Polivinil Klorür

Polivinil klorür (PVC), –CH₂–CHCl– tekrarlayan yapısal birimine sahip vinil klorür monomerinin serbest radikal polimerizasyonu ile oluşturulan sentetik bir termoplastik polimerdir.^[1]^[2] Malzeme, yüksek kimyasal direnç, dayanıklılık ve çok yönlülük sergileyerek, plastikleştiriciler ve stabilizatörlerin eklenmesiyle sert veya esnek formlarda işlenmesine olanak tanır.^[1] İlk olarak 1830’larda saf olmayan bir formda sentezlenen ve 1872’de bağımsız olarak gözlemlenen PVC, araştırmacıların polimerizasyonunu kontrol etme ve trikrezil fosfat gibi katkı maddeleri kullanarak kırılganlığını azaltma yöntemleri geliştirdiği 1920’lere kadar pratik kullanımdan uzak kalmıştır.^[3] Ticari üretim, Waldo Semon’un B.F. Goodrich’te plastikleştirilmiş PVC için aldığı 1926 tarihli patenti gibi inovasyonlarla 1930’larda başlamış ve yaygın benimsenmeyi sağlamıştır.^[4]

PVC, düşük maliyeti, klor içeriğinden kaynaklanan alev geciktiriciliği ve mekanik mukavemeti nedeniyle inşaat (örneğin borular, pencere çerçeveleri ve çatı kaplamaları), ambalaj, elektrik yalıtımı ve tıbbi cihazlardaki uygulamalarıyla küresel olarak en çok üretilen sentetik polimerler arasında yer almaktadır.^[5] Sert, plastikleştirilmemiş PVC tesisat ve yapısal kullanımlarda baskınken; genellikle ftalat esterleri içeren esnek varyantlar, zemin kaplamaları, hortumlar ve tüketim mallarında hizmet vermektedir.^[6] Üretimi, basınç altında vinil klorür gazının süspansiyon veya emülsiyon polimerizasyonunu içerir ve işlenebilirliği ile performansı artırmak için katkı maddeleriyle harmanlanan beyaz bir toz elde edilir.^[7]

PVC’nin stabilitesi uzun ömürlülüğüne ve belirli formlarda geri dönüştürülebilirliğine katkıda bulunsa da, bilinen bir insan karaciğer kanserojeni olan kalıntı vinil klorür monomerinin kanserojenliği ve üreme/gelişimsel toksisite ile bağlantılı ftalatlar gibi katkı maddelerinin sızma potansiyeli ve ayrıca yakma veya bozunma sırasındaki çevresel kalıcılığı nedeniyle tartışmalar ortaya çıkmaktadır.^[8]^[9]^[10] Üretim süreçleri, 1970’lerde işçi risklerinin tanınmasından bu yana güvenliği artırmıştır; ancak klor bazlı imalattan kaynaklanan dioksin emisyonları ve mikroplastik katkıları dahil olmak üzere yaşam döngüsü etkileri üzerine tartışmalar devam etmekte, bu da düzenleyici incelemeleri ve hassas uygulamalarda ikame çabalarını teşvik etmektedir.^[11]^[7]

Tarihçe

Keşif ve İlk Araştırmalar

1835 yılında Fransız kimyager Henri Victor Regnault, etileni klor gazı ile reaksiyona sokarak vinil klorürü sentezledi ve güneş ışığına maruz kaldığında katı beyaz bir maddeye polimerleşmesini gözlemleyerek, polivinil klorür (PVC) oluşumunun kaydedilen ilk örneğini işaretledi.^[12] Bu tesadüfi keşif, monomeri karakterize etmeyi amaçlayan deneyler sırasında meydana geldi; güneş ışığı, vinil klorür moleküllerinin karbon-karbon bağları yoluyla bağlanarak uzun polimer zincirleri oluşturduğu serbest radikal polimerizasyon mekanizması için bir başlatıcı görevi gördü.^[13] Regnault, ürünün yaygın çözücülerdeki çözünmezliğini not etti, ancak kırılgan, toz halindeki malzemenin işlenmesi zor olduğu için daha fazla uygulama veya mekanik detay üzerinde durmadı.^[14]

Yaklaşık kırk yıl sonra, 1872’de Alman kimyager Eugen Baumann, güneş ışığına maruz kalan vinil klorür gazı içeren kapalı bir cam tüp içinde beyaz katı bir kalıntı bularak benzer koşullar altında PVC oluşumunu bağımsız olarak gözlemledi.^[15] Baumann’ın deneyleri Regnault’un önceki bulgusunu doğruladı ve polimerizasyonu, zincir büyümesini yayabilen radikaller üreten fotokimyasal başlatmaya bağladı; ancak süreç, zayıf termal stabilite ve işlenebilirlik nedeniyle pratik kullanım için uygun olmayan tutarsız, kırılgan polimerler verdi.^[16] Bu gözlemler, ışık kaynaklı homolitik bölünme ile başlatılan reaksiyonun radikal doğasını vurguladı, ancak moleküler ağırlık veya mikroyapı üzerinde kontrol eksikliği, kolayca bozunan veya renk değiştiren malzemelerle sonuçlandı.^[13]

20. yüzyılın başlarındaki araştırmalar, Alman kimyager Fritz Klatte’nin vinil klorürü kontrollü koşullar altında polimerize etmek için güneş ışığı veya peroksitler gibi kimyasal başlatıcılar kullanan bir süreci 1913’te patentlemesiyle bu bulguları ilerletti.^[13] Klatte’nin yaklaşımı, vinil klorür monomerlerine eklenen radikaller oluşturmak için ayrışan ve sonlanmaya kadar zincirleri yayan peroksit kaynaklı serbest radikal başlatmayı vurguladı; ancak elde edilen PVC, katkı maddeleri olmadan şekillendirilmesi zor, sert ve kırılgan bir reçine olarak kaldı.^[17] Bu çalışma, düzensiz klor yerleşimlerinin sertliğine katkıda bulunduğu ve çözünürlüğü sınırladığı PVC’nin ataktik mikroyapısını anlamak için zemin hazırladı ve sıcaklık ve başlatıcı konsantrasyonu gibi reaksiyon parametrelerinin ampirik olarak iyileştirilmesi gerekliliğinin altını çizdi.^[18]

Ticarileştirme ve Genişleme

1926’da B.F. Goodrich Şirketi’nde kimyager olan Waldo L. Semon, kauçuğu metale bağlamak için bir yapıştırıcı geliştirmeye çalışırken polivinil klorür (PVC) ile deneyler yapmaya başladı. Bu çalışmalar, trikrezil fosfat gibi çözücülerin eklenmesiyle kırılgan polimeri esnek ve ticari olarak uygulanabilir hale getiren plastikleştirilmiş PVC’nin tesadüfen keşfedilmesine yol açtı.^[19] 1933 yılına gelindiğinde, Semon ve B.F. Goodrich, PVC’yi ftalatlar gibi katkı maddeleriyle harmanlayan formülasyonların patentini alarak, esnek boru ve kaplamalı kumaşlar gibi erken dönem uygulamalarında kullanımını sağladı ve laboratuvar malzemesinden ilk endüstriyel ürüne geçişi işaret etti.^[20] Eş zamanlı olarak Union Carbide, 1929’da vinil klorür monomerinin ve 1931’de PVC reçinesinin (Vinylite markasıyla) ticari üretimine öncülük ederek ilk büyük ölçekli imalat süreçlerini kurdu ve kaplamalar ve yapıştırıcılar alanındaki gelişmekte olan pazarlar için malzeme tedarik etti.

II. Dünya Savaşı’ndan önce PVC, işleme zorlukları ve doğal kauçuktan gelen rekabet nedeniyle niş bir malzeme olarak kaldı; ancak savaş zamanı kauçuk kıtlığı, askeri ekipmanlar (ABD Donanma gemileri dahil) için tel yalıtımı, kablo kaplamaları ve su geçirmez teçhizat gibi uygulamalarda ikame olarak hızlı bir şekilde benimsenmesini katalize etti.^[21] Bu talep artışı, PVC’nin kimyasal direnci, alev geciktiriciliği ve kıt doğal alternatiflere göre daha düşük maliyetinin savunma sektörlerinde yerleşmesini sağlaması ve savaş sonrası ölçeklenebilirlik için zemin hazırlamasıyla 1940’ların başında ABD üretim artışlarını teşvik etti.^[22]^[23]

Savaşı takiben, 1950’lerde yeni tesislerin küresel olarak çoğalması ve formülasyonların tüketici ve inşaat kullanımları için çok yönlülüğü geliştirmesiyle üretim hacimleri çarpıcı bir şekilde genişledi. PVC, ham madde bolluğu (klor ve etilen) ve katkı maddeleri yoluyla uyarlanabilirlik gibi ekonomik avantajlar sayesinde alternatifleri geride bıraktı.^[24] 1970’lere gelindiğinde, yıllık küresel çıktı milyonlarca metrik tona ulaştı; altyapı patlamaları ve borulama, zemin kaplama ve ambalajlamada daha maliyetli malzemelerin yerini alması, erken dönem ölçeklenebilirlik engellerine rağmen PVC’nin endüstriyel bir temel taşı olarak rolünü sağlamlaştırdı.^[25]

Kimyasal Yapı ve Sentez

Vinil Klorür Monomeri

Kimyasal olarak H₂C=CHCl veya C₂H₃Cl olarak gösterilen vinil klorür monomeri (VCM), standart sıcaklık ve basınçta renksiz bir gazdır; moleküler ağırlığı 62.5 g/mol ve kaynama noktası -13.4 °C’dir.^[26]^[27] 3000 ppm üzerindeki konsantrasyonlarda algılanabilen hafif, tatlı bir kokuya sahiptir ve havada %3.6 alt patlama sınırı ile %33 üst patlama sınırı arasında oldukça yanıcıdır.^[28]^[29] Bileşiğin vinil işlevselliği onu reaktif kılar; özellikle katılma reaksiyonlarına ve uygun koşullar altında polimerizasyona karşı hassastır, ancak 0 °C’nin altındaki kontrollü depolamada stabil kalır.^[30]^[31]

