25 Aralık 2015 Cuma

Sürdürülebilir Enerji Kanunu Fransa'da Biyoplastik Pazarını Güçlendiriyor

 2015'in Ağustos ayında, Fransa'da alternatif enerjiye geçişle ilgili kanun tasarısı kabul edildi ve meclisten geçti. Bu Kanunun 75.Maddesine göre, süpermarket ve perakende marketlerindeki tek kullanımlık plastik torbalar 1 Ocak 2016 itibariyle yasaklanacak.

Ek olarak kanuna göre, 2017 Ocak'tan itibaren meyve ve sebzeler için kullanılan plastik torbaların biyo-esaslı malzemeden yapılması ve biyobozunur ve ev kompostlama standartlarına uygun olması gerekiyor. Fransa Eyalet Konseyinde 4 Ekim 2015 itibariyle kararlaştırılan yönetmeliğe göre de minimum biyokütle miktarları belirlendi. 2017 Ocak itibariyle, bu tür ürünlerdeki biyokütle oranı en az %30 olarak belirlenirken, 2018 Ocak itibariyle ise %40 olarak belirlendi. 2020 Ocak itibariyle biyobazlı hammadde oranının en az %50 olması, 2025 Ocak itibariyle de %60 olması gerektiği belirlendi.


Kanuna göre reklam ve ya postalarda kullanılan plastik ambalajların da 2017 itibariyle biyobozunur/evde kompostlanabilir standartlarında olması gerekiyor.


Son adımda ise, 2020 senesi itibariyle Fransa'da tek kullanımlık plastik servis ürünlerinin olmaması hedefleniyor. Bu segmentte izin verilecek olan ürünlerin evde ve ya endüstriyel kompostlanabilirlik standartlarına uygun olması ve biyo-bazlı plastiklerden üretilmesi gerekecek.

4 Aralık 2015 Cuma

PEF, geleceği parlak biyobazlı polyester

Uzun adı Polietilen Furanoat (PEF) olarak bilinen ve geleceğin polyesteri olarak değer kazanacağı düşünülen PEF hammaddesinin; mekanik özelliklerini, bariyer özelliklerini ve potansiyel uygulama alanlarını, Avantium firmasının İş Geliştirme ve Teknik Uygulama müdürleri Bioplastics MAGAZINE dergisinde yazılar. Biz de sizin için bu yazıyı geniş bir biçimde blogumuza taşıdık.

Yazarlar: Nathan Kemeling/ Business Development Director
Jasper van Berkel/ Technical Application Manager
Avantium, Amsterdam, Hollanda
Çeviri: Mert Kumru / Business Development Manager
Kumru Kimya, İstanbul, Turkiye http://www.kumrukimya.com
Bioplastics MAGAZINE 04/2015 sayısında yayınlanan makaleden çevrilmiştir.

Avantium, petrol, gaz, kimyasal ve yenilenebilir endüstri sektörlerindeki firmalara gelişmiş kataliz hizmetleri ve sistemleri sağlayan ve bu konuda pazarda lider konumda olan bir teknoloji firmasıdır. 2005 yılından itibaren Avantium kendi olanaklarını kullanarak yenilenebilir plastik ve kimyasallar için yenilikçi proses ve ürün platformları geliştirmek amaçlı YXY'yi faaliyete geçirdi. Daha yakın zamanda ise Yeni Kimyasallar iş birimi altında yenilenebilir kimyasallar için geliştirme projelerini üstlendi.

Avantium'un YXY teknolojisi bitki bazlı şekerlerin katalitik olarak furan-2.5-dikarboksilik asit (FDCA) olarak da bilinen kimyasala dönüştürülmesi ve bu kimyasalın polietilen furanoat'a (PEF) polimerizasyonunu içeriyor. PEF özel performans ve sürdürülebilirlik profiline sahip yeni bir polyester ürünü. PEF, benzer kimyasal özellikleri sebebiyle genellikle PET ile karşılaştırılıyor. Her iki polyester de monoetilen glikol (MEG) ve aromatik diasitlerden üretiliyor. PEF için FDCA kullanılırkan PET için PTA kullanılıyor. Bu benzerliklere rağmen, PEF'in küçük moleküler düzeydeki farkı, birçok farklı özelliğin ortaya çıkmasını sağlıyor.

PEF malzemesinin PET'e göre daha yüksek (10 kata kadar) oksijen ve karbodioksit bariyeri bulunuyor. Su buharı bariyeri ise 2 kat daha yüksek. Bunun dışında ısıyla camlaşma sıcaklığı 12C daha yüksek iken PEF'in modulus değeri de PET'e göre %60 daha yüksek. Bu avantajlı özellikler sayesinde yenilikçi ambalaj fırsatları ve özellikle de PET'in özelliklerinin yetersiz kaldığı alanlarda, marka sahipleri, toptancılar ve tüketiciler için ek fonksiyonlar gündeme gelebiliyor.

Bu makalede ise ilk olarak PEF malzemesinin fiziksel özellikleri derinlemesine incelenecektir. Daha sonra PEF'in marka sahiplerine ve tüketicilere sağladığı katma değerleri ve özel uygulama alanları tartışılacaktır.

Bağ açısındaki küçük değişiklik, özelliklerde büyük farkı sağlıyor.


Yakın zamanda Georgia Institute of Technology'de yapılan bir PhD tezi ile PET ve PEF arasındaki özellik farkları kimya tamelinde incelendi. Bu sayede bu farklar ilk defa bilimsel bir temelde kanıtlanmış oldu. Çalışma sonucunda kısa bağ uzunluğu ve aromatik bağ açısının PEF polimerine çok daha rijit ve yoğun bir polimer zinciri sağladığı ve bu özelliğin de PEF'in özelliklerinin en önemli temelini oluşturduğu tespit edildi (1).

Resim 1- PEF (üstte) ve PET (altta) malzemelerinin kimyasal yapılarında PEF'nin tekrar eden yapısının
daha kısa oluşu ve PET'te bulunan düz bağ açısı üzerinde benzen halkasının dönme serbestliğinin olmaması
sayesinde PEF yapısına daha sağlamlık kazandırıyor
PEF'in hem yoğun paketlenmiş yapıda bir polimer olması hem de zincir rijitliği, daha yüksek bir yoğunluğa sahip olmasını ve kendi yapısından gelen sağlamlığını (Young's Modulus- Elastikiyet Katsayısı) ve deformasyon öncesindeki maksimum yük miktarının (Yield Stress- Sünme gerilmesi) daha yüksek olmasını sağlamaktadır. Aynı zamanda yüksek ısıda camlaşma sıcaklığı da benzer şekilde açıklanabiliyor: daha rijit haldeki PEF zincirlerini harekete geçirmek için daha yüksek bir sıcaklık gerekiyor. Aynı zamanda bu zincir hareketsizliği kristalizasyon işlemini de yavaşlatıyor ve yüksek kristalizasyon hızları da transparanlık gereken uygulamalarda bu özelliğin etkilenmesine sebep oluyor. Fakat en şaşırtıcı sonuç ise zincirlerin rijitliğinin malzemenin içinden gazların geçmesini engelleyen temel mekanizma olduğu şeklindedir. Sonuç olarak herhangi bir uzatma ya da başka işleme sokma gereği olmadan malzemenin özündeki özellik sayesinde, PET ile karşılaştırıldığında, hem oksijen hem de karbondioksite karşı 10 kat daha yüksek bariyer sağlanabiliyor.

