12 Aralık 2013 Perşembe

Malç filmler için infrared geçirgen renkler

Malç filmler tarımda ekim yaparken, daha erken ve yüksek rekolteler elde etmek için kullanılmaktadır. Buna ek olarak domates, patıcan, karpuz, biber ve salatalık gibi sebzelerde kaliteyi de arttırırlar.

Kansas State üniversitesi Hortikültür Bölümü üyesi W.J.Lamont, plastik malç film kullanmanın avantajlarını aşağıdaki listeyle özetlemiştir.

1) Erken hasat: Toprağın ısısını yükseltmek erken hasada olanak sağlar. Siyah plastik malç filmleri kullanmak, 7-14 gün arası erken hasada olanak sağlarken, transparan filmlerde bu rakam 21 güne kadar çıkabilmektedir.

2) Toprak nemi: Plastik malç film kullanımı toprak neminin buharlaşma ile kaybedilmesini önemli ölçüde engeller. Bu sayede toprak nemli kalır ve sulama maliyetleri düşürülebilir. Bu koşullar altında plastik malç film olmadan yapılan ekimlerle karşılaştırıldığında sebze verimleri iki kata kadar çıkabilir.

3) Otlar ve istenmeyen flora: Siyah ve siyah/beyaz karışımından oluşan plastik malç filmler istenmeyen floranın oluşmasını engeller ve yabani otların büyümesine engel  olur.

4)Tarım kimyasallarının ve gübrenin yıkanması: Plastik mal. filmleri ile sağlanan koruma sayesinde değerli tarım kimyasallarının ve gübrelerin yıkanarak gitmesi engellenir.

5) Toprak sıkışmasının azaltılması: Koruyucu malç film altındaki toprağın gevşek kalmasını sağlar. Düşük nem kaybı sayesinde toprak sıkışma miktarı da azalır.

6) Köklerin kontrolü: Plastik malç film tarafından kapanan bölgelerin dışında kalan alanlarda, istenmeyen yabani ot köklerinin oluşması, pestisit ve kimyasallar ile kontrol altında tutulabilir.

7) Daha temiz ürünler: Plastik malç film altında kalan sebze ve meyveler kir ve topraktan korunabileceği için daha temiz kalırlar.

8) Daha fazla büyüme ve verim: Bitki büyümesi için gereken fotosentez karbondioksit emilimi ve oksijene çevrilmesini gerektirir. Plastik malç film kullanımı, gaz difüzyonunun mümkün olmaması sebebiyle, film altındaki karbondioksit derişimini arttırır. Bu sayede yeşil yapraklar fotosentez gerçekleştirebilir.

9) Gaz şeklinde besinlerin ve gübrenin korunması: Plastik malç film sprey olarak sıkılan kimyasal gübrelerin difüzyonuna engel olur ve bu sayede daha iyi emilirler.

10) Sel: Plastik malç film üzerindeki yollar sayesinde fazla su, yağmur esnasında kolayca akabilir. Bu sayede sel gibi durumlarda ekinlerin su altında kalması engellenecektir.

2007 yılında Bioplastics Magazine dergisinde yayınlanan makalede FKuR firması poilaktid polimerinden inovatif siyah plastik malç filmi tanıttı. FKuR, Oerlamans Plastics ve Fraunhofer UMSICHT ile birlikte çalışarak, 2004 yılından beri bu ürünün geliştirilmesi üzerinde çalıştığını ve artık ürünü ticarileştirmeye hazır hale getirdiğini açıkladı. basın bildirisinde bu PLA karışımının PLA ve diğer biyobozunur polimer ve katılarından oluştuğu belirtilmişti. Oerlemans Plastics b.V Genderen, Hollanda şirketi endüstriyel üretimi gerçekleştirdi ve PLA malç filminin testlerini gerçekleştirdi. Bu yenilikçi ürünün diğer biyobozunur filmlere göre, çok daha yavaş bozunduğu ve değişken iklim koşullarına karşı çok daha dirençli olduğu belirlendi. 2004 yılından itibarek, FKuR biyobozunur malç filmleri ile ilgili ilk teslere başlamıştı. Açık hava koşullarında filmin bozunma şekli laboratuvarda incelendi. Filmin endüstriyel uygulaması 2005 yılından beri Oerlemans Plastics ile birlikte denendi. Oerlemans Plastics firmasının FKuR'yi seçmesinin en büyük sebebi, diğer sebeplerin yanında, filmin konvansiyonel LDPE için geçerli ekstrüder makinalarında sorunsuz bir şekilde üretilemesiydi. Endüstriyel üretim öncesinde, Bio-Flex malç filmleri çeşitli ekinler üzerinde farklı araştırma enstitüleri ve test laboratuvarları tarafından da başarıyla denendi. 2005'ten beri Oerlemans Plastics firmasının biyobozunur PLA malç filmleri dünya çapında farklı iklim koşullarında ve ekin çeşitlerinde denendi. Ekin verimleri PE malç filmler ile karşılaştırılabilir düzeydeydi. PLA malç filmlerinin serilmesi normal serme makineleri ile aynı şekilde yapılabiliyordu. Diğer biyofilmlere nazaran en önemli avantajı, örneğin nişasta bazlı filmlere göre, daha yavaş bozunma ve değişken iklim koşullarında karşı direnç idi. Biyo malç filmlerinin tarımda bir diğer avantajı ise hasat sonrası filmin sürülerek toprak altında bozunmaya devam etmesiydi. Bio-Flex malç filmlerinin uygulanması film bertaraf edilmesiyle ilgili maliyetleri ve işgücünü de azaltmaktadır. Hem hammadde hem de film EN 13432 standardına göre biyobozunur özelliktedir. Ek olarak DIN Certco, OK Compost, NFU 52001 ve Ecocert sertifikalarına sahiptir.