VCM’nin endüstriyel sentezi, ağırlıklı olarak etilen yolunu kullanır. Bu yol, etilenin doğrudan klorlanması ile 1,2-dikloroetan (EDC) ara maddesini üretmek için oksijen bazlı oksiklorinasyonu entegre eder ve ardından EDC’nin 500–550 °C’de termal pirolizi ile VCM elde edilir ve HCl geri dönüşüm için rejenere edilir.^[32] 1958’den itibaren büyük ölçekte ticarileştirilen bu dengeli süreç, klor yan ürünlerini kullanmadaki verimliliği ve alternatiflere kıyasla daha düşük hammadde maliyetleri nedeniyle 1970’lerde hakimiyet kazanmıştır.^[33] Etilen geçişinden önce yaygın olarak kullanılan cıva klorür katalizörlü asetilen hidroklorinasyonu (C₂H₂ + HCl → H₂C=CHCl) yöntemi, asetilenin maliyeti ve katalizör toksisitesi nedeniyle 2000 yılına gelindiğinde küresel kapasitenin %5’inden azını temsil ediyordu.^[34]

Üretim, tarihsel olarak asetilen işleminde cıva içeren katalizörlere dayanıyordu, bu da düzenleyici aşamalı kaldırmaları teşvik etti; örneğin, Avrupa Birliği (AB) 2017/852 sayılı Tüzük uyarınca 1 Ocak 2022’ye kadar durdurulmasını zorunlu kıldı ve Cıva Minamata Sözleşmesi kapsamındaki küresel çabalar VCM üretiminde elemeyi hedefledi.^[35]^[36] Eski süreçlerin 2010’lara kadar devam ettiği Çin gibi bölgelerde, bu kısıtlamalara uymak için kalıntı asetilen yolları için altın veya platin bazlı katalizörler gibi daha temiz alternatifler geliştirilmiştir.^[37]

VCM, Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC) tarafından Grup 1 kanserojen olarak sınıflandırılmıştır ve mesleki maruziyeti karaciğer anjiyosarkomu ile ilişkilendiren yeterli kanıt bulunmaktadır; bu durum ilk olarak 1970’lerde 1000 ppm’i aşan maruziyet seviyelerinde polimerizasyon işçileri arasındaki kümelerde belgelenmiştir.^[38]^[39] Mekanizma, hepatik DNA’ya zarar veren reaktif epoksitlere metabolik biyoaktivasyonu içerir ve kümülatif dozların 1000 ppm-yılı aştığı durumlarda hepatosellüler karsinom ile de ilişkilidir.^[8] ABD Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA) tarafından uygulanan mevcut mesleki maruziyet sınırları, ortalamaları 8 saat boyunca 1 ppm ve zirveleri 15 dakika boyunca 5 ppm ile sınırlandırarak mühendislik kontrolleri ve izleme yoluyla görülme sıklığını azaltmaktadır.^[40]^[41]

Polimerizasyon Mekanizmaları

Polivinil klorür (PVC), başlatma, yayılma ve sonlanma adımlarını içeren vinil klorür monomerinin (VCM) serbest radikal zincir büyüme polimerizasyonu yoluyla üretilir.^[42] Başlatma aşamasında, lauroil peroksit gibi organik peroksitler veya azobisisobutirolnitril gibi azo bileşikleri, 40°C ile 70°C arasındaki sıcaklıklarda termal olarak ayrılarak birincil radikaller üretir; bunlar bir klor atomunu soyutlar veya doğrudan VCM çift bağına eklenerek bir monomer radikali oluşturur.^[43] Yayılma, VCM moleküllerinin büyüyen radikal zincire ardışık olarak eklenmesiyle, esas olarak “baştan-kuyruğa” (head-to-tail) şeklinde ilerler ve karakteristik –CH₂–CHCl– tekrarlayan birimiyle sonuçlanır.^[44]

Serbest radikal mekanizması, kiral karbonda seçici olmayan ekleme nedeniyle stereorregüler konfigürasyondan yoksun, ağırlıklı olarak ataktik PVC verir ve amorf bir mikroyapıya yol açar.^[44] Sonlanma, radikal birleşmesi veya orantısızlaşma yoluyla meydana gelir ve zincir uzunluğunu sınırlar.^[42] Moleküler ağırlık, temel olarak polimerizasyon sıcaklığı ve başlatıcı konsantrasyonu ile kontrol edilir; daha yüksek sıcaklıklar, yayılmaya kıyasla radikal bozunma ve sonlanma oranlarını hızlandırarak ortalama moleküler ağırlığı (Mw) düşürürken, daha düşük sıcaklıklar daha uzun zincirleri destekler.^[43]

Bu mekanizma süspansiyon, emülsiyon, kütle veya çözelti süreçlerinde uygulanır; alilik radikallerden kaçınan başlatıcı seçimi yoluyla dallanmayı en aza indirmek için serbest radikal başlatma varyantlar arasında ortaktır.^[45] VCM damlacıklarını su içinde dağıtan süspansiyon polimerizasyonu, daha fazla işlemeye uygun gözenekli boncuklar üretir, ancak temel kinetik radikal katılma tarafından yönetilmeye devam eder.^[44]

Mikroyapısal Varyasyonlar

Serbest radikal polimerizasyonu yoluyla sentezlenen Polivinil klorür (PVC), polimer zinciri boyunca düzensiz stereokimyasal konfigürasyonlarla karakterize edilen ağırlıklı olarak ataktik bir mikroyapıya sahiptir; ticari kaliteler tipik olarak heterotaktik ve minör izotaktik segmentler arasında yaklaşık %55 sindiyotaktik ikililer ve daha kısa sindiyotaktik diziler sergiler.^[46] Bu ataktik yapı PVC’yi büyük ölçüde amorf kılar, ancak sert formülasyonlar, tavlama gibi tam izotaktik veya sindiyotaktik düzenlilik sağlamadan zincir paketlenmesini artıran belirli işleme koşulları altında sindiyotaktik dizilerin yerel olarak sıralanmasından kaynaklanan sınırlı kristallik (genellikle %5-10) geliştirebilir.^[47] Polimerizasyon mekanizmasının sindiyotaktik eklemeyi desteklemesi nedeniyle daha nadir görülen izotaktik kusurlar, genel yapıya minimum katkıda bulunur ancak mevcut olduğunda yerel zincir hareketliliğini etkileyebilir.^[48]

Dallanma ve baştan-başa (head-to-head) bağlantılar gibi zincir düzensizlikleri, temel olarak polimerizasyon sırasında monomere zincir transferi veya molekül içi “ısırma” (backbiting) reaksiyonlarından kaynaklanır. Bu durum kısa dallara (örneğin klorometil yan grupları) ve ara sıra uzun dallara yol açar; yüksek kaliteli reçineler, optimal işlenebilirliği sağlamak için 1.000 vinil klorür birimi başına 5’ten az kusur barındırır.^[48] ^[49] Alilik klorinasyon veya yeniden düzenleme yoluyla oluşan baştan-başa kusurlar, düzenli baştan-kuyruğa yayılmayı bozar ve bu yapısal anomaliler homojen zincir dolanıklığını engelleyip düzensiz stres dağılımını teşvik ettiğinden, azaltılmış termal stabilite ve artmış erime viskozitesi ile ilişkilidir.^[50] Bu tür kusurlar, camsı geçiş sıcaklığını (Tg) kusursuz ataktik zincirler için ~80°C taban çizgisinin biraz üzerine çıkararak, segmental hareketi sınırlayarak plastikleştirilmemiş PVC’deki doğal kırılganlığı şiddetlendirir.^[51]

Nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi, özellikle ¹H ve ¹³C NMR, taktisite ve kusur konsantrasyonlarını ölçmek için birincil analitik araç olarak hizmet eder; metilen ve metin rezonanslarını çözümleyerek sindiyotaktik (rr), heterotaktik (mr) ve izotaktik (mm) üçlüleri ile dallanmış karbonlardan gelen sinyaller gibi kusura özgü sinyalleri ayırt eder.^[48] ^[52] Endüstriyel üretime hakim olan süspansiyon polimerize PVC’de, parçacık mikroyapısı polimerizasyon sırasında monomer-polimer fazlarının ayrılmasından kaynaklanan hiyerarşik gözenekliliğe (0.3-0.6 mL/g) sahiptir; bu durum artan iç yüzey alanı ve difüzyon yolları nedeniyle plastikleştiriciler gibi katkı maddelerinin emilimini ampirik olarak artırır.^[53] ^[54] Sıcaklık ve başlatıcı türü gibi polimerizasyon değişkenlerinden etkilenen bu gözeneklilik, içsel zincir taktisitesini değiştirmeden reçinenin şişme ve füzyon davranışını doğrudan etkiler.^[55]

Endüstriyel Üretim

İmalat Süreçleri

Süspansiyon polimerizasyonu, ölçeklenebilirliği ve yüksek saflıkta reçine üretimindeki verimliliği nedeniyle endüstriyel PVC üretimine hakimdir ve küresel çıktının yaklaşık %80’ini oluşturur.^[56] Bu kesikli işlem, 100 tondan fazla vinil klorür monomeri (VCM) süspansiyonuna eşdeğer şarjları işleyebilen 60 ila 200 metreküp hacimli büyük reaktörlerde gerçekleşir ve optimize edilmiş tesislerde metreküp başına yılda 300 tonluk üretkenlik sağlar.^[57] Polimerizasyonu takiben, elde edilen bulamaç katıları ayırmak için santrifüjlenir veya filtrelenir, reaksiyona girmemiş VCM geri dönüşüm için buharla sıyırma veya damıtma yoluyla geri kazanılır, ardından ıslak reçine akışkan yataklı veya döner kurutucularda termal kurutmaya ve tipik olarak 150 mikrometrenin altında tekdüze partikül boyutu dağılımı elde etmek için öğütmeye tabi tutulur.^[58]

VCM sentezi için kilit bir öncü olan klor, endüstriyel olarak klor-alkali işlemiyle üretilir. Bu işlem, sulu sodyum klorür tuzlu suyunu membran veya diyafram hücrelerinde elektrolize ederek kostik soda ve hidrojenin yanı sıra klor gazı verir.^[59] Küresel klor çıktısının yaklaşık %40’ı PVC ile ilgili VCM üretimini desteklemektedir.^[60] Süspansiyon PVC için işlem enerji yoğunluğu, ısıtma, soğutma ve ayırma adımlarını kapsayarak metrik ton başına yaklaşık 3.21 gigajoule düzeyindedir; ancak ham maddeler dahil toplam beşikten-kapıya enerji ton başına 60 gigajoule’ü aşmaktadır.^[61] ^[62]