Ambalaj malzemesi olarak PEF


Ambalaj uygulaması hem daha sürdürülebilir özellikte olan hem de PET'e göre katlarca defa daha fazla gaz bariyeri olan bir malzeme için çok mantıklı bir alan olarak öne çıkıyor. Ambalajdaki temel alanlar ise son uygulama alanına göre çok farklı şekillerde olabilen şişeler, tepsiler, kaplar, filmler ve laminatlardır. Bu formların hepsinin ortak özelliği ise malzemenin tipik olarak üretim sürecinde uzatma ve formlama işlemlerinden geçmesi gerektiğidir. Bu da plastiklerin gerdirilmesine ve bazı PET ve PEF gibi malzemelerin de buna bağlı olarak gerilim destekli olarak kristalleşmesini sağlamaktadır. Hem gerdirme, hem de stres kaynaklı olan bu kristalleşme son ürünün özelliklerine de fayda sağlamaktadır.

Resim 2- İki PEF malzemesinin çift yönlü gerdirilme davranışının PET ile karşılaştırılması
PEF'in geliştirilmesi sırasında, kontrollü olarak çift-yönlü gerdirilmesi ile PEF malzemesinin bazı ambalaj uygulamalarına uygun olup olmadığının değerlendirilmesi yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda, PEF'in PET'ten daha farklı işleme koşulları gerektirdiği görülmüştür. Bunlar arasında sıcalık ve germe hızı gibi parametreler bulunmaktadır. Bu sebeple, faktörlerin her ikisinin de ürünün tasarımı sırasında ve üretim prosesinin kurulması sırasında göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Aynı zamanda yapılan çalışmalarda, PEF üretim metodundaki değişimlerin de malzemenin uzama davranışını değiştirebileceği görülmektedir. Temel PEF malzemesi türü olan PEF A'nin gerdirilmesi sonucu elde edilen özellikler Tablo 2 ve 3'te görülebilir. PEF B türünde bir davranış için ise molekül ağırlığını arttırarak ve ya zincir mimarisini değiştirmek gerekmektedir. Doğru uygulama için doğru davranışa sahip polimeri üretmek ve bunun için gerekli olan PEF üretim yöntemini kontrol etmek YXY teknolojisinin de en önemli özelliklerinden biri olarak öne çıkmaktadır.


PEF, küçük bir farkla kullanıma hazır


PEF ve PET aralarındaki farklar olmasına ragmen; polimerlerin kimyasal benzerlikleri, çok benzer üretim adımları ve kalite kontrol metodlarına sahip olmalarını sağlamaktadır. PEF'in işlenmesi de PET için tasarlanan makinelerde gerçekleştirilebilmektedir. Birçok durumda, sadece işleme koşullarınınn değiştirilmesi yeterli olmaktadır ya da aynı malzemenin farklı türleri arasında geçiş yaparken gerektiği gibi çok küçük adaptasyonlar gerekebilmektedir. Avantium bazı geliştirme ortakları ile birlikte yaptıkları çalışmalarla PEF için; şişelerde ISBM (injection stretch blow molding), tepsi ve bardaklarda levha ekstrüzyonu ve termoform, ince paketleme filmleri için levha film ekstrüzyonu ve çift yönlü gerdirme ve halıdan teknik elyaflara kadar ise lif eğirme gibi işleme metodlarında malzemenin kullanılabilirliğini göstermiştir. Daha önceki bölümlerde açıklandığı gibi PET'in işlenmesine benzer olarak, PEF uygulamasında da, enjeksiyon ve ya ekstrüzyon adımı sonrasında, bir gerdirme işlemi ile basınç destekli bir kristalizasyon sağlanmaktadır. Bunu da genellikle bir ısıtma adımı izlemektedir. PEF'in PET'e nazaran daha düşük erime sıcaklığıNA sahip olması sayesinde, enerji tasarrufu da sağlanmaktadır. Aynı zamanda işleme penceresi de işleme kolaylığı açısından oldukça geniştir. Son olarak, malzemenin PET'in geri dönüşüm proseslerinde bulunan yöntemlerle geri dönüştürülebilmesi, PET ile benzer özelliktedir.

Şişeler ve daha ötesinde PEF


PEF'in ilk hedef uygulama alanı olan şişeler için PEF'in gelişmiş bariyer özellikleri defalarca gösterilmiştir. PEF'in mekanik özellikleri sayesinde daha fazla tasarım olanağı ve şişelerin daha iyi şekillendirilmesi sağlanabilir. Aynı zamanda doldururkenki bütünlüğü korumak suretiyle daha ince duvarlı ürünlerin üretimi de mümkündür. Bariyer ve sağlamlığın kombinasyonu sayesinde günümüzde PET ile yapılandan çok daha hafif şişelerin üretimi mümkün olabilecektir. Aynı zamanda daha yüksek yüzey alanı hacim oranına sahip daha küçük şişeler raf ömründen taviz vermeden üretilebilecektir. Bu da günümüzde sadece PET dışındaki yüksek maliyetli ve çok daha az sürdürülebilir çok katmanlı yapılar ile mümkün olabilmektedir.

Örnek olarak PEF'in alkolsüz meşrubat konteynerlerinde kullanılması sadece bariyer özelliklerine sahip pahalı PET yapılarıyla elde edilebilecek raf ömrü gereksinimlerinin karşılanmasını sağlayacaktır. Bu da, günümüzdeki tüketiciler için gereken küçük ambalaj performansının sağlanmasında önemlidir. Bir başka örnek ise cam ve kutu ambalajların güvenlik sebebiyle izin verilmediği spor ve diğer benzer organizasyonlar ve biranın korunması için yüksek oksijen bariyerinin gerekli olduğu PEF bira şişeleridir.


PET şişe pazarı sadece 40 milyar USD'lik bir pazardır. Fakat PEF'in bahsi geçen mükemmel özellikleri sayesinde ve sürdürülebilir yapısı ile çok daha geniş ambalaj alanları için de fırsatlar doğmaktadır. PEF diğer ambalaj segmentleri (cam ambalalaj, gıda/içecek keseleri, yemek tepsileri, metal kutulardaki içecek ve gıdalar, kartonlar) ile de rekabet edebilecek şekilde kendini konumlandırabilecektir. Gıda ambalajındaki sürdürülebilirlik, sağlık ve uygunluk gibi küresel trendler de PEF'in uzun vadeli potansiyelinin altını çizmektedir.

PEF ve sürdürülebilirlik


PEF tamamen yenilenebilir kaynaklar kullanılarak üretilecektir. Başlangıç olarak birinci nesil biyo-besleme stoğu olan mısır ya da buğday kaynaklı şekerler kullanılacaktır. Zamanla ahşap, buğday samanı, mısır koçanı gibi ikinci nesil (selülozik biyokütle) kaynaklardan elde edilen endüstriyel şekerler de ekonomik açıdan ve sürdürülebilirlik zincirinin daha güçlendirilmesi için kullanılacaktır. Çevresel ayak izi de, petrol bazlı plastikler ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde düşürülmektedir. PEF, PET'le karşılaştırıldığında, %50-70'e kadar karbon emisyonlarını azaltmaktadır. Aynı zamanda yenilenebilir olmayan enerji kullanımında da endüstriyel ölçekte üretildiği zaman %50'lik bir azalma sağlamaktadır (7).

