Ge Ofisi) kurulması ve sanayicinin ulaşmasının sağlanması; bu ofisler aracılığı ile üniversitelerde yapılan lisans (bitirme ödevi)/ lisansüstü çalışmalarının konularında sanayinin kendi gereksinimine göre talepte ve teşvikte bulunabilmesi (Ne üretelim, ne araştıralım?), *TOBB Kimya Meclisi, Ar Ge İnovasyon Alt komitesi
ÖNERİLER* Ar Ge Çalışmaları özel sektörler ile paylaşılmalı Araştırma laboratuarları teknokentler sanayi destekli kurulmalı Anadolu illerindeki Araştırma merkezleri ve Büyük illerdeki merkez sorunları farklı ele alınmalı Farkındalık projeleri hazırlanmalı Sanayinin ve üniversite Ar Ge altyapılarının karşılıklı olarak birbirlerinin kullanımına açılmasının sağlanması, *TOBB Kimya Meclisi, Ar Ge İnovasyon Alt komitesi
ÖNERİLER* Yurt dışında Ar Ge ateşelikleri oluşturulmalı Ar Ge merkezlerinin etkinliği artırılmalı (web siteleri oluşturulmalı ve açık kapı günleri olmalı vb) Teknoloji geliştirme merkezleri ve Ar Ge merkezleri kamu ile birlikte şirketleştirilme ihtimali değerlendirilmeli *TOBB Kimya Meclisi, Ar Ge İnovasyon Alt komitesi
ÖNERİLER Türk Kimya Sanayisinde yerli hammadde kaynaklarına dayalı yüksek katma değerli ürün üretimine yönelik Ar Ge faaliyetlerinin ve Araştırmacı İnsangücü yetiştirilmesi teşvik edilmesi ve desteklenmesi, Üniversitelerin fen ve mühendislik bilimlerindeki akademik yükseltmelerde; öğretim elemanlarının teknolojik çalışmalarının (uygulama projesi, patent vb.) ve ulusal sanayimize yaptığı hizmet ve katkılarının (danışmanlık, Ar Ge proje elemanı yöneticisi vb.) değerlendirmeye alınması ve bunun teşvik edilmesi, hatta bazı gelişmiş ülkelerde olduğu gibi gereklilik haline getirilmesi, *TOBB Kimya Meclisi, Ar Ge İnovasyon Alt komitesi
Altyapı NMR Thermal Analysis Systems
LB Nanoparticle size Analyzer AFM Contact angle system GC MS LC MS
Contra AA Graphite Furn. AAS
Membrane Technology Appl. Membrane Modules: Plate&Frame Spiral Wound Ceramic Modules MF, UF, NF and RO
Ar Ge Merkezi Laboratuarı ICP-MS LASER ABLATION Direct analysis of samles with laser ablation. <0.1 ppt sensitivity for most of elements
SEM EDS anaylysis 3 nm resolution, high and low vacuum imagining
AFM SNOM
ESR U HPLC Dental Lazer
THIN FILM & ELECTRONIC DEVICE LABS Metal evaporation system with 0.1 angstrom sensitivity Spin Coater, 10.000 rpm maximum.
THIN FILM & ELECTRONIC DEVICE LABS Keithley sourcemeter Luminesance raman detector Color analysis (CIE) integrating sphere Research: Solar Cells, Organic and hybrid Light Emitting diodes, organic field effect transistor, sensors etc.
CHEMISTRY LABS
Establishment of Science Center in Konya TUBITAK Konya Metropolitan Municipality, 2008 2012
FP7 LAMAND Large Area Molecular Architecture for Nanodevices 2010 2013, Budget 3.5 M COST D43 Colloid and Interface Scince for Nanotechnology MC Member COST 637 Metals and Related Substances in Drinking Water WG Chair, COST D36 Structure performance relationships at the surface of functional materials, Molecular Catalysis and Photocatalysis at Soft Interfaces: Towards chemical fuel cells WG Member, Joint PhD. program liquid/liquid interfaces with EPFL (Laboratorie d Electrochimie Physique et Analytique), Switzerland, PROJECTS Establishment of Research and Development infrastructure of Selcuk University DPT 2009K121080 Integrated Program Of Research & Development Profession For Youth CFCU/TR 0602.03/02/588
Proposal Title: Large Area Molecularly Assembled Nanopatterns for Devices (LAMAND) NMP 2009 1.2 2 Molecular factory: manufacturing objects with predictable and controllable properties.
IWA Specialist Group on Metals and Related Substances in Drinking Water Best Practice Guide on Metals Removal By Treatment Edited by Prof. Dr Mustafa Ersoz Dr. Lisa Barrott 83
Physical Chemistry Surface patterning & Functionalisation Membrane Technology (removal/recovery, RO/UF/NF-hybride processes, ACM, PIMs, SLMs) Microporous polymeric materials Nanoparticles Electrochemistry (ITIES) Hydrogen Evolution at Liquid Liquid Interfaces, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1 5 Hot Article Proton Coupled Oxygen Reduction at Liquid Liquid Interfaces Catalyzed by Cobalt Porphine, J. AM. CHEM. SOC. 2009, 131, 13453 13459 9 13453 Microcontact Printingof DNA Surfactant Arrays of Solid Substrates, J.Mater.Chemistry, 10 (2003) 3044.
Hayal gücü bilgiden daha önemlidir. Albert EINSTEIN
TEŞEKKÜRLER