Kalite kontrol, ortalama polimerizasyon derecesi için bir vekil olarak seyreltik çözelti viskozitesinden belirlenen K-değerinin standardizasyonunu vurgular; sert boru kaliteleri, işlenebilirlik ve mekanik mukavemeti dengelemek için 65 ila 68 arasında K-değerleri gerektirir.^[63] Varyasyonlar, 4-8 saat süren partiler sırasında başlatıcı dozajının, sıcaklık profillerinin (tipik olarak 50-60°C) ve süspansiyon ajanlarının hassas kontrolü ile en aza indirilir.^[64]

2023’ten itibaren, seçkin üreticiler şeker kamışı etanolünden elde edilen biyo-bazlı etileni VCM üretimine dahil eden denemelere başladılar. Bu, etilen diklorür adımında %100’e kadar biyo-atfedilen karbona sahip kısmen yenilenebilir PVC reçineleri sağlasa da, tam ticarileştirme maliyet ve ölçek ile sınırlı kalmaktadır.^[65] Bu çabalar, fosil ham maddeler üzerindeki düzenleyici baskıların etkisiyle 2030’a kadar biyo-bazlı PVC büyümesinin %19’un üzerinde bir yıllık bileşik büyüme oranı (CAGR) ile gerçekleşeceği pazar projeksiyonlarıyla uyumludur.^[65]

Küresel Üretim İstatistikleri ve Başlıca Üreticiler

Küresel polivinil klorür (PVC) kapasitesi 2023 yılında yıllık yaklaşık 60.9 milyon tona (mtpa) ulaştı ve Asya’daki genişlemelerle 2028 yılına kadar 70 mtpa civarına büyümesi öngörülüyor.^[66] Gerçek üretim hacimleri 2024’te 57 milyon tona yaklaştı; bu durum, arz fazlası ve pandemi sonrası dengesiz talep toparlanması nedeniyle tam kapasitenin altındaki işletme oranlarını yansıtmaktadır.^[67] Asya, küresel kapasitenin %60’ından fazlasını oluşturarak çıktıya hakimdir; Çin tek başına 2024’te 23.44 milyon ton üreterek (dünya toplamının kabaca %41’i), düşük maliyetli kömür bazlı etilen türevleriyle desteklenmektedir.^[68] ^[69]

Bölge	Yaklaşık 2024 Üretim Payı
Asya (Çin dahil)	~%65
Avrupa	~%15
Kuzey Amerika	~%10
Diğerleri	~%10

Bu dağılım, Asya’nın kömür türevi asetilen gibi ucuz ham maddelere olan bağımlılığını ve küresel ticaret sürtüşmeleri ortasında rekabetçi fiyatlandırmayı mümkün kıldığını vurgulamaktadır.^[70]

Önde gelen üreticiler arasında yıllık 4 milyon tonun üzerinde kapasiteye sahip Shin-Etsu Chemical (Japonya); önemli bir ihracatçı olan Formosa Plastics (Tayvan); ve yüksek hacimli çıktı için bölgesel kömür avantajlarını kullanan Xinjiang Zhongtai Chemical (Çin) bulunmaktadır.^[71] Diğer büyükler, entegre klor-alkali operasyonları aracılığıyla önemli payları kontrol eden Westlake Chemical (ABD) ve INEOS’tur (Avrupa). ABD’de, Shintech gibi firmaların genişlemeleri 2024’te kapasite ekledi ve altyapı sektörlerinde %5’i aşan beklenen talep artışını karşılamak için 2025 için daha fazla proje planlandı, ancak ihracat Asya arz fazlasından kaynaklanan baskıyla karşı karşıyadır.^[72] ^[73]

Üretimin, gelişmekte olan bölgelerdeki inşaat talebiyle beslenen ancak tüketimi geride bırakan kapasite eklemeleriyle dengelenen bir yapıda, 2030’a kadar %3-4’lük bir yıllık bileşik büyüme oranı (CAGR) ile genişlemesi beklenmektedir.^[67] INEOS Inovyn’in 2023 sonlarında piyasaya sürülen NEOVYN düşük karbonlu PVC’si gibi son inovasyonlar, optimize edilmiş enerji kullanımı yoluyla Avrupa ortalamalarına kıyasla %37’lik bir ayak izi azalması sağlayarak düzenleyici baskılar ortasında sürdürülebilirliğe doğru bir değişime işaret etmektedir.^[74] Yerel genişlemeleri dengelemek için ABD ihracatı ve düşük maliyetli arzda Asya hakimiyeti dahil olmak üzere ticaret dinamikleri, fiyatlandırmayı ve bölgesel dengeleri etkilemeye devam etmektedir.^[75]

Katkı Maddeleri ve Formülasyonlar

Temel Katkı Maddeleri ve Rolleri

Plastikleştiriciler, esnek polivinil klorür (PVC) formülasyonlarına tipik olarak 100 birim reçine başına 30 ila 50 parça (phr) seviyelerinde eklenerek camsı geçiş sıcaklığını (Tg) düşürür; böylece artan moleküller arası boşluk ve azaltılmış moleküller arası kuvvetler yoluyla zincir hareketliliğini artırır ve ortam sıcaklıklarında bükülebilirlik sağlar.^[76]^[77] 0.5 ila 3 phr oranında eklenen yağlayıcılar, polimer zincirleri ile işleme ekipmanı arasındaki sürtünmeyi azaltarak, yapışmayı önleyerek ve nihai kütle özelliklerini değiştirmeden tekdüze işlemeyi sağlayarak ekstrüzyon ve kalıplama sırasında eriyik akışını kolaylaştırır.^[78]

1 ila 5 phr seviyesinde gerekli olan ısı stabilizatörleri, 100°C’nin üzerindeki termal dehidroklorinasyon sırasında salınan hidroklorik asidi (HCl) tutarak işlev görür; böylece renk bozulmasına ve mekanik bütünlük kaybına yol açan otokatalitik bozunma zincir reaksiyonunu kesintiye uğratır.^[79]^[80] Kalsiyum karbonat (CaCO₃) gibi dolgu maddeleri, sert formülasyonlarda sıklıkla 50 phr’ye kadar kullanılır; işlenebilirliği önemli ölçüde tehlikeye atmadan sertliği koruyan ve katılığını artıran parçacık-polimer etkileşimleri yoluyla takviye sağlarken, reçinenin kısmi ikamesiyle malzeme maliyetlerini düşürür.^[81]^[82]

Darbe modifiköleri, tipik olarak 5 ila 20 phr aralığında, PVC matrisi içinde stres sırasında enerjiyi emen dağınık kauçuksu alanlar oluşturarak tokluğu artırır; crazing (kılcal çatlak oluşumu) ve kesme akması mekanizmaları yoluyla kırılgan yetmezliği hafifletir.^[78]^[83] Opaklık ihtiyaçlarına bağlı olarak 0.1 ila 5 phr eklenen pigmentler, birincil yapısal özellikleri etkilemeden ışık emilimi ve saçılması yoluyla renk verir ve dispersiyon stabilitesi için ampirik olarak seçilir.^[77]

Katkı dozajları, harmanlama sırasında akış davranışını, dispersiyonu ve faz uyumluluğunu dengelemek için kapiler reometri veya tork reometre ölçümleri gibi reolojik testlerle optimize edilir.^[84] Toplam katkı maddesi içeriği, minimum plastikleştirmenin doğal sertliği koruduğu sert PVC’de ağırlıkça %10 ila %20 arasında değişirken; genel formülasyon ekonomisini ve performansını belirleyen yüksek plastikleştirici yüklerinin hakim olduğu esnek varyantlarda %60’a kadar çıkabilir.^[85]^[86]

Özel Katkı Maddeleri: Ftalatlar ve Stabilizatörler

Yaygın bir orto-ftalat plastikleştirici olan di(2-etilheksil) ftalat (DEHP), özellikle zemin kaplamaları ve diğer vinil ürünlerde istenen esnekliği elde etmek için esnek polivinil klorür (PVC) formülasyonlarına ağırlıkça %40’a varan oranlarda dahil edilir.^[87] Genellikle 100 birim reçine başına 20-50 parça (phr) olan bu yükleme, camsı geçiş sıcaklığını düşürür ve plastikleştirilmiş formülasyonlarda -40°C’ye kadar düşük sıcaklıklarda esneklik sağlar.^[88]

Belirli bölgelerde DEHP üzerindeki kısıtlamalar da dahil olmak üzere 2010’lardaki düzenleyici eylemler, orto-ftalat yapısı olmadan karşılaştırılabilir performans sunan ve esnek PVC uygulamalarında artan bir benimsenme gören dioktil tereftalat (DOTP) gibi alternatiflere geçişi teşvik etti.^[89]^[90]

Isı stabilizatörleri, işleme ve kullanım sırasında PVC’nin dehidroklorinasyona yatkınlığını azaltır. Kurşun bazlı stabilizatörler, REACH ile ilgili taahhütler kapsamında 2015 yılı sonuna kadar AB genelinde gönüllü olarak aşamalı olarak kaldırılmış, organotin bileşikleri ise toksisite endişeleri nedeniyle daha önce kısıtlanmıştır.^[91] O zamandan beri kalsiyum-çinko (Ca-Zn) stabilizatörleri yaygınlaşmış, AB pazarındaki ısı stabilizatörlerinin yaklaşık %83’ünü oluşturmuş ve gıda ile temas eden PVC için standart haline gelmiştir.^[92]

Bu stabilizatörler termal dayanıklılığı artırarak stabilize edilmiş sert PVC’de yük altında sapma sıcaklığını (DTUL) 60-80°C civarında desteklerken, ftalatlar gibi plastikleştiriciler geniş bir sıcaklık aralığında esnekliği korur.^[93]

Küresel ftalat plastikleştirici tüketimi yıllık 3 milyon tonu aşmaktadır ve çoğunluğu PVC yumuşatmaya yöneliktir; ancak 2023’ten itibaren bitkisel yağlardan elde edilenler gibi biyo-bazlı seçenekler sürdürülebilir ikameler olarak ilgi görmektedir.^[94]^[95]

Malzeme Özellikleri

Fiziksel ve Mekanik Karakteristikler

Sert polivinil klorür (PVC), 1.38 ila 1.45 g/cm³ yoğunluğa sahipken, plastikleştirici içeren esnek formülasyonlar 1.2 ila 1.4 g/cm³ aralığında biraz daha düşük değerler sergiler.^[96] Bu yoğunluklar, PVC’nin yapısal testlerde hafif ancak dayanıklı bileşenler sağlayan elverişli mukavemet-ağırlık oranına katkıda bulunur.^[97]

