CEVRE DOSTU BİYOBOZUNUR POLİMER NANOKOMPOZİT FİLM VE KAPLAMALAR
Hazırlayan: Funda TIHMINLIOĞLU, Okan AKIN, Onur ÖZÇALIK, Hale OĞUZLU
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Bölümü, 35430 Urla-İzmir/TÜRKİYE
Proje Özeti:
Ortalama kullanım ömrü 18 ay olan petrol türevi ambalaj materyalleri doğaya
bırakıldıklarında ancak binlerce yılda bozunmaktadırlar. Petrol bazlı ambalaj
atıklarının geri dönüşümü pratikte zordur. Atıkların geri dönüşümü ve yok edilmesindeki
yöntemlerin de kısıtlı olması, doğada kalan bu plastik atıkların çevre etkileri nedeni
ile giderek artan çevre kaygılarına yol açmaktadır. Polimer atıkların yakılarak yok
edilmesinden çıkan karbondioksit miktarı küresel ısınmayı tetiklerken, bazen de ortaya
çıkan toksik gazlar da küresel kirliliğe katkıda bulunmaktadır. Bu nedenlerden dolayı,
yenilenebilir, çevre dostu olan biyobozunur biyopolimerlerin kullanılmasına olan ilgi
hem bilimsel hem de endüstriyel anlamda giderek artmaktadır.
Biyopolimerlerin, fiyatların yüksek olması ve bazı özelliklerinin (mekanik, bariyer,
termal, yüksek hidrofilisite, proses edilebilirliği, v.b) endüstriyel ihtiyaçlar için uygun
olmaması nedenleri ile kullanımlarını kısıtlamaktadır. Biyobozunur polimerlerin
mekanik, bariyer ve termal özelliklerinin iyileştirilmesine yönelik geliştirilen pek çok
yöntemden biri olan nanoteknoloji uygulamaları gelecek vaad etmektedir.
Araştırma grubumuzca yapılan çalışmalarda farklı kaynaklardan elde edilen
biyobozunur mikroorganizma kökenli polihidroksialkonatlar (PHAs), biyoteknoloji
kökenli polilaktid (PLA), biyokütle kökenli mısır proteini (Corn Zein) ve polisakkarit
olan “kitosan polimerleri ile tabakalı silikat (Montmorillonite MMT) ve silika katkılı
nanokompozitler üretilmektedir. Nanokompozit uygulamaları ile çekme geriliminde
%115, kopmada uzama miktarında %90, ve elastisite modülünde %60’a varan artışlar
ile biyolojik kökenli biyobozunur polimerlerin karekteristik kırılgan ve güçsüz yapıları
iyileştirilmektedir. Aynı zamanda nanokompozit yaklaşımı ile su buharı geçirgenlikleri
%40-90, oksijen ve karbondioksit geçirgenlikleri ise sırasıyla %65-90 ve %24-90
aralıklarında düşürülmüştür. Baz polimerlere nazaran elde edilen iyileştirmeler
sonucu istenilen bariyer özellik daha az malzeme kullanımı ile sağlanabilmektedir.
Bariyer ve mekanik özellikleri yanısıra, termal bozunma başlangıç sıcaklıklarında
5-30 oC aralıklarında artış sağlanmıştır. Böylelikle, biyobozunur polimerlerin ısıl işlem
sırasındaki termal bozunmaları engellemiş ve işlenebilirlikleri de arttırılmıştır. Tüm
bu belirgin iyileştirmelerin yanısıra, kompozit üretiminde sıkça karşılaşılan renk ve
işlenebilirlik kayıpları minumumda tutulabilmektedir.
Devam eden araştırmalarımız ışığında, biyobozunur polimer nanokompozitlerin
ambalaj ve kaplama uygulamalarında (özellikle gıda ve boya uygulamalarında)
geleneksel polimerlere ciddi alternatif olabilecekleri görülmektedir.