Daha önce de bahsedildiği gibi, malç film uygulamasının en önemli sebeplerinden biri UV ve görünür (VIS) dalga boylarında ışık emiliminin bir sonucu olarak yabani otların büyümesinin engellenmesidir. Ek olarak, karbon siyah eklenmesi sayesinde kızıl ötesi yakın dalga boylarında (NIS) güçlü ısı emilimidir. Bu sayede malç film kendini ısıtır ve bu ısıyı bulunduğu ortama iletir.

İkinci nesil malç filmleri LDPE bazlı filmlerden biyobozunur plastiklerden oluşan filmlere doğru geçisi içerir. Siyah karbon hala pigment olarak kullanılmaktadır. Burada odak noktası biyobozunurluktan gelen sürdürülebilirlik özelliğidir.

Açık havadaki ısı emilimi biyobozunur filmleri uzun ömürlülük ve fonksiyonellik yönünden zora sokmaktadır. Bazı katkılar kullanılarak ömrün arttırılması ise orjinal amaç olan sürdürülebilirlik ile çelişmektedir. 

Bu çalışmalar tam da renkli ve infrared geçirgen (IRT) biyobozunur plastik malç üzerine yapılan çalışmalardan önceydi. Burada anafikir UV ve VIS dalga boylarını tamamen emilimini sağlarken. NIR dalga boylarının yüksek enerjisinin geçmesini sağlamaktı.

Şekil 1'de UV-VIS-NIR spektrumlarında biyobozunur plastiklerden yapılan koyu renkli malç filmlerinin geçirgenlikleri ile ilgili özet bilgiler verilmektedir. Buna göre 200nm-750nm arası sürekli emilim gerçekleşirken, NIR aralığında %70-80 oranında geçirgenlik sağlanmaktadır.




















Bu etkinin karbon siyah ile gerçekleştirilemeyeceği bellidir ve bu sebeple bazı dezavantajları da bulunmaktadır. İnce filmlerde renklendirici miktarının fazla olması gerekecektir ve bu da hammadde maliyetini arttıracaktır.

Geliştirilen renk formülleri basit renk karışım teorisine dayanmaktadır ve bu teoriye göre siyah (koyu) renkler pigment karışımları kullanılarak elde edilebilir. 

Şekil 2'de siyah renklendirilmiş filmler ile IRT karışımları arasındaki davranuş farkları gösterilmiştir. 


Termal kamera infrared lamba altındaki sıcaklık farklarını açık bir şekilde göstermektedir. Yukarıdaki resim standard siyah pigmentli film iken aşağıdaki IRT renklendirilmiş filmdir.

İnfrared geçirgen renkleri kullanmanın avantajları aşağıdaki gibi özetlenebilir.

-Yüksek ısı geçirgenliği 
-Bu sayede yüksek toprak ısısının sağlanması
-Kışın köklerini tutan bitkiler için mükemmel koşullar sağlanır
-Yabani ot ve istenmeyen flora engellenir
-Kemirgen ve solucan saldırıları azalır
-Çilek gibi bitkiler sıcak filmle temas noktalarında oluşan zararlardan korunabilir
-Yabani otların engellenmesi için kimyasal gerekmeyeceğinden organik tarıma dönüşüm sağlanabilir.
-Erken ve verimli hasat
-Ekin kalitesi ve miktarının geliştirilmesi

Bütün bu deneyimlere dayanarak, domates ve salatalıklarla alan testleri 2012 yılında Thüringer Aufbaubank'tan sağlanan bütçe ile gerçekleştirildi. Bu testlerde IRT boyanmış biyobozunur plastiklerden yapılmış malç filmler, aynı şekilde boyanmış LDPE filmler ile karşılaştırıldı. Amaç filmin biyobozunurluk özelliğinin ekinlerin büyüme davranışlarına olan etkilerinin belirlenmesiydi.

Salatalık ve domateslerin büyümeleri arasında farklar bulundu. Domatesler için olan verilerde, ilk haftalarda filmin kompozisyonundan bağımsız olarak ekinler benzer büyüme eğilimi gösteriyor. Daha sonraki haftalarda IRT renklendirmeye sahip PLA film daha iyi performans gösteriyor. Fakat farklı film türleri arasındaki fark çok da önemli düzeyde bulunmuyor. 


Salatalıklarla yapılan testlerde ise fark baştan beri görünüyor. Hasat verimi sırasıyla PLA+IRT, selüloz+IRT, LDPE+IRT ve standart siyah malç film şeklinde bulunuyor.

Yapılan ek testlerde ise IRT renklendirilmiş filmlerin DIN EN ISO 14855-1'e göre %90'lık minimum biyobozunurluk gereksinimi de teyit ediliyor. Ekotoksisite testleri de EN 13432'ye göre başarıyla tamamlanıyor.

Bütün bu testler ışığında FKuR'un Bioflex F 1130 polimeri, geniş işleme penceresi, yüksek esnekliği sayesinde en uygun malzeme seçiliyor. IRT renk karışımları ile kombinasyonlar sayesinde ise yüksek performanslı ve günümüz pazarının gelecek nesil malç filmlerinin üretilmesi hedefleniyor.


Kaynak: Bioplastics Magazine 06/2013, Dr. J. Carlos Caro

Hiç yorum yok :

Yorum Gönder