ASTM D638 standartlarına göre yapılan mekanik testlerde, sert plastikleştirilmemiş PVC 23°C’de 45 ila 55 MPa çekme mukavemeti gösterirken, kopma uzaması tipik olarak %50’nin altındadır ve bu da sınırlı sünekliği gösterir.^[97] ^[98] Plastikleştiricilerle modifiye edilmiş esnek PVC, 10 ila 25 MPa gibi düşük bir çekme mukavemeti gösterir ancak %200 ila 450 arasında önemli ölçüde daha yüksek uzama sağlayarak yük altında deformasyona uygunluğunu artırır.^[99] Sert PVC için Young modülü 2.5 ile 4 GPa arasına düşer ve tek eksenli gerilim testlerinde sertliğini yansıtır.^[100]

Özellik	Sert PVC	Esnek PVC	Test Standardı
Çekme Mukavemeti (MPa)	45-55	10-25	ASTM D638^[97]
Kopma Uzaması (%)	<50	200-450	ASTM D638^[101]
Young Modülü (GPa)	2.5-4	0.01-0.1	ASTM D638^[100]

Artırılmış klor içeriğine sahip klorlanmış PVC (CPVC) kopolimerleri, 55 MPa’ya kadar çekme mukavemeti ve düşürme çekici testlerinde standart PVC’nin iki katını aşan darbe direnci dahil olmak üzere geliştirilmiş mekanik özellikler sunar; bu, formülasyona bağlı olarak yaklaşık %20-50’lik bir iyileşmeyi temsil eder.^[102] ^[103] ASTM D1784’ten elde edilen ampirik veriler, bu varyasyonların katkı maddeleri olmadan mikroyapısal değişikliklerden kaynaklandığını doğrulamaktadır.^[98]

Termal, Kimyasal ve Yangın Davranışı

Sert polivinil klorür (PVC), sert, camsı bir durumdan daha uyumlu, kauçuksu bir faza geçişi işaret eden 80–85 °C’lik bir camsı geçiş sıcaklığına sahiptir; bu durum boyutsal stabilitesini ve işlenebilirlik sınırlarını etkiler. Sonuç olarak, 100 °C’de kaynar suya maruz kalmak, bu yumuşama eşiğini aşarak PVC atık su borularında anında deformasyona neden olabilir.^[104]^[105]^[106] Termal bozunma, polimer zincirinin fermuar benzeri otokatalitik açılmasını geciktiren ısı stabilizatörleri içeren formülasyonlarda tipik olarak 200 °C’nin üzerinde başlayan hidrojen klorür (HCl) gazı çıkışıyla dehidroklorinasyon yoluyla başlar.^[107] Bu işlem konjuge polien dizileri oluşturarak müdahale edilmediğinde renk bozulmasına ve mekanik bütünlüğün azalmasına yol açar.^[108]

PVC, ortam koşullarında çoğu mineral aside, alkaliye ve tuza karşı güçlü kimyasal eylemsizlik sergiler; C-Cl bağlarının stabilitesi sayesinde seyreltik sülfürik asit veya sodyum hidroksit çözeltileri gibi ortamlardan kaynaklanan korozyona direnç gösterir.^[109] Ancak, çözücü etkileşimlerinin moleküller arası kuvvetleri bozduğu ketonlar (örneğin aseton) ve tetrahidrofuran gibi polar organik çözücülerde çözünür veya şişer.^[110] Ultraviyole maruziyeti, Norrish tipi mekanizmalar yoluyla gevrekleşme ve yüzey çatlamasını yayan radikaller üreterek, esas olarak zincir kopması ve ikincil çapraz bağlanma yoluyla fotobozunmayı tetikler.^[111] Bu bozunma, doğal UV engelleyicilerden yoksun şeffaf veya açık renkli PVC’de hızlanır ve kablo kılıfları gibi açıkta kalan uygulamalarda 1-2 yıl içinde çatlamaya ve bulanıklaşmaya yol açarken; karbon siyahı pigmentleri içeren siyah PVC, UV ışınlarını emip dağıtarak üstün uzun vadeli koruma sağlar.^[112]^[113]

Yangın senaryolarında, sert PVC, %45–50 hacimlik sınırlayıcı oksijen indeksi (LOI) ile kendi kendine sönme davranışı sergiler; bu değer ahşabın (%21–22) veya birçok termoplastiğin (%17–18) üzerindedir, çünkü klor içeriği kömürleşmeyi ve yanıcı uçucuların seyreltilmesini teşvik eder.^[114] Standart ışınımlar (örneğin 50 kW/m²) altındaki koni kalorimetre testleri, sert varyantlar için tipik olarak 50–200 kW/m² aralığında tepe ısı yayma oranları (pHRR) verir; bu, polistirenin ~1.500 kW/m² değerinden düşüktür, ancak aromatik kalıntıların eksik yanmasından yoğun duman çıkar.^[115] Plastikleştirilmiş formlar, artan uçuculuk yoluyla duman üretimini artırır, ancak doğal kömürleşme sürekli alevlenmeyi sınırlar.^[116]

Uygulamalar

İnşaat ve Altyapı

Sert polivinil klorür (PVC), dayanıklılığı, korozyon direnci ve metal alternatiflerine kıyasla maliyet etkinliği nedeniyle inşaat ve altyapı uygulamalarında kullanılan baskın formu oluşturur. Su dağıtımı, kanalizasyon ve drenaj boru sistemlerinde, sert PVC borular, normal koşullar altında genellikle 100 yılı aşan olağanüstü uzun ömür sergiler ve minimum bozunma veya bakım gerektirir.^[117]^[118] Bu borular, toprak, su ve kimyasallardan kaynaklanan korozyona karşı doğal dirençleri sayesinde dökme demir veya sünek demir eşdeğerlerinden daha düşük ana kırılma oranları gösterir; böylece sızıntı risklerini azaltır ve agresif ortamlarda bile hizmet ömrünü 50 yılın ötesine uzatır.^[117]^[119]

Küresel olarak, PVC boru üretimi 2024 yılında yaklaşık 25.9 ila 30.2 milyon metrik tona ulaşmıştır; inşaat ve altyapı sektörleri, belediye su temini ve yeraltı kamu hizmetlerindeki uygulamalar yoluyla talebi yönlendirmektedir.^[120]^[121] Bu sistemlerdeki sert PVC bağlantı parçaları, şok dalgalarını emen ve kırılgan yetmezliği önleyen esneklik yoluyla zemin hareketlerini karşılayarak sismik dayanıklılık sunar; deprem sonrası değerlendirmelerde, PVC ağlarının orta dereceli sismik bölgelerde sert metallerden daha iyi bütünlük sağladığı kanıtlanmıştır.^[122]^[123] Bu performans, malzemenin çatlamadan esneme yeteneğinden ve dinamik olaylar sırasında eksenel ve kesme kuvvetlerini ele almak üzere tasarlanmış bağlantı tasarımlarından kaynaklanmaktadır.^[124]

Bina kabuklarında, pencereler ve dış cephe kaplamaları için sert PVC profiller ısı yalıtımını artırarak ısı kaybını en aza indirir ve eski tek camlı veya yalıtımsız sistemleri değiştirirken konut ısıtma maliyetlerini %7-15 oranında azaltabilir.^[125] Vinil kaplama formülasyonları, hava boşluklarını kapatarak ve güneş ısısı kazancını sınırlayan yansıtıcı yüzeyler sağlayarak, metal kaplamaların pas veya ağırlık sorunları olmadan genel enerji verimliliğini destekleyerek daha fazla katkıda bulunur.^[126]^[127]

Elektrik, Ambalaj ve Tüketici Ürünleri

PVC, formülasyon ve işlemeye bağlı olarak tipik olarak 14 ila 30 kV/mm arasında değişen dielektrik mukavemeti, esnekliği ve maliyet etkinliği nedeniyle elektrik teli ve kablo yalıtımı için birincil malzeme olarak hizmet eder.^[128]^[129] Bu özellik, PVC’nin yüksek voltajlar altında elektriksel bozulmayı önlemesini sağlarken, kanallara ve binalara kurulum için bükülebilirliği korur. Ayrıca, PVC kaplamalar aşınmaya, neme ve kimyasal maruziyete karşı mekanik koruma sağlayarak çeşitli ortamlarda kablo güvenilirliğine katkıda bulunur.^[130]

Kablolarda geleneksel kurşun kılıf yerine PVC’nin benimsenmesi, ağırlıkta %50’ye varan azalmalar sağlayarak, koruyucu işlevlerden ödün vermeden daha kolay kullanım, azaltılmış nakliye maliyetleri ve kurşunun çevresel tehlikelerinin ortadan kaldırılmasını kolaylaştırmıştır.^[131] Genellikle plastikleştirilmiş esnek PVC bileşikleri, altyapı kablolaması ve otomotiv kablo demetlerindeki rolünü yansıtan küresel taleple alçak ve orta gerilim uygulamalarına hakimdir.