PEF %100 oranda geri dönüştürülebilir bir malzemedir ve kızılötesi ayırma teknolojileri kullanılarak PET ve diğer plastiklerden ayrılabilmektedir. Geri dönüşüm alanında yapılan çalışmalarda da PET geri dönüşüm ağına belli miktarlarda PEF'in karıştırılabileceği de görülmüştür. Ama bu durum geri dönüşüm endüstrisinin kurumları tarafından da gözden geçirilecektir.

PEF'i gıda ve içecek ambalajlarında kullanabilmek için gıda temas onaylarının alınması gerekmektedir. Avantium firması konuyla ilişkili test protokollerini başarılı bir şekilde tamamlayarak, Avrupa'nın onay mercii olan EFSA'dan olumlu bir bilimsel görüş almıştır. EFSA da Avrupa Komisyonuna PEF'i gıda ve içecek ambalajları için uygun bir malzeme olarak eklemesi konusunda görüş bildirmiştir. 2015 sonu itibariyle de geçerli olacaktır. EPSA sonrasında ABD FDA süreci başlatılmıştır ve bunun da 2017 itibariyle sonuçlanması hedeflenmektedir.

PEF'in bariyer özellikleri sayesinde ürünlerin raf ömürlerinin artması sağlanabilecek ve bu sayede de nakliye ve depolama sırasındaki bozulmadan kaynaklanan gıda ve içecek atıkları sonucu ekonomik kayıpların da önüne geçilebilecektir.

PEF: ses getirmesi beklenen yeni nesil polimer


Dünya değişiyor ve büyüyen dünya nüfusu ile tüketim de hızlı bir şekilde artıyor. Tüketiciler ürünlerin sürdürülebilirliği konusunda giderek daha endişeleniyor ve sağlık ve yaşam stilleri ile uyumlu daha kapsamlı ürünler ve ambalaj olanakları talep ediyorlar.

Bu bağlamda, PEF ise, PET'e göre çok daha fazla performans faydası sağlayan %100 biyo-esaslı bir malzeme olarak tüketicilerin bu taleplerini karşılayabilecektir. Avantium bu sebeple PEF'in yüksek performansından yararlanabilecek yeni ambalaj uygulamaları geliştirmek için firmalarla ortaklık yaparak tüketici taleplerini karşılamayı hedeflemektedir. Bu kapsamda PEF şişeler için ALPLA, Danone ve Coca Cola ile iş birliği halindedir. PEF termoforming konusunda OMV/Polytype ve adını açıklamadıkları bazı ortaklar ile de film ve elyaf uygulamaları için ortaklık yapmaktadırlar.

PEF'i tüketiciye getirebilmek için Avantium ilk ticari PEF tesisini devreye sokmak amacıyla mühendislik çalışmalarına devam ediyor. İlk ticari üretim tesisinin 3 yıl içinde devreye sokulması planlanıyor. Bir sonraki adımda ise Avantium firması, PEF üretim teknolojisinin lisansını dağıtarak ve kimyasal üretim firmaları ile ortaklıklar kurarak endüstriyel çaplı PEF üretim tesisleri kurmayı planlıyor. Endüstriyel ölçekte, PEF malzemesinin, günümüzde piyasada bulunan ambalaj malzemelerine göre hem fiyat rekabetini sağlayabileceği, hem de emtia pazarına daha geniş bir giriş yapacağı düşünülmektedir.

Sonuç olarak PEF malzemesi, sürdürülebilirlik, mekanik özellikler ve işlenebilirlik gibi birçok cephede yüksek performans sağlaması ile geleceğin polyesteri olarak göze çarpmaktadır.

Kaynaklar
www.avantium.com
1) S. Burgess et al., Macromolecules, 2014, funded by The Coca-Cola Company
2) S. Burgess et al., Polymer, 2014, funded by The Coca-Cola Company
3) S. Burgess et al., Macromolecules, 2015, funded by The Coca-Cola Company
4) Internal results YXY technologies
5) Osborn & Jenkins, ''Plastic Films: Technology and Packaging Applications'', CRC Press, 1992
6) Natureworks Technical data sheet 4043D
7) A.J.J.E. Eerhart et al., Energy and Environmental Science, 2012

18 Kasım 2015 Çarşamba

Mitsubishi Chemical ve Sharp 2015 Küresel Biyoplastik Ödülünü Kazandı

İki gün boyunca devam eden Avrupa Biyoplastik Konferansı'nın her yıl olduğu gibi en önemli anlarından biri, konferansın ilk gününün sonunda geleneksel olarak gerçekleştirilen Küresel Biyoplastik Ödülü'nün sunılması olmuştur.

Bu sene itibariyle onuncu yılında da, Kürsel biyoplastik ödülleri, biyoplastik ürünleri, servisleri ve proseslerinin geliştirilmesi gibi dallarda yenilikçi ve mükemmeliyetçi ürünleri öne çıkardı.

Bu sene de diğer senelerde olduğu gibi, yarışmaya giren adaylar arasında rekabet oldukça yüksekti ve beş jüriden oluşan penelin karar vermesi zorlaştı. Fakat bu zorlu rakipler arasında bir kazanan ortaya çıktı. Her ikisi de Japonya firması olan Mitsubishi Chemical ve Sharp Corporation, 2015 yılı Küresel Biyoplastik Ödülü'nü, Sharp firmasının Mitsubishi'nin biyobazlı mühendislik plastiği olan DUROBIO malzemesini akıllı telefonlarının ön panelinde kullanması ile birlikte kazandılar. Jürileri özellikle etkileyen ise teknik bir uygulamada biyobazlı mühendislik plastiğinin başarılı bir şekilde polikarbonatın yerine kullanılabilmesi fikri oldu.

Ödülü Bioplastics MAGAZIN editörü Micheal Thielen sundu

Durobio malzemesi yüksek transparanlığa sahip, biyo-esaslı bir yüksek performans malzemesi ve bisfenol A yerine komonomer olarak isosorbide kullanılarak üretiliyor. Isosorbide kimyasalı yaygın olarak bulunabilen bir biyolojik besleme stoğu olan glikozdan üretiliyor. Malzemenin ise optik özelliklerinin PC'ye göre daha üstün olduğu, bunun yanında da çatlama, ısı ve neme karşı yüksek dirençli olması gibi özellikleri bulunuyor.


Bioplastics MAGAZINE editörü Micheal Thielen ise malzeme için, ümit vaadeden, zorlu uygulamalar için uygun ve havalı bir ürün gibi ifadeler kullanırken, geliştirilen ürünün biyobazlı mühendislik plastiklerinin kullanılması konusunda önemli bir adımı temsil ettiğini ekledi. Thielen aynı zamanda kendileri adına da bir ilki açıkladı: bu sene kazanana sunulan ödül plaketi sadece biyobazlı malzemeler kullanılarak 3 boyutlu yazıcıda üretildi. Ödülün yazdırılması için ise Hollandalı colorFABB firmasının tedarik ettiği PLA/PHA'dan yapılan filamentler kullanıldı.

16 Kasım 2015 Pazartesi

Biyoplastik Sektörü Düşük Petrol Fiyatlarına Rağmen Büyüyor

European Bioplastics kurumu geçen hafta Berlin'de gerçekleştirilen 10.Avrupa Biyoplastik Konferansında yıllık güncel pazar verilerini sundu. Bu rakamlara göre küresel biyoplastik endüstrisi aşırı güçlü bir büyüme potansiyeli ile karşı karşıya. European Bioplastics Başkanı Francois de Bie, orta vadede pazarın yüzde 350'den daha fazla büyüyeceğinin tahmin edildiğini belirtti.