Ambalajlamada PVC, optik netliği, darbe direnci ve lamine edildiğinde veya kaplandığında sıkı bariyerler oluşturma yeteneği nedeniyle blister paketler, termoform tepsiler ve streç filmlerde kullanılır.^[132] Bu özellikler, taşıma ve teşhir sırasında ürün görünürlüğünü ve fiziksel hasara karşı korumayı sağlar. Yasaklı katkı maddeleri olmadan formüle edilen gıda ile temas eden PVC varyantları, streç filmler gibi uygulamalarda kısa süreli maruziyete izin veren dolaylı gıda katkı maddeleri için 21 CFR kapsamındaki ABD FDA düzenlemelerine uygundur.^[133]

Tüketici ürünleri, su direncinin, işleme kolaylığının ve dayanıklılığın günlük kullanımı desteklediği vinil zemin kaplamaları, bahçe hortumları ve fonograf plakları gibi öğelerde PVC içerir. Stabilize edilmiş PVC formülasyonları, stabilize edilmemiş doğal kauçuğa kıyasla gelişmiş UV ve ozon direnci sergileyerek, işlenmemiş kauçukta hızlı bozunmaya karşılık hortumlarda tipik maruziyet altında dış mekan ömrünü 2-3 yıla kadar uzatır.^[134] Zemin kaplamasında, PVC’nin az bakım gerektirmesi ve yaya trafiğine dayanıklılığı, stabilite için sert veya yarı sert kaliteleri vurgulayan üretimle, bazı organik alternatifleri aşan uzun ömür sağlar.^[135]

Sağlık ve Özel Kullanımlar

Polivinil klorür (PVC), esneklik, netlik ve sterilizasyon süreçleriyle uyumluluk gerektiren tek kullanımlık ürünler başta olmak üzere, 20. yüzyılın ortalarından beri tıbbi uygulamalarda kullanılmaktadır. İlk PVC kan torbası 1947’de geliştirildi; kırılgan cam kapların yerini aldı ve daha güvenli kan depolama ve transfüzyonu sağladı.^[136] Bu benimsenme sonraki yıllarda genişledi, esnek PVC’nin dayanıklılığı ve düşük maliyeti nedeniyle intravenöz (IV) torbalar ve hortumlar için standart haline gelmesi, sağlık hizmeti ortamlarında enfeksiyon bulaşma risklerini azaltan tek kullanımlık cihazlara geçişi kolaylaştırdı.^[137]

IV torbaları ve hortumları için esnek PVC formülasyonları, gerekli bükülebilirliği elde etmek için genellikle di(2-etilheksil) ftalat (DEHP) gibi plastikleştiriciler içerir, ancak potansiyel ekstrakte edilebilir maddeleri en aza indirmek için ftalat içermeyen alternatifler de mevcuttur. Çalışmalar, çalkalama veya taşıma gibi belirli koşullar altında PVC IV torbalarından çözeltilere DEHP sızmasının 148 µg/L konsantrasyonlarına ulaşabileceğini, ancak rutin klinik kullanımın tipik olarak daha düşük maruziyet seviyeleriyle sonuçlandığını göstermektedir.^[138]^[139] DEHP içermeyen PVC hortumlar biyouyumluluğu korur, USP Sınıf VI testlerini geçer ve önemli bir bozulma olmadan gama veya etilen oksit sterilizasyonunu destekler.

Pudrasız vinil (PVC) eldivenler, tarihsel olarak lateks proteinlerine maruz kalan sağlık çalışanlarının %10-17’sini etkileyen tip I alerjik reaksiyonlardan kaçınarak doğal kauçuk latekse hipoalerjenik bir alternatif olarak hizmet eder. Vinil eldivenler, latekse kıyasla ihmal edilebilir seviyelere yaklaşan alerji oranlarıyla minimum hassasiyet potansiyeli sergiler ve bu da onları muayene ve düşük riskli prosedürler için uygun hale getirir.^[140]^[141]

Kanla temas eden cihazlarda PVC, standart testlerde tipik olarak %5’in altında ve genellikle %1’in altında olan hemoliz oranlarıyla, düşük eritrosit hasarını gösteren elverişli hemouyumluluk sergiler.^[142] Modifiye edilmiş bir varyant olan klorlanmış PVC (CPVC), hastane dağıtım ağları için içilebilir su standartlarını karşılarken 93°C’ye kadar sıcaklıklara dayanarak sıcak su boru sistemleri için sağlık altyapısında özel kullanım alanı bulur.^[143]^[144]

Sağlık ve Güvenlik Değerlendirmeleri

Vinil Klorür Monomerinden Kaynaklanan Riskler

Vinil klorür monomeri (VCM), Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC) tarafından Grup 1 insan kanserojeni olarak sınıflandırılmıştır ve mesleki maruziyeti nadir bir karaciğer malignitesi olan hepatik anjiyosarkom ile ilişkilendiren yeterli kanıt bulunmaktadır.^[145] 1970’lerdeki epidemiyolojik çalışmalar, polivinil klorür (PVC) polimerizasyon işçileri arasında hepatik anjiyosarkom kümeleri tanımlamış, düzenleyici müdahalelerden önce yüksek oranda maruz kalan kohortlarda 400’ü aşan standartlaştırılmış ölüm oranları (SMR) bildirmiştir.^[39] Bu ilişki, hayvan biyoanalizlerinin ve insan vaka raporlarının VCM’nin soluma yoluyla kanserojenliğini göstermesinin ardından 1974’te IARC tarafından ilk kez resmen tanınmıştır.^[146] Nedensel mekanizma, DNA’yı alkilleyen ve onkogenezi başlatan reaktif bir epoksit ara maddesi olan kloroetilen oksidi oluşturmak için öncelikle sitokrom P450 2E1 (CYP2E1) tarafından metabolik aktivasyonu içerir.^[147]

1000 ppm üzerindeki VCM konsantrasyonlarına akut soluma maruziyeti, baş dönmesi, ataksi, baş ağrısı, bulantı ve ciddi vakalarda bilinç kaybı veya kardiyak aritmiler olarak kendini gösteren merkezi sinir sistemi (CNS) depresyonunu tetikleyebilir.^[148] Kronik düşük seviyeli maruziyet, maruz kalan işçilerin biyopsi çalışmalarında gözlemlenen fibroz ve portal hipertansiyon dahil olmak üzere malign olmayan karaciğer etkileriyle ilişkilendirilmiştir.^[149]

Düzenleyici yanıtlar bu riskleri hafifletti: ABD Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA), 1974’te 8 saatlik zaman ağırlıklı ortalama olarak 1 ppm’lik bir izin verilen maruziyet sınırı (PEL) belirleyerek işyeri konsantrasyonlarını çarpıcı biçimde düşürdü.^[150] Çağdaş VCM üretim tesislerinde, ortalama maruziyetler mühendislik kontrolleri ve izleme yoluyla rutin olarak 0.1 ppm’in altında tutulmakta, bu da genel popülasyon arka plan oranlarına yaklaşan hepatik anjiyosarkom insidansı ve yeni mesleki vakaların neredeyse ortadan kalkmasıyla ilişkilidir.^[39]

Katkı Maddeleri ve Son Kullanım Maruziyeti ile İlgili Endişeler

Di(2-etilheksil) ftalat (DEHP) gibi ftalat esterleri, esnek PVC ürünlerinde plastikleştirici olarak görev yaparak tıbbi hortumlar ve zemin kaplamaları gibi uygulamalara olanak tanır, ancak bunların kullanımı sırasında çevreye veya insan temasına potansiyel göçü konusunda endişeler devam etmektedir.^[94] Bu katkı maddeleri PVC polimerine kovalent olarak bağlı değildir ve kademeli difüzyona izin verir, ancak katkı hareketliliğini engelleyen PVC matrisinin dolanık makromoleküler yapısı nedeniyle ortam koşullarında oranlar düşük kalır.^[151] Hayvan çalışmaları, genellikle 100 mg/kg/gün’ü aşan yüksek dozda ftalat maruziyetlerini kemirgenlerde üreme toksisitesi de dahil olmak üzere endokrin bozulma ile ilişkilendirmiş ve potansiyel endokrin bozucular olarak sınıflandırılmalarına yol açmıştır.^[152] Buna karşılık, 1 mg/kg/gün’ün altındaki tipik maruziyet seviyelerindeki insan epidemiyolojik verileri, doğurganlık sonuçları veya açık endokrin etkilerle tutarlı bir ilişki göstermemekte, meta-analizler genel kimyasal maruziyet gibi karıştırıcılar için ayarlama yapıldıktan sonra zayıf veya sıfır bağlantı olduğunu göstermektedir.^[153]

Düzenleyici çerçeveler, Avrupa Birliği’nin plastik malzemelerden gıda simülasyonlarına maddeler için 10 mg/dm²’lik genel migrasyon eşiği gibi belirli limitler aracılığıyla migrasyon risklerini ele alarak, sıcaklık ve temas süresi gibi son kullanım koşullarını simüle eden standart testler yoluyla uyumluluğu sağlar.^[154] Tıbbi cihazlar için, DEHP’nin PVC torbalardan veya hortumlardan kan ürünlerine sızması, savunmasız hastalarda metabolit seviyelerini yükseltebilir, ancak popülasyon çapında biyomonitoring, klinik olmayan ortamlarda idrar DEHP metabolitlerinin %5’inden azını PVC kaynaklı kaynaklara atfetmektedir; diyet ve kişisel bakım ürünleri toplam maruziyete hakimdir.^[155] ^[156]

Kurşun bileşikleri içeren eski PVC stabilizatörleri, ağır metallerin potansiyel sızması nedeniyle biyoyararlanım riskleri oluşturuyordu, ancak 2000’lerin başından bu yana endüstri genelindeki aşamalı kaldırmalar, ağır metal içeriğini 100 ppm’in altında sınırlayan ve hızlandırılmış yaşlanma testlerinde ihmal edilebilir migrasyon sergileyen kalsiyum-çinko alternatiflerine geçiş yaptı. Bu modern sistemler, azaltılmış çözünürlük ve iyonik bağlanmanın sulu veya biyolojik ortamlara salınımı en aza indirdiği nedensel mekanizmalarla uyumlu olarak, kurşunun çevresel kalıcılığı olmadan üstün uzun vadeli performans göstermektedir.^[157] Ampirik migrasyon çalışmaları, oda sıcaklığında depolama veya kısa süreli temas gibi tipik son kullanım senaryoları altında, stabilize edilmiş PVC’den katkı maddesi salınımının toksikolojik eşiklerin oldukça altına düştüğünü doğrulamakta ve alarmist projeksiyonlar yerine malzemenin doğal bariyer özelliklerinin altını çizmektedir.^[158]

İnsan Sağlığı Sonuçlarına İlişkin Ampirik Veriler

PVC’nin birincil öncüsü olan vinil klorür monomeri (VCM) işçileri üzerinde yapılan kohort çalışmaları, 1970’lerdeki düzenleyici kontrollerden önceki tarihsel yüksek maruziyet seviyelerinde hepatik anjiyosarkom riskinin arttığını göstermiştir; ABD kayıtlarında 100.000 maruz kalan işçide yıllık yaklaşık 0.014 insidans, ülke çapında yılda 25’ten az vakayı temsil etmektedir.^[159] İzin verilen maruziyet sınırlarının 1 ppm’e düşürüldüğü 1974’ten sonra maruz kalan işçilerde hiçbir anjiyosarkom vakası belgelenmemiştir; bu da risklerin modern mesleki hijyen standartları altında ihmal edilebilir seviyelere düştüğü bir doz-yanıt ilişkisinin altını çizmektedir.^[160] Karaciğer dışı kanserler için, 2001 yılına kadar 12.000’den fazla Avrupalı VCM işçisini izleyenler de dahil olmak üzere çoklu kohort analizleri, istatistiksel olarak anlamlı bir aşırı ölüm göstermemektedir; diğer maligniteler için standartlaştırılmış ölüm oranları (SMR’ler) tipik olarak 0.65 ila 0.95 arasında değişmekte olup, ilgisiz asbest maruziyetine bağlı nadir mezotelyoma hariçtir.^[161] ^[162]

PVC polimeri ve ftalatlar gibi katkı maddeleriyle ilgili olarak, gözlemsel çalışmaların meta-analizleri astım ile zayıf ve tutarsız ilişkiler göstermekte, mono-benzil ftalat gibi spesifik metabolitler için olasılık oranları 1.17 ila 1.41 civarında olup, genellikle sosyoekonomik statü, eş maruziyetler ve kendi kendine bildirilen verilerdeki ters nedensellik gibi faktörlerle karışmaktadır.^[163] ^[164] Bu bağlantılar nedensellik kurmakta başarısızdır; çünkü karıştırıcıları ayarlayan prospektif kohortlar minimum bağımsız etkiler göstermektedir ve PVC tüketici ürünlerindeki ftalat seviyeleri, gıda ile temas eden malzemelerin ve doğal kontaminasyonun alıma hakim olduğu diyet kaynaklarına kıyasla toplam maruziyete ihmal edilebilir düzeyde katkıda bulunmaktadır.^[165] Sağlık hizmeti ortamlarında, vinil (PVC bazlı) eldivenler lateks veya nitril alternatiflerinden daha yüksek kullanım içi bariyer başarısızlık oranları (%12-24’e kadar) sergilemektedir, ancak kullanımlarının işçiler veya hastalar arasında yüksek enfeksiyon oranlarıyla bağlantılı olduğuna dair epidemiyolojik kanıt yoktur, çünkü gerçek dünyadaki mikrobiyal penetrasyon sadece malzemeye değil protokole uyuma da bağlıdır.^[166]

Son kullanıcılarda yaygın PVC toksisitesi iddiaları, doz-yanıt ilkelerini göz ardı etmektedir; insan epidemiyolojik verileri tipik maruziyetlere atfedilebilecek geniş bir aşırı hastalık yükü ortaya koymamaktadır. Tarihsel yüksek doz işçi riskleri (örneğin anjiyosarkom <%0.1 yaşam boyu insidans), biyoyararlanımın polimer eylemsizliği ile sınırlandığı düşük doz tüketici senaryolarına tahmin edilemez.^[167] 2023’ten itibaren PVC parçaları da dahil olmak üzere mikroplastikler üzerine yapılan son çalışmalar, insanlarda düşük sistemik emilim ve biyoyararlanımı vurgulamakta, kan veya dokularda tespit edilen parçacıkların popülasyon kohortlarında olumsuz sonuçlarla nedensel bir bağı olmadığını göstermektedir; bunun yerine, inert PVC mikropartikülleri, boylamsal insan kanıtından yoksun alarmist projeksiyonların aksine, çevresel olarak ilgili konsantrasyonlarda minimum hücresel alım ve toksisite göstermektedir.^[168] ^[169] Bu durum, medya anlatılarıyla büyütülen teorik riskler yerine kontrollü maruziyetlerden elde edilen sıfır bulgulara öncelik veren nedensel gerçekçilikle uyumludur.

Çevresel Etkiler

Yaşam Döngüsü Emisyonları ve Dioksin Oluşumu

Polivinil klorür (PVC) reçine üretimi için beşikten-kapıya sera gazı emisyonları, metrik ton PVC başına yaklaşık 2.1 metrik ton CO₂ eşdeğeri tutarındadır ve çoğunluk yukarı akış etilen diklorür ve vinil klorür monomeri sentezinden kaynaklanmaktadır.^[170] PVC imalat süreci, sodyum klorür elektrolizinden kaynaklanan klor atomlarının neredeyse tamamen geri dönüştürülmesini sağlamak ve net elementel klor tüketimini en aza indirmek için oksiklorinasyon yoluyla kloru rejenere etmek üzere vinil klorür monomeri üretiminden kaynaklanan hidrojen klorür yan ürününü kullanan dengeli bir klor döngüsü içerir.^[171]

Kullanım ve kullanım ömrü sonu aşamaları da dahil olmak üzere tüm yaşam döngüsü boyunca, PVC’nin emisyon profili, değiştirme sıklığının alternatiflere göre daha düşük olduğu borulama gibi dayanıklı uygulamalardaki uzun ömründen yararlanır; yaşam döngüsü değerlendirmeleri, PVC boruların beton veya metal muadillerine kıyasla tipik bir hizmet ömrü boyunca %35-45 daha düşük sera gazı emisyonu sergilediğini göstermektedir.^[172]^[173] Örneğin, PVC-U yağmur oluğu sistemleri, azaltılmış malzeme yoğunluğu ve nakliye talepleri nedeniyle küresel ısınma potansiyeli ve diğer etki kategorilerinde galvanizli çelikten daha iyi performans göstererek 50 yılda fonksiyonel birim başına yaklaşık 1.53 kg CO₂ eşdeğeri üretir.^[173]

PVC ile bağlantılı dioksin oluşumu temel olarak kontrolsüz yanma veya atık yakma sırasında meydana gelir, ancak yüksek sıcaklıkta yanma (>850°C) ve gelişmiş baca gazı arıtımına sahip modern tesislerde emisyonlar normal metreküp başına 0.1 ng toksik eşdeğerliğin (TEQ) altında sınırlandırılır; bu da milyarda bir konsantrasyonlarda veya daha düşük iz seviyelerini temsil eder.^[174]^[175] Bu kontrollü çıktılar, atmosferik ve biyokütle yanma yolları yoluyla küresel envantere karşılaştırılabilir veya daha büyük dioksin yükleri sağlayan orman yangınları ve volkanik aktivite gibi doğal emisyonlara veya tarihsel kontrolsüz kaynaklara göre ihmal edilebilir düzeydedir.^[176] Avrupa ve ABD atık yakma tesislerindeki ampirik izleme, PVC içeren karışık atıkların azaltma sonrası düzenleyici sınırların oldukça altında dioksin emisyonları verdiğini ve hammaddedeki PVC içeriğine orantısız bir atıf olmadığını doğrulamaktadır.^[175]

Atık, Mikroplastikler ve Dayanıklılık Faydaları

Polivinil klorür (PVC) atığı, öncelikle düzenli depolama, yakma ve geri dönüşüm yoluyla yönetilmektedir; küresel üretim yaklaşık yıllık 5 milyon metrik ton olarak tahmin edilmektedir ki bu, PVC’nin yıllık yaklaşık 45 milyon metrik tonluk üretim hacmi göz önüne alındığında toplam plastik atığın küçük bir kısmını temsil eder.^[177] Düzenli depolama alanlarında PVC, biyobozunmaya ve mikrobiyal saldırıya karşı direnç gösteren klorlu yapısı nedeniyle yüksek stabilite sergiler ve modern sıhhi depolama alanlarına özgü anaerobik koşullar altında önemli sızıntı sularının veya gazların salınmasını önler.^[178] Bu eylemsizlik, polimerin yüksek moleküler ağırlığı ve kovalent bağlarının parçalanmayı engellemesiyle bozunma ürünlerinden kaynaklanan uzun vadeli çevresel riskleri en aza indirir; çalışmalar simüle edilmiş depolama ortamlarında on yıllar boyunca ihmal edilebilir kütle kaybı olduğunu doğrulamaktadır.^[11]^[179]

Mikroplastikler konusunda, PVC, okyanus mikroplastiklerinin kütlece %50’sinden fazlasını oluşturan sentetik lastik aşınma parçacıkları gibi baskın kaynaklara kıyasla deniz kirliliğine minimal düzeyde katkıda bulunur. Aşınma veya parçalanmadan kaynaklanan PVC türevi mikroplastikler, küresel araştırmalarda tanımlanan deniz plastik parçacıklarının %5’inden azını oluşturur; genellikle lifler veya parçalar halinde görünür ancak PVC’nin tek kullanımlık ürünlerden ziyade borular ve kablolar gibi dayanıklı, dökülmeyen uygulamalarda yaygın kullanımı nedeniyle düşük hacimlerdedir.^[180] Polimerin klor içeriği (ağırlıkça yaklaşık %57), kimyasal stabiliteyi kolay ayrışmaya tercih ettiğinden, su sistemlerinde kalıcı mikroplastiklere parçalanmayı daha da sınırlar.^[181]

PVC’nin dayanıklılığı, ürün ömrünü uzatarak kümülatif malzeme girdilerini ve atık oluşumunu azaltarak net çevresel faydalar sağlar. Örneğin, PVC borular standart koşullar altında rutin olarak 100 yılı aşan hizmet ömrüne ulaşırken, sfero döküm veya beton gibi alternatifler için bu süre 50-75 yıldır; bu da eşdeğer dönemlerde değiştirme sıklığını ve ilgili kaynak çıkarımını yarıya indirir.^[117]^[182] Bu uzun ömür, su ve kanalizasyon sistemleri gibi altyapılar için ömür boyu malzeme kullanımının yaklaşık %50 daha düşük olması anlamına gelir, çünkü işlevselliği sürdürmek için daha az üniteye ihtiyaç duyulur.^[183] Avrupa Birliği’nde PVC geri dönüşüm oranları, hedeflenen programlar aracılığıyla son yıllarda %10-20’ye yükselmiş, malzemeyi düzenli depolama alanlarından uzaklaştırırken polimerin stabilitesinden yararlanarak yeni ürünlere mekanik olarak yeniden işlenmesini sağlamıştır.^[184]