Veriler araştırma enstitüsü IfBB- Institute for Bioplastics and Biocomposites ve nova-Institute iş birliği ile toparlandı. Veriler ışığında 2014 yılı itibariyle 1.7 milyon ton olan biyoplastik üretim kapasitesinin 2019 itibariyle 7.8 milyon tona çıkması bekleniyor.

Resim 1 - Kıtalara göre 2019 yılı için tahmin edilen biyoplastik üretim kapasiteleri

Biyo-esaslı olup biyobozunur özellikte olmayan biyobazlı PE ve biyobazlı PET gibi malzemelerin bu büyümenin önemli bir kısmını oluşturacağı düşünülüyor. 2014 yılında dünya çapında üretim kapasitesinin yüzde 60'ından fazlasını biyobazlı ve uzun ömürlü plastikler oluşturuyordu. Bu yüzdenin 2019 itibariyle 80'e kadar yükselmesi bekleniyor. PLA, PHA ve nişasta karışımları gibi biyobozunur plastiklerin üretim kapasitelerinin de istikrarlı bir şekilde büyümesi bekleniyor ve 2014'te 0.7 milyon tonluk kapasitenin 2019 itibariyle 1.2 milyon tonun üstüne çıkması bekleniyor. PHA üretiminin ise 2019 itibariyle 2 katına çıkması bekleniyor, bunda özellikle Asya ve Amerika'daki eski ve yeni kapasitelerin arttırılmasının etkili olacağı söyleniyor. Bie'ye göre kompostlanabilir plastikler niş alanlardan daha genel alanlara doğru genişliyor ve birçok kompostlanabilir plastik artık katma değerli uygulama alanlarında değerlendiriliyor.

Ambalaj halen biyoplastiklerin en çok kullanıldığı alan olarak öne çıkıyor. Kapasitenin neredeyse %70'lik kısmı (1.2 milyon ton) bu alanda kullanılıyor. Biyoplastiklerin bu pazara mükemmel uyumundan dolayı 2019 itibariyle biyoplastik kullanımının %80'den fazlasının ambalaj sektöründe kullanılacağı tahmin ediliyor. Veriler ışığında ambalajların daha fazla kaynakların verimli kullanılması yönünde bir trend izlediği, bu da tüketicilerin daha fazla çevresel etkisi az olan ürünlere olan talebi doğrultusunda olduğu görülüyor.

Veriler aynı zamanda biyoplastik malzemelerin birçok farklı sektörde kullanımlarının da arttığını doğruluyor. Tekstil, otomotiv ve tüketici eşyaları gibi alanlar öne çıkıyor. Biyoplastik üretimi için gerekli yenilenebilir besleme kaynakların yetiştirilmesi için harcanan ekili alanlar 2014 yılı itibariyle 0.68 milyon hektar olarak ölçüldü. Bu rakam da küresel tarım alanları olan 5 milyar hektarın sadece 0.01%'lik bir kısmını oluşturuyor. Bu alanların %97'lik kısmı hayvancılık, besicilik, besin üretimi, biyoenerji ve biyoyakıt gibi ürünler için kullanılıyor. Bu veriler göz önünde bulundurulduğunda açık bir şekilde biyoplastik üretimi için kullanılan alanlarla gıda ilintili alanlarda herhangi bir rekabet olmadığı görülebiliyor.

Resim 2- Gıda ürünleri için kullanılan alanların biyoplastik için kullanılanlara oranı (yüzdelik dilimler)


Bölgesel kapasite gelişimleri incelendiğinde, Asya'nın üretim merkezi olarak rolünün daha da artıcağı öngörülüyor. 2019 itibariyle biyoplastiklerin %80'den fazlasının Asya'da üretileceği tahmin ediliyor. Avrupa'da ise %5'ten daha azlık bir kısım kalacağı düşünülüyor. Amerika, Asya ve Latin Amerika ülkeleri üretim ağlarını çekmek ve daha hızlı pazar gelişimi adına bazı adımlar atarken Avrupa bu konularda adımlar atmak konusunda geride kalıyor.


Bu üretim kapasitesi yöneliminin aksine, Avrupa politikaları çerçevesinde biyobazlı kaynaklara eşit erişim sağlanabiliyor ve bu sayede biyobazlı ürünlerin pazara girmesi için ortam oluşturulabiliyor. Verimli atık yönetiminde kompostlanabilir plastiklerin rollerinin de oluşturulması da oldukça önem taşıyor. Francois de Bie gelecekteki Döngüsel Ekonomi Paketinde (Circular Economy Package) bu endüstrinin yaratacğı çevresel ve ekonomik büyüme ve iş imkanı yaratma potansiyelini değerlendirerek bu yönde kanunlara da önem vermesini isteyerek konuşmasını sonlandırdı.

13 Kasım 2015 Cuma

Biyoplastik Ödülleri 2015 - Finalistler Açıklandı

Bioplastics MAGAZINE dergisi 10. Küresel Biyoplastik Ödüllerinin finalistlerini açıkladı.

Akademik dünyadan, basından ve Amerika, Avrupa ve Asya'nın endüstri kurumlarından beş jüri adaylar arasından en iyi beş tanesini belirledi. Küresel biyoplastik ödülleri üreticiler, işleyiciler, marka sahipleri ve biyoplastik malzeme kulanıcılarının inovasyon ve başarılarını tanımlamaktadır. Yarışmaya katılım gösterebilmek için aday gösterilen ürün ve ya servislerin 2014 ve ya 2015 yıllarında geliştirilmiş ve ya pazarda olmuş olması gerekmektedir.

5 Kasım 2015'te Almanya'nın Berlin kentinde gerçekleştirilecek olan 10. Avrupa Biyoplastik Konferansı'nda kazanan açıklanacaktır.

Alki (Fransa)
Kuskoa Bi - ilk biyoplastik sandalye


Fransız Alki firması tarafından geliştirlen Kuskoa Bi, pazarda bulunan ve biyoplastikten üretilen ilk sandalyedir. Kuskoa Bi kabuğunun üretilmesinde kullanılan biyoplastik PLA bazlıdır ve bitki esaslı yenilenebilir kaynaklardan (mısır nişastası, doğal elyaflar, şeker kamışı vb.) yapılmıştır. Malzeme tamamen geri dönüştürülebilir özelliktedir ve sera gazı emisyonlarını azaltma özelliği sayesinde çevresel bir avantaj da sağlamaktadır. www.alki.fr

Tetra Pak (İtalya)
Tetra Rex Biyo-esaslı dünyanın ilk tamamen yenilenebilir kaynaklı ambalajı


Tetra Pak firması Tetra Rex Bio esaslı adıyla, dünyanın ilk tamamen yenilenebilir sıvı gıda karton ambalajını çıkardı. Bu ambalaj tamamen yenilenebilir, geri dönüştürülebilir ve izlenebilir FSC sertifikalı ambalaj ve biyo-esaslı tamamen şeker kamışından üretilen plastikten (Braskem'in bio PE ürünü) üretiliyor. Dünyanın ilk FSC etiketli kartonlarını 2007 yılında piyasaya çıkardıktan sonra, yeşil PE'den üretilen izlenebilir ve sertifikalı şeker kamışından kapakları 2011 yılında piyasaya süren firma, son adımında ise sertifikalı karton ile biyoplastiği birliştirerek dünyanın ilk tamamen yenilenebilir kartonunu oluşturdu. www.tetrapak.com