Sürdürülebilirlik Çabaları

Geri Dönüşüm Teknolojileri ve Zorluklar

Mekanik geri dönüşüm, ayrıştırılmış atığın parçalandığı, temizlendiği ve polimer yapısını değiştirmeden yeni ürünlere ekstrüde edildiği borular ve profiller gibi sert formlar başta olmak üzere PVC için baskındır. Bu işlem, temiz akışlar için %95’e varan malzeme geri kazanım oranlarına ulaşır, ancak saflık ilk ayrıma bağlıdır ve genellikle kritik olmayan uygulamalar için uygun geri dönüştürülmüş malzeme verir.^[185] VinyLoop süreci, metaller veya diğer polimerler gibi kirleticilerden ayırmak için PVC’yi organik çözücülerde çözerek ve ardından bakir malzemeyle karşılaştırılabilir yüksek saflıkta geri dönüştürülmüş malzeme üretmek için çöktürerek, kaplamalı kumaşlar veya kablolar gibi kompozit PVC atıkları için gelişmiş mekanik geri dönüşümü örnekler.^[186] Kayak botlarını ve çatı membranlarını işleyen tesislerde 2000’den 2018’e kadar ticari olarak uygulanan VinyLoop, zirvede yılda 10.000 tondan fazla geri kazanım sağladı ancak teknik başarısızlıktan ziyade yetersiz hammadde hacmi nedeniyle durduruldu.^[187]

PVC için kimyasal geri dönüşüm yöntemleri, kontamine atıklar için mekanik yaklaşımların sınırlamalarını ele alarak vinil klorür monomerini veya öncülerini geri kazanmak için depolimerizasyona odaklanır. Teknikler, pilot ölçeklerde %70-90 monomer verimi elde eden HCl yakalamalı pirolizi veya PVC’yi geri kazanılabilir klorürlere ve hidrokarbonlara hidrolize eden hidrotermal süreçleri içerir; ancak bunlar, 300°C’nin üzerinde sıcaklık gerektiren endotermik deklorinasyon adımı nedeniyle enerji yoğundur.^[188] Benzen gibi yan ürünleri en aza indirmek için katalizörler kullanan optimize edilmiş laboratuvar denemelerinde geri kazanım verimlilikleri %90’ı aşmaktadır, ancak ölçeklendirme HCl çıkışından kaynaklanan korozyon ve yüksek sermaye maliyetleri nedeniyle engellenmektedir.^[189] Bu yöntemler kapalı döngü geri dönüşümü mümkün kılar ancak şu anda küresel olarak PVC yeniden işlemesinin %5’inden azını temsil etmektedir.^[190]

Temel zorluklar arasında, PVC’nin klor içeriğinin (ağırlıkça %56) erime veya piroliz sırasında HCl salarak, ekipmanı aşındırarak ve ürün kalitesini düşürerek birlikte geri dönüştürülen plastikleri kirlettiği heterojen atık akışlarının ayrıştırılması yer alır. Plastikleştiriciler gibi katkı maddeleri saflığı daha da karmaşıklaştırır, önceden ayrılmadıkça mekanik geri dönüştürülmüş malzemenin değerini düşürürken, karışık belediye atığı yüksek özellikli uygulamalar için uygun olmayan düşük dereceli çıktı verir. Avrupa PVC endüstrisinin 2023 yılında yaklaşık 1 milyon tonu (oluşan atığın %24’üne eşdeğer) geri dönüştürmesiyle kanıtlandığı üzere, özel akışlar için ekonomik uygulanabilirlik ölçekte artmakta ve genişletilmiş ayırma altyapısı yoluyla büyüme öngörülmektedir.^[191]^[192]^[193]

Düşük Karbonlu Üretimde İnovasyonlar

Düşük karbonlu polivinil klorür (PVC) üretimindeki inovasyonlar, 2050 yılına kadar net sıfır emisyon hedefleriyle uyum sağlamak için fosil bazlı ham maddelerin biyo-atfedilen alternatiflerle değiştirilmesine ve enerji yoğun süreçlerin elektrifikasyonuna odaklanmıştır.^[194] INEOS Inovyn’in 2019’da ticari olarak piyasaya sürdüğü ve 2020 sonrasında genişlettiği BIOVYN™ gibi biyo-atfedilen PVC, kütle dengesi muhasebesi yoluyla odun hamuru üretiminin bir yan ürünü olan tall yağından elde edilen yenilenebilir hammaddeleri içerir ve vinil klorür monomeri (VCM) sentezinde fosil etilene olan bağımlılığı azaltır.^[195] ^[196] Bu yaklaşım, etilen üretiminin PVC’nin karbon ayak izine önemli ölçüde katkıda bulunduğu yukarı akış emisyonlarını ele alır; biyo-etilen ikameleri, fosil yollara kıyasla kg etilen başına yaklaşık 1.8 kg CO₂ eşdeğeri azalma sağlar.^[197] 2023 yılına gelindiğinde, bu tür biyo-atfedilen varyantlar otomotiv yüzeyleri ve inşaat profilleri gibi uygulamalara entegre edilerek aşamalı karbon nötrlüğünü destekledi.^[198]

INEOS Inovyn’in 2024’te tanıtılan NEOVYN™ serisi, Norveç, Belçika ve diğer yerlerdeki üretim tesislerinde hidroelektrik, rüzgar ve güneş enerjisi dahil olmak üzere yenilenebilir enerji kaynaklarının, düşük karbonlu hidrojenin ve elektrifikasyonun birleşik kullanımı yoluyla Avrupa süspansiyon PVC ortalamasına göre %37 daha düşük karbon ayak izi (kg PVC başına 1.3 kg CO₂) elde etmektedir.^[74] ^[199] Bu yöntemler, hammadde değişimlerinden farklı olarak enerji kullanımından kaynaklanan proses emisyonlarını hedefler ve yapı ürünleri üreticilerine yapılan ilk teslimatlar, üretim mevcut tesislerden yararlandığı için pilot uygulama olmadan ölçeklenebilirliği gösterir.^[74] Hammadde ve enerji optimizasyonları, yukarı akış kraking ve aşağı akış hizmetlerinin Kapsam 1 ve 2 katkılarına hakim olduğu PVC yaşam döngüsü emisyonlarının çoğunluğunu topluca ele alır.^[194] ^[200]

Elektrifikasyon yolları, VCM üretiminde temel bir adım olan klor elektrolizi için yenilenebilir elektriği ve fırınlar ile kazanlarda yakıt değişimini vurgular; ABD endüstri yol haritaları, %90 kazan elektrifikasyonu ve %50 yenilenebilir hidrojen benimsenmesi yoluyla 2050 yılına kadar %75’e varan emisyon kesintileri öngörmektedir.^[197] Proses ısıtması için düşük karbonlu varyantlar dahil olmak üzere yenilenebilir hidrojen entegrasyonu, temiz şebekelerle eşleştirildiğinde sıfıra yakın emisyonları mümkün kılar, ancak verimlilik kayıplarını önlemek için şebeke dekarbonizasyonunu gerektirir.^[194] Bu inovasyonlar, 2050 yılına kadar ABD’de %20 artması beklenen artan PVC talebi ortasında daha geniş dekarbonizasyon yörüngelerini desteklemekte, düşük karbonlu varyantlar henüz belirtilen pazar payları ortaya çıkmadan düzenleyici baskıları karşılamak için ilgi görmektedir.^[197]^[201]

Düzenlemeler ve Tartışmalar

Tarihsel ve Mevcut Düzenleyici Çerçeveler

1970’lerde Birleşik Devletler’deki düzenleyici dikkat, maruz kalan işçiler arasındaki anjiyosarkom vakalarının kümelenmesinin ardından PVC üretiminin birincil ham maddesi olan vinil klorür monomerine (VCM) odaklandı. 1974’te Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA), işyeri havasındaki VCM için izin verilen maruziyet sınırını 1 ppm olarak belirleyerek önceki 500 ppm seviyelerinden düşürdü.^[39] Eş zamanlı olarak, Çevre Koruma Ajansı (EPA), atmosferik salınımları sınırlamak için Temiz Hava Yasası kapsamındaki standartlar da dahil olmak üzere üretim tesislerinden VCM emisyonları üzerinde kontroller başlattı.^[202] Gıda ve İlaç İdaresi (FDA), o yıl aerosol kozmetiklerde ve ilaçlarda itici gaz olarak VCM’yi yasaklarken, Tüketici Ürünleri Güvenliği Komisyonu (CPSC) saç spreyi ambalajlarında kullanımını yasakladı.^[203]

2000’li yıllara gelindiğinde, Avrupa Birliği, REACH yönetmeliği kapsamında esnek PVC’de yaygın olarak kullanılan ftalat plastikleştiricilere kısıtlamalar getirdi. Ek XVII, Giriş 51, di-(2-etilheksil) ftalat (DEHP), dibütil ftalat (DBP), benzil bütil ftalat (BBP) ve diizobütil ftalat (DIBP) konsantrasyonlarını oyuncaklar ve çocuk bakım ürünlerinde ağırlıkça %0.1 ile sınırlar; bu ilk üçü için 2007’den itibaren geçerli olup 2018’de DIBP’ye genişletilmiştir.^[204] Bu önlemler, madde göçünü kontrol etmek için PVC içeren tüketici ürünlerine geniş çapta uygulandı.^[205]

Uluslararası alanda, Kalıcı Organik Kirleticilere İlişkin Stockholm Sözleşmesi, PVC ile ilgili katkı maddelerini ele almış; PVC’de plastikleştirici ve alev geciktirici olarak kullanılan orta zincirli klorlu parafinlerin (MCCP’ler), atık akışlarındaki kalıcılıklarını not eden önerilerin ardından 2025’teki 12. Taraflar Konferansı’nda küresel eliminasyon için listelenmesi hedeflenmiştir.^[206] Sözleşme kapsamındaki rehberlik, yakma veya geri dönüşüm sırasında listelenen kirleticilerin kasıtsız salınımlarını en aza indirmek için PVC atıklarını yönetmek için mevcut en iyi teknikleri vurgulamaktadır.^[207]

Mevcut çerçeveler, belirli uygulamalarda PVC için onayları sürdürmektedir. FDA, gıda ile temas eden madde düzenlemeleri kapsamında ambalaj ve kaplar gibi gıda ile temas eden kullanımlar için sert PVC’ye izin vermekte, plastikleştirici olarak sekiz ftalata ve tanımlanmış migrasyon sınırlarına sahip bir monomer olarak birine izin vermektedir.^[208] Çin’de, PVC borular ve bağlantı parçaları için 2024 ulusal standartları (örneğin plastikleştirilmemiş PVC-U için olanlar), yönlendirilmiş PVC-O sistemleri için ISO 16422 gibi ISO uyumlarını içermekte, su temini ve drenaj için performans metriklerini vurgulamaktadır.^[209] Küresel olarak düzenlemeler farklılık göstermekte; gelişmekte olan ülkeler genellikle altyapı için malzeme satın alınabilirliğine vurgu yapılması nedeniyle PVC üretimi ve atığı üzerinde daha az katı kontroller uygulamakta, bu da kapsamlı uygulama yerine ulusal veya gönüllü standartlara güvenilmesine neden olmaktadır.^[210]