MHG Meredian Holding Group (USA)
İlk biyobozunur balıkçı zokası


MHG dünyada bir ilk olan sertifikalı biyobozunur tatlısu balıkçı zokasını tanıttı. Ürün Bill Lewis Lures adlı ünlü firma tarafından saf MHG PHA biyoplastiği kullanılarak üretildi. Rat L Trap firması ile işbirliği ile üretilen bu biyobozunur formdaki zokalar balıkçılık endüstrisi eliyle de katkıda bulunulan deniz kirliliğinin azaltılması için önemli bir adım.
Performansın yanında, PHA Rat L tuzaklarının pilot üretiminde de pozitif bir geri bildirim elde edildi. Bu da ürünün geleneksel plastikten daha iyi bir şekilde kaynak yapılabilmesi şeklindeydi. www.mhgbio.com

Mitsubishi Chemical Corp and Sharp Corp. (Japonya)
Çatlama dirençli biyo-esaslı plastik akıllı telefon ekranı


Osaka, Japonya merkezli ünlü Sharp Corporation firması Mitsubishi Chemical (MCC) firmasının DUROBIO adlı biyobazlı mühendislik plastik malzemesini yeni akıllı telefonu olan Aquos Crystal 2'nin ön panelinin üretimi için seçti. Bu seçim ile herhangi bir akıllı telefonun ön panelinde dünyada ilk defe biyo-esaslı mühendislik plastiği kullanılmış oldu. Durobio malzemesi bitkiden üretilen isosorbide kimyasalından üretilen bir biyobazlı plastik ve mükemmel darbe, ısı ve hava koşullarına direnç sağlıyor. Ek olarak mükemmel transparanlık ve düşük optik distorsiyon özellikleri de sağlıyor.




A.Schulman Castellon (İspanya)
Kozmetikte kompostlanabilir fleks tüpler için yenilikçi biyoreçine



A.Sculman firması Germaine de Capuccini, Petroplast ve Ainia Aimplas ortaklığı firmaları ile kurduğu konsorsiyumun desteğiyle ilk biyobozunur fleks tübü üretti. Özellikle A.Schulman'ın Ar-Ge ekibi konvansiyonel Polietilenin yerine geçebilecek en uygun kompostlanabilir malzemeyi bulmayı başardı. Yeni biyoreçine reaktif ekstrüzyon yöntemi ile elde edilmiş bir biyopolimer alaşımı ve konvansiyonel ekipmanlarla son ürüne rahat bir şekilde işlenebiliyor. www.aschulman.com

Süt Ürünleri için Biyobozunur Ambalajlar

Avrupa BIOBOTTLE projesinin amacı; farklı türlerdeki süt ürünlerinin (çiğ süt, pastörize süt ve uzun ömürlü UHT süt ürünleri) tek katmanlı ve ya çok-katmanlı plastik şişeler, plastik keseler gibi ambalajları için yeni biyobozunur malzemeler geliştirirken, geleneksel ambalajlar ile aynı raf ömrünün korunmasını sağlamaktır. Aynı zamanda ürünlerin kullanımı sonrasında ambalajların boşaltılıp temizlenmeden kompostlanabilir olması hedeflenmektedir.

Yıllık 261kg'lik tüketimle (FAO, 2011) Avrupa ülkeleri dünyanın en büyük süt ürünleri tüketicileridirler. Kullanılan ambalajlar tamamen geri dönüştürülebilir özelliktedir ve tüketici sonrası atık yönetimi çok büyük bir problem olmamalıdır. Fakat bunun aksine sadece, 2012 verisine göre, bu atıkların %10-15'lik kısmı geri dönüştürülmektedir. Ek olarak bu tür ambalajların geri dönüştürülmesi içlerinde kalan herhangi bir ürün ve ya onun kokusunun çok güçlü bir şekilde yıkanıp uzaklaştırılmasını gerektirmektedir.

Özellikle de bu sebeplerden dolayı, süt ürünleri endüstrisinin kendi kalan atıklarıyla birlikte kompostlanabilecek ambalaj çeşitleri geliştirmesi oldukça ilgi çekmektedir.

Proje kapsamında geliştirilecek olan farklı türdeki ambalajların süt ürününün türüne ve karşılık gelen raf ömrüyle örtüşür bir şekilde ısıl, mekanik, mikrobiyolojik ve organoleptik özellikler açısından gereksinimleri sağlaması gerekmektedir. Tablo 1'de bu özel gereksinimler özetlenmiştir.

Tablo 1 - Çiğ süt, probiyotik yoğurt ve UHT uzun ömürlü süt gibi ürünler için gereksinimler

Araştırmacıların karşılaşacağı öncelikli sorunlardan biri, günümüzde kullanılan geleneksel ambalajların sterilizasyon ve ya pastörizasyon gibi ısıl işlemlerin uygulanmasını gerektirmesidir. Hali hazırda ticari olarak satılan biyobozunur malzemelerin ısı dayanımı 65C'ye kadardır ve bu da 90-95C civarında gerçekleşen ısıl işlemlerin altında kalmaktadır.

Geliştirilen ambalaj ürünlerinin aşağıda belirtilen gereksinimleri sağlaması gerekmektedir:

1) Raf ömürleri boyunca süt ürünlerinin özelliklerini koruması
2) Hali hazırda kullanılan malzemeler ile mekanik ve ısıl özelliklerin benzer olması
3) Konvansiyonel plastik işleme makinalarında işlenebilmesi
4) Kompostlama koşulları altında tamamen biyobozunur olması, ISO 14885 ve EN 13432 standartları ile örtüşmesi
5) Kompostlanabilirlik standardı olan EN13432'ye göre gübre olarak kullanıma uygun olması
6) Günümüzün ambalaj malzemeleri ile rekabetçi seviyede olması
7) Gıda temas uygunluğunun olması
8) Aroma, renk, tat ve tekstür gibi organoleptik özellikleri koruması

Resim 1'de BIOBOTTLE projesi boyunca izlenecek olan geliştirme planı gösterilmektedir.

Resim 1- BIOBOTTLE projesi planı


Proje ortakları


Beş ayrı ülkeden yedi firma ve teknoloji merkezi AIMPLAS tarafından koordine edilen konsorsiyumu oluşturmaktadır. Almanya'dan VLB, Belçika'dan OWS, İtalya'dan CNR, Portekiz'den VIZELPAS ve ESPAÇOPLAS ve İspanya'dan ALMUPLAS ve ALJUAN katılmaktadır. Plastic teknoloji merkezi olan AIMPLAS ise kar gütmeyen bir araştırma kurumu olarak bir teknoloji ortağı olarak faaliyet göstermektedir. Bu bağlamda yapılan analiz, test ve teknik yardım konularında projeye destek vermektedir.

Proje geliştirme


Projenin planlanan zamanının yarısı geçilmişken, bu ilk sürede piyasada bulunan farklı biyobozunur malzemeler (PLA bazlı) üzerinde bazı kimyasal modifikasyonlar yapılmıştır. Pilot üretim seviyesinde elde edilen bu malzemeler, konvansiyonel ekstrüzyon hatlarında işlenebilirliklerinin görülmesi amacıyla ekstrüzyon şişirme ve üflemeli film ekstrüzyon hatlarında sırasıyla plastik kese ve şişe üretimi için denenmiştir.

Pilot seviyede elde edlien bu malzemeler ve son ürünler reaktif ekstrüzyon aşamasında ısıl özelliklerin geliştirilmesi amacıyla çapraz-bağ oluşturma tepkimeleri ile modifiye edilmiştir. Bu reaktif ekstrüzyon işlemi sırasında ağ oluşturan ajanlar polimer zincirinde radikal reaksiyonların tetiklenmesi için eklenmiştir. Bu radikaller polimer zincirleri arasında dallanmanın oluşabilmesi için gereklidir. Ürünler karakterize edilmiştir ve tablo 2'de (torba ve keseler için) ve tablo 3'te (şişeler için) sonuçlar sunulmuştur. Ek olarak şişeler için kapaklar ise enjeksiyon kalıplamada işlemeye uygunluk kriteri göz önünde bulundurularak elde edilmiştir. Tablo 4'te ise polipropilen (PP) ile karşılaştırıldığında bu karışımların sertlik derecelerini göstermektedir.

Tablo 2 - Kese şeklinde ambalajlar için ısıl ve mekanik özellikler
Referans malzeme, ticari biyomalzeme ve yeni geliştirlen ürünlerin karşılaştırılması

Tablo 3 - Şişeler için ısıl ve mekanik özellikler
Referans malzeme, ticari biyomalzeme ve yeni geliştirlen ürünlerin karşılaştırılması

Tablo 4 - Yeni geliştirilen malzemeleri sertliği

Biyobozunurluk


Biyobozunurluk testleri yeni geliştirilen ürünler ile yapılmıştır ve ilk ölçümler iyi sonuçlar vermiştir. Kompostlanabilirlik değerlendirmesi için yapılan testler halen devam etmektedir.

Gelecek adımlar


Projenin ikinci adımında, ambalajların karakterizasyonu devam edecektir ve fonksiyonları mikrobiyolojik analizler, migrasyon ve organoleptik açıdan değerlendirmeler yapılacaktır. Öte yandan, yeni biyo-kampaundların geniş ölçekli üretimi ve plastik kese, şişe ve kapakların üretimi de gerçekleştirilecektir.

BIOBOTTLE projesi Avrupa Birliği Yedinci Çerçeve araştırma programı tarafından maddi olarak desteklenmektedir.  Proje numarası 606350.


Kaynak: www.biobottleproject.eu

30 Eylül 2015 Çarşamba

Corbion Purac alternatif stoklardan PLA hammaddesi geliştirdi

İkinci nesil besleme stoğundan üretilen
Purac PLA hammadde
Corbion Purac adlı Hollanda firması PLA (Polilaktik asit) biyoplastik hammaddesini ikinci nesil besleme stoklarından başarılı bir şekilde üretimini gerçekleştirdi. İkinci nesil besleme stokları olarak insan tüketimine uygun olmayan şeker kamışı küspesi, buğday samanı ve odun yongası gibi kaynaklar belirtiliyor. Corbion Purac firması kullanıcıları alternatif kaynaklardan üretilen bu PLA hammaddelerinin pazarda tanıtılmasının hızlandırılması konusunda bütün kullanıcıları birlik olmaya davet ediyor.

Yoğun bir araştırma projesinin ardından, Corbion Purac alternatif besleme stoklarından yüksek saflıkta laktik asit üretmeyi başardı ve bu laktik asitten de PLA reçinesi polimeri üretildi. Günümüzde, laktik asit üretiminde birinci nesil besleme stokları olan endüstriyel şeker kamışı, şeker pancarı, mısır ve tapyoka gibi kaynaklar kullanılıyor. Bu kaynaklar sürdürülebilir tarım prensipleri takip edilerek yetiştiriliyor ve kullanılan ekilebilir alandan elde edilen verim de oldukça yüksek. Bu yüksek verimli besleme kaynakları muhtemelen gelecekte de laktik asit ve PLA üretimi için güzel bir seçim olarak kalmaya devam edecek. Corbion Purac firması ise dünyada ikinci nesil besleme kaynaklarından PLA üreten ilk firma olarak, laktik asit fermentasyon prosesini biyokütlenin özel karakterine uydurmayı başardı. Gelecekte bu alternatif besleme stokları biyokimya ve biyoplastik endüstrilerinde yüksek bir etki sağlayabilir.

Ticari olarak ikinci nesil besleme kaynaklarından üretilen PLA'yı tamamen pazara çıkarabilmek için hala önemli miktarda AR-GE eforu gerekiyor. Corbion firması bütün marka sahiplerini ve malzeme dönüştürücülerini iletişim kurarak konsorsiyuma dahil olup ikinci nesil kaynaklardan üretilen biyoplastiklerin pazarda tanıtılması konusunda destek bekliyor.

Corbion Purac firmasının farklı işleme çeşitleri için uygun olan farklı PLA hammadde çeşitlerini Türkiye pazarında Kumru Kimya firmasından tedarik edebilirsiniz.

Detaylar için: www.biyoplastik.com.tr/

Kaynak: http://www.corbion.com/media/press-releases?newsId=1955535

8 Eylül 2015 Salı

PLA biyopolimerlerinin performanslarını arttırmak

 Compounding World dergisi yazarlarından Peter Mapleston, kampaund üreticilerinin PLA hammaddelerinin özelliklerini nasıl geliştirerek daha yüksek ısı direncine, düşük döngü zamanına ve gelişmiş mekanik performanslara sahip polimerlerin ortaya çıktığını araştırdı.

Tamamlayıcı polimerler ve katkılar kullanılarak biyo-esaslı polilaktidlerin özelliklerini geliştirme konusunda elde edilen gelişmeler devam ediyor. Bunun sonucunda polilaktidler (ya da daha genel bilinen halleriyle polilaktik asit ve ya PLA) başlangıçta hedef pazarı olan ambalaj ürünlerinden daha öte bir noktaya ilerliyor. PLA kampaundları artan bir şekilde, otomotiv, elektrik ve elektronik ürünler, inşaat ve yapı sektörlerinde kullanılmaktalar. Özellikle geleneksel olarak ABS'in kullanıldığı uygulamalarda önemli gelişmeler kaydediliyor.

PLA polimerlerinin lider üreticilerinden NatureWorks firması polimerin özellik ve uygulama şemsiyesini büyütmek amaçlı sıkı bir şekilde çalışıyor. Ingeo markasıyla pazarlanan ürün çeşitlerine Aralık ayında ABS'in yerine geçebilecek bir formulasyon eklendi. Bu sayede reçinenin stiren içeren polimerlere performans, fiyat ve ekolojik olarak alternatif olabileceği görülebilmiş olacak.

Firmanın ısı-kararlı teknolojsine dayanan üç yeni formulasyon sayesinde darbe direnci, sertlik ve kimyasal direnç gibi özelliklerde gelişme vaad ediyor. İki tanesi enjeksiyon kalıplama uygulamalarında orta ve yüksek darbe direnci sağlarken, yüksek modulusa sahip olan (ABS'ye göre %50 daha fazla esneklik modulusu) formulasyon ise profil ekstrüzyonu için optimize edilmiş.