Tartışmalar, Efsaneler ve Kanıta Dayalı Yanıtlar

Kalıcı bir efsane, polivinil klorürü (PVC) tüketiciler için doğal olarak toksik olarak tasvir etmekte, öncü monomeri olan vinil klorürün özelliklerini bitmiş polimer ile karıştırmaktadır. Vinil klorür monomeri, 1970’lerdeki düzenleyici kontrollerden önce yüksek mesleki maruziyetlerde karaciğer anjiyosarkomu ile ilişkili bilinen bir kanserojendir; ancak polimerizasyon süreci PVC’yi normal kullanım koşullarında önemli miktarda monomer veya klor salmayan kararlı, inert bir malzeme haline getirir.^[145] ^[211] Bitmiş PVC ürünleri, tipik tüketici teması, yutma veya soluma yoluyla beklenen sağlık tehlikesi olmadığını gösteren güvenlik bilgi formlarıyla doğrulandığı üzere, son kullanıcılar için ihmal edilebilir riskler oluşturur.^[212] Öncelikle üretim tesislerinde monomer kullanımından kaynaklanan mesleki riskler, havalandırma, izleme ve maruziyet sınırları yoluyla hafifletilmiş ve 1980’lerden bu yana insidans oranları çarpıcı biçimde azaltılmıştır.^[145] ^[213]

PVC yanmasından kaynaklanan dioksin oluşumuna ilişkin endişeler yasak çağrılarını körüklemiştir, ancak ampirik veriler PVC’nin katkısının doğal ve kontrolsüz kaynaklara göre küçük olduğunu göstermektedir. Kontrolsüz açık yanma veya PVC içeren yangınlar poliklorlu dibenzo-p-dioksinler ve furanlar (PCDD/F) üretebilir, ancak ABD tahminleri ev yangınlarında PVC’den kaynaklanan yıllık dioksin emisyonlarını 1 gram uluslararası toksik eşdeğerin (I-TEQ) altına yerleştirmektedir; bu, küresel dioksin envanterlerine hakim olan orman yangınları ve biyokütle yanmasından kaynaklanan çıktılar yanında cüce kalmaktadır.^[214] Gelişmiş emisyon kontrollerine sahip modern atık yakma tesisleri, PVC işleme sırasında saptanabilir eşiklerin altında dioksin seviyelerine ulaşır; bu genellikle organik atıkların düzenli depolanmasından daha güvenlidir çünkü depolama, yakalandığında dioksin riski olmadan güçlü bir sera gazı olan metan üretir.^[215] PVC’yi birincil dioksin kaynağı olarak gösteren çevre savunucusu gruplar, genellikle ABD EPA gibi kurumlardan gelen emisyon envanterleri yerine ihtiyati anlatılara öncelik vererek bu karşılaştırmalı ölçekleri gözden kaçırmaktadır.^[192]

PVC yasakları üzerine tartışmalar, maliyet-fayda analizlerinin PVC’nin altyapıdaki dayanıklılığından kaynaklanan önemli tasarrufları metal veya beton gibi daha maliyetli alternatiflere göre ortaya koymasıyla ekonomik ödünleşmeleri vurgulamaktadır. Su ve kanalizasyon sistemlerinde PVC boruların değiştirilmesi, PVC’nin daha düşük ömür boyu değiştirme ihtiyaçlarını gösteren yaşam döngüsü değerlendirmeleriyle kanıtlandığı üzere, daha yüksek malzeme ve kurulum giderleri nedeniyle ABD altyapı maliyetlerini yıllık milyarlarca dolar artırabilir.^[216] Bazı Avrupa bina yönetmelikleri gibi belirli bağlamlardaki yasaklar, orantılı sağlık kazanımları olmadan daha yüksek gömülü karbona veya başarısızlık oranlarına sahip malzemelere istenmeyen geçişlere yol açmıştır.^[217]

PVC’yi endokrin bozulma salgınlarıyla ilişkilendiren iddialar, genellikle polimerin kendisinden ziyade ftalatlar gibi katkı maddelerinden kaynaklanan nedensel kanıttan yoksundur; 2024’e kadar olan popülasyon düzeyindeki çalışmalar, 1930’lardan bu yana PVC yaygınlaşmasıyla ilişkili endokrin ile ilgili bozukluklarda herhangi bir artış göstermemektedir.^[218] Ftalatlar in vitro ve hayvan modellerinde endokrin aktivite sergilerken, insan epidemiyolojik verileri çok faktörlü maruziyetlerle (örneğin diyet, yaşam tarzı) karışan ilişkiler ortaya koymakta ve atfedilebilir salgınlar bulunmamaktadır; düzenlemeler sıklıkla gözlemlenen riskleri aşan ihtiyati eşikler benimsemektedir.^[219] Endüstri destekli incelemeler ve düzenleyici dosyalar, laboratuvar potansiyeli ile gerçek dünya sonuçları arasındaki bu boşluğu vurgulayarak kanıtlanmamış nedensel zincirleri büyüten savunuculuk odaklı anlatılara karşı çıkmaktadır.^[211]

Ekonomik Rol

Pazar Dinamikleri ve Büyüme Beklentileri

Küresel polivinil klorür (PVC) pazarı 2023 yılında yaklaşık 72 milyar ABD Doları değerindeydi ve inşaat ve altyapı sektörlerindeki talebin etkisiyle 2025 yılında 75-80 milyar ABD Doları değerine ulaşacağı tahmin ediliyor.^[220] Asya-Pasifik, Çin ve Hindistan gibi ülkelerdeki hızlı kentleşme ve artan konut ve boru ihtiyaçlarıyla beslenerek 2024’te yaklaşık %60’lık bir payla küresel tüketim payının %50’sinden fazlasını elinde tutmaktadır.^[221] Bu bölgesel hakimiyet, daha düşük üretim maliyetlerini ve yüksek büyüme gösteren son kullanım pazarlarına yakınlığı yansıtsa da küresel arz baskılarını yoğunlaştırmıştır.^[220]

2024’teki piyasa dinamikleri, aşırı kapasite ve zayıf iç gayrimenkul talebinin rekor düzeyde düşük ihracat fiyatlarına yol açtığı ve ticaret akışlarını bozduğu Çin kaynaklı arz fazlası da dahil olmak üzere oynaklıkla damgasını vurdu.^[222] Bu fazlalık, mevsimsel yavaşlamalar ve Çin sevkiyatlarından gelen rekabetle Asya fiyatlarının aşağı yönlü seyretmesiyle dünya genelinde marjları baskıladı.^[223] Buna karşılık, Amerika Birleşik Devletleri, 2025’e girerken planlanan üretim genişlemeleri gördü; bu, yerel altyapı yatırımları ve vinil klorür monomer tesislerindeki kapasite eklemeleriyle desteklenen %5’i aşan beklenen talep artışını destekledi.^[72]

İleriye bakıldığında, PVC pazarının, sürekli altyapı gelişimi, üretim için uygun fiyatlı enerji girdileri ve gelişmekte olan ekonomilerdeki artan ihtiyaçlara atfedilen %3-4.2’lik bir yıllık bileşik büyüme oranı (CAGR) ile genişleyerek 2030 yılına kadar 95-100 milyar ABD Dolarına ulaşması öngörülmektedir.^[220] 2025’te uygulanan Asya ithalatına yönelik ABD tarifeleri dahil olmak üzere ticaret engelleri, ithal PVC reçineleri ve hammaddeleri için maliyetleri yükselterek tedarik zincirlerinde kaymalara ve Çin ihracatına olan bağımlılığın azalmasına yol açarken yerli veya alternatif kaynakları destekledi.^[224] ^[225] Bu önlemler arz fazlasına karşı koymayı amaçlasa da kısa vadeli fiyat enflasyonu riski taşımakta ve uzun vadeli etkiler küresel talep toparlanmasına bağlı kalmaktadır.^[226]

Altyapı ve Kalkınmaya Katkılar

Polivinil klorür (PVC) borular, maliyet kısıtlamalarının altyapı dağıtımını sınırladığı gelişmekte olan ülkelerde su ve kanalizasyon sistemlerinin hızla genişlemesini sağladı. Korozyon direnci, hafifliği ve bakteriyel geçirimsizliği, onları temiz su sağlamak ve atık suyu yönetmek için ideal hale getirerek Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Amacı 6’yı (temiz su ve sanitasyon) destekler.^[227] Bu bölgelerdeki neredeyse tüm temiz su projeleri, milyarlarca kişi için erişimi kolaylaştıran ve iyileştirilmiş sanitasyon yoluyla su kaynaklı hastalıkları önleyen PVC borulara bağlıdır.^[228]

Elektrik altyapısında, PVC yalıtımlı kablolar, daha ağır malzemelere hafif alternatifler sunarak kurulumu basitleştirir ve güç şebekelerinde ve yenilenebilir enerji kurulumlarında toplam sistem ağırlığını azaltır. Bu, malzeme taleplerini en aza indirerek ve daha geniş elektrifikasyonu mümkün kılarak enerji verimliliğine katkıda bulunur; PVC’nin yalıtım özellikleri, güneş enerjisi kurulumları gibi uygulamalarda iletim kayıplarını azaltmaya yardımcı olur.^[229]^[230]

PVC’nin metal veya beton alternatiflerine kıyasla daha düşük peşin maliyetleri (genellikle 2-5 kat daha ucuz), özellikle kaynak kısıtlı ortamlarda altyapı sunumunu hızlandırarak yoksulluğun azaltılmasını ve kentsel genişlemeyi destekler.^[231] Sert PVC talebi, büyüyen ekonomilerdeki kentleşme ve inşaat ihtiyaçlarının etkisiyle son on yılda yaklaşık %50 artmıştır.^[232] Çalışmalar, kentleşmenin Afrika gibi bölgelerde PVC dahil plastik talebiyle en güçlü korelasyonu gösterdiğini, bunun da eski malzemelerden kaynaklanan orantılı çevresel bozulma gerektirmeden ekonomik kalkınmadaki rolünün altını çizdiğini göstermektedir.^[233]