Bu tür seviyede bir performans daha önce PLA'yı petrol bazlı polimerler ile karıştırmak suretiyle elde edilebiliyordu. Fakat bu yeni Ingeo formulasyonlarının fonskiyonları yeni geliştirilen polimer kimyaları sayesinde kazanılan kristalizasyon seçeneklerinden elde ediliyor.  Bu da %90'a yakın yenilenebilir kaynaklardan elde edilen karbon içeriğine sahip oldukları anlamına geliyor.

Yeni geliştirilen türlerin yüksek kristalizasyon hızı sayesinde de ısı kararlılığı 92C'ye kadar ulaşırken döngü zamanları da azalıyor.

Diadato yeni ürün formulasyonunun geliştirilmesi sırasında önemli adımlardan birinin tüketici ürünlerinde kullanılan Ingeo bileşenlerinin bazı çok kullanılan ev kimyasallarına maruz kaldığında nasıl performans göstereceğiydi diyor. Natureworks firması birçok environmental stress crack resistance (çevresel stres çatlama direnci - ESCR) testi yaparak Ingeo'yu ABS polimeri ile karşılaştırdı. Standart endüstri çözücülerini kullanmak yerine firma hedef marketleri ilgilendiren ev kimyasalları ile bu testleri gerçekleştirdi. Test parçaları %1'lik stres altına konuldu ve sirke, Ajax temizliyici, sıvı sabun, ekstra saf zeytin yağı ve tereyağı gibi malzemelere maruz bırakıldı. 

Ingeo ve ABS'in distile edilmiş sirkeye mükemmel direnci olduğu görüldü. Ajax spreyi için Ingeo bütün zaman aralıklarında mükemmel olarak derecelendirilirken ABS 96 saatten sonra kötü performans gösterdi. Zeytin yağı ve terayağı içinse Ingeo bütün zaman aralıklarında mükemmel değerler gösterirken ABS 24 ve 96 saatler için düşük performans gösterdi. Isopropanol için Ingeo iyi ve çok iyi arasında derece alırken, bulaşık sabunu için Ingeo iyi ve mükemmel arasında derecelendirildi.

Ingeo aynı zamanda Nypro grubu tarafından bağımsız kimyasal direnç testlerine de tabi tutuldu. Bu testlerde de tüketici elektroniklerinin bazı temel el kremi, güneş kremi, sinek kovucu ve aseton gibi kimyasallara direnci test edildi. Ingeo bütün testleri geçerken ABS sinek kovucu ve aseton testlerini geçemedi.

Taiwan asıllı kampaund şirketi Polyalloy ise Corbion Purac firmasının malzemesini kullanarak PLA malzemesinin özelliklerini geliştirmeye çalışıyor. Firmanın raporlarına göre geleneksel kampaund yöntemleri ile PLA'nın ısı direnci sorunu çözülebiliyor olsa da, kalıplama döngü zamanı hala uzun kalıyor ve malzemenin hidrolize karşı zayıf olması da uygulamaları için önemli bir limitasyon.

2013 yılından beri Corbio Purac firmasının yüksek steryokimyasal saflığa sahip olan PLA'sını kullanarak Tayvan asıllı firma yeni nesil PLA kampaundları olan VeryGreen ürün grubunu geliştirdi. Bu malzemenin temelini GDO içermeyen kasava ve şeker kamışı oluşturuyor. Bu kampaundlar sayesinde PLA'nın kristalleşme oranı geliştirildi ve mükemmel ısı direncine ek olarak işleme döngü zamanı da oldukça düşürülmüş oldu. Geleneksel PLA kampaundları ile karşılaştırıldığında ise anti-hidroliz performansı oldukça yüksek ve bu sayede PLA için yeni uygulamalar mümkün olabiliyor. PLA artık otomotiv parçaları, tüketici elektroniği ve oyuncak gibi uzun ömürlü ürünlerde de kullanılabilir hale geldi.

VeryGreen ürün portföyü içerisinde farklı özelliklere sahip türler bulunuyor. VG7262 darbe direnci arttırılmış olan bir çeşit ve Izod darbe gücü 22 kg.cm/cm seviyesinde ve ABS'ye oldukça yakın. VG7274 ise elyaf katkılı bir tür ve 160C'ye kadar dayanabiliyor ve aynı zamanda yüksek modulusa sahip. Chen yüksek anti-hidroliz özellikleri ile züccaciye uygulamalarında melaminin yerine geçebileceğini iddia ediyor. VG7233U ise kompostlanabilir gıda ambalajı için geliştirilmiş termoform çeşidi olarak öne çıkıyor ve 100C'ye kadar direnç gösteriyor aynı zamanda yüksek hızda kristalizasyon sayesinde hızlı üretim yapılabiliyor. VG7213 ise genel amaçlı enjeksiyon çeşidi ve 120C'ya kadar dayanabiliyor. Bu sayede mikrodalga ve bulaşık makinesine girebilen tabaklarda ve oyuncaklarda da kullanılabiliyor. 

En yeni uygulama alanı ise 3d filament ekstrüzyonu. Chen laminasyon ve köpük üretimi için yeni çeşitlerin de geliştirildiğini belirtiyor.

Geçen sene başlayan ve AB tarafından sponsorluğu yapılan Naturtruck araştırma projesinin odağında da ABS bulunyor. Araştırmacılar tamamen biyo-esaslı otomotiv parçaları yapmanın olanaklarını araştırıyorlar. Çeşitli teknoloji merkezleri ve üretici firmalar PLA ve doğal elyafları ABS yerine kullanarak kamyon kabini iç yüzeyi için termoplastik kompozitler geliştirme adına işbirliği yapıyorlar. Ana amaç, gelişmiş termal özelliklere ve alev yanmazlığına sahip enjeksiyon kalıplanabilen parçalar geliştirmek.

Projenin bir diğer üyesi olan Aimplas temsilcisi ise bu biyokompozitlerin düşük parlaklıktaki standart ABS çeşitlerine rekabetçi fiyatlarda alternatif olacağını belirtiyor.

Projenin ilk kısımlarında ise doğal elyafların muamele edilerek özelliklerini geliştirmek ve PLA ile uyumunu arttırma gibi çalışmalar yapıldı. Bu çalışmalar Polonya'daki elyaf enstitüsü olan IWNİRZ tarafından gerçekleştirildi. En iyi sonuçlar rafine edilmiş kenevir elyaflarının başta tuz daha sonra da plazma ile muamele edilmesi ile elde edildi. 

Aimplas firması aynı zamanda enjeksiyon kalıplanabilir alev yanmazlığına sahip PLA/kenevir elyaf kompoziti geliştirdi. Bu üründe UL94 standardına göre HB klasmanına erişildi. Firmanın temsilcisi Valera, doğal antioksidantlar (polifenol ekstraktları) kullanarak kompozitlerin termal kararlılığının önemli ölçüde geliştirildiğini belirtti. 

Projenin üçüncü üyesi olan CTAG (Galiçya Otomotiv Merkezi) iki adet kamyon iç kabin yüzeyi prototipi geliştirdi. Son tasarım hali hazırda Moldflow simulasyonları ve enjeksiyon kalıplama denemeleri ile de onaylandı. CTAG kızılötesi tavlama işlemi kullanarak (online ve enjeksiyon sonrası uygulanır) biyokompozitlerin kristallenmesini ve bu sayede de ısıda bozunma derecesini (HDT) geliştirdi. Valera enjeksiyon sonrası bu işlemin, biyokompozitin kristallenme oranını %13'ten %65'e çıkardığını belirtti.

Aimplas aynı zamanda mikrodalga radyasyonu ile tavlama yöntemini çalıştı. Bu çalışmada PLA/kenaf kompozitlerinde kristallenmenin %30 arttığı ve 0.45MPa yüklemede HDT'nin 56C'den 154C'ye çıktığı tespit edildi.

Fransız Natureplast şirketi de enjeksiyon kalıplama ile üretilecek ürünler için PLA bazlı kampaundlar geliştirdi. Natureplast AR-GE müdürü Laura Belard; PLA ürünler genelde yüksek ısı dayanımına sahip değiller. PLA kimyasında yakın zamanda yapılan gelişmeler sayesinde bu sorun aşılabiliyor fakat hala soğuma zamanları uzun olduğundan dolayı bu çeşitlerin enjeksiyon kalıplamada kullanılması zor. Bu bağlamda firma döngü zamanlarını azaltmak için çalışmalarını sürdürdü ve ilk sonuçlar umut vaadediyor.

Natureplast AR-GE ortağı firması olan Biopolynov ile sürdürdüğü çalışmalar sonucu, yeni PLA çeşitleri ortaya çıkardı ve bu ürünler standart PLA'ya göre mekanik ve termal özellikler açısından daha geliştirildi. Aynı zamanda piyasadaki diğer ısı dirençli PLA türlerine göre verimlilikleri ile öne çıkıyor. Fiyatlar da rekabetçi seviyede.

Yeni PLA türleri olan PLHT 201 ve PLHT 202, piyasadaki benzer malzemelerden daha üst seviyede olmasa da karşılaştırılabilir seviyede termal ve mekanik özelliklere sahip. Ek olarak enjeksiyon kalıplanan parçaya göre döngü zamanlarında %30 ile %200 arasında standart PLA'ya göre avantaj sağlayabiliyor.

Metabolix PHA polimerinin PLA hammaddelerinin mekanik özellikleri üzerine etkisi

Polihidroksialkanoat üreticisi olan Metabolix firması ise Mirel markasıyla amorf kopolimerleri (a-PHA) çeşitli ambalaj ve tüketici uygulamaları için PLA kampaundlarına performans katkısı sağlıyor. Metabolix'e göre a-PHA polimeri PLA polimerine çok düşük oranda katılsa dahi sertlik sağlıyabiliyor. Ürün çeşitleri şu anda gıda temas ve ambalaj uygulamalarında kullanılıyor.

Yılın başındaki NPE 2015 fuarında Metabolix farklı uygulama örnekleriyle ürünlerinin performans katkısı olarak nasıl kullanıldığını tanıttı. Performans katkısı dışında PHA biyopolimerleri biyo-esaslı içerik ve biyobozunurluk gibi özellikleri açısından da ilgi görüyor. Örnek olarak şeffaf ambalaj filmlerinde a-PHA polimeri PLA için performans arttırıcı olarak sergilendi.

Polikaprolakton yükselişte

Polikaprolakton polimerleri, biyopolimerler için kullanılan polimer geliştiricilerin bir başka ailesidir. PHA'ların aksine yenilenebilir kayaklardan üretilmezler fakat biyobozunur ve kompostlanabilir özelliklere sahiptirler. Lider üretici Perstrop firmasıdır ve son yıllarda ürünleri olan Capa kaprolaktonlarını biyopolimerleri geliştirmek adına daha çok kullanmaya başladılar (malzeme normalde daha çok yüksek performanslı polioller için poliüretanlarda kullanılıyor).

Perstrop firmasında malzeme inovasyonu proje müdürü olan Linda Zollner, polikaprolaktonların (PCL) biyo-esaslı polimerler için modifiye edici olarak kullanılması yönündeki olasılıklara vurgu yapıyor. Bu bağlamda PCL'nin çok geniş çaptaki biyopolimerlerle, PLA, Nişasta bazlı plastikler ve PHA gibi, (özellikle de PHB) uyumlu halde olması da oldukça önemli. 

PCL metilen birimlerinden oluşan ve birbirinden ester gruplarıyla ayrılan alifatik polyester yapısında bir polimerdir. Bu sayede de yarı kristalin özelliğine sahiptir.

Zellner, PCL'nin düşük kristalin erime noktasına sahip olmasının uygulamaya göre hem faydalı hem de zorlayıcı bir durum olabileceğini belirtiyor. Fakat biyoplastik alanında, PCL saf olarak değil fiyatı dengelemek ve özellikleri geliştirmek açısından karışımın bir parçası olarak kullanılıyor. Düşük camlaşma derecesi (-60C) ve düşük kristalleşme erime noktası (58C-62C) PCL'nin işlenmesini kolay hale getiriyor. Moleküler ağırlığa bağlı olarak (genelde 10000-80000 arasında) PCL balmumu kıvamında ya da katı bir polimer olabiliyor. PCL aynı zamanda yüksek esnekliğe ve düşük modulusa sahip. Yüksek molekül ağırlıklı çeşitler genelde polimer modifiye edici olarak tercih ediliyor.

Perstrop PCL polimerlerinin mekanik özellikleri

Zellner yapılan çeşitli çalışmalar sonucunda, PCL'nin PLA ve PHB gibi biyopolimerlerin mekanik özelliklerini geliştirdiği görüldü. PCL polimer plastikleştiricisi gibi davranarak karışımın daha esnek bir özelliğe sahip olmasını ve darbe dayanımının artmasını sağlıyor.  Düşük molekül ağırlığı PCL'nin karışımda dağılmasını sağlarken aynı zamanda işleme sıcaklığının düşürülmesine katkı sağlıyor ki erime sıcaklığından çok da uzakta olmayan sıcaklıklarda bozunabilen biyopolimerler için oldukça önemli.


PCL aynı zamanda PHB için plastikleştirici olarak da kullanılabiliyor ve bu sayede polimerin daha kolay işlenebilirliğini sağlıyor. Ek olarak malzemenin biyobozunurluğu korunurken mekanik özelliklerin gelişmesi sağlanıyor.

Fosil bazlı olmasına rağmen, PCL hem aerobik hem de anaerobik olarak biyobozunur özelliktedir. PCL başlangıçla enzimatik olarak mikroorganizmalar tarafından bozunduktan sonra hidroliz prosesi ile polimer zincirleri oligomer ve monomer gibi daha küçük parçalara bozunur.

Yüksek biyobozunurluğa sahip olmasına rağmen, abiyotik koşullar altında ise PCL özellikle de hidrolize karşı, kararlı bir polimerdir. Hidrolitik kararlılığı OECD standartlarına göre farklı pH değerlerinde değerlendirilmiştir ve rakip biyopolimerler olan PLA ve PBAT'ye göre bu özelliği açısından üstündür.

PCL polimerinin EN13432'ye göre PBAT ve PLA ile biyobozunurluk karşılaştırması

Polikaprolakton polimerleri torba ve film gibi uygulamalarda yırtılma direnci ve esneklik gibi özelliklerin geliştirilmesinde kullanılmaktadır. Aynı zamanda kağıt kaplamalarında malzemenin esnekliği ve kompostlanabilirliği korunurken, nem ve yağ bariyerinin sağlanması için de uygulanabilir. Rijit ambalaj ve servis ekipmanı uygulamalarında ise esnekliğin geliştirilmesini ve bu sayede kırılganlığın ve çatlamanın önüne geçilmesini de sağlar. Düşük camlaşma sıcaklığı sayesinde de PCL, PLA ve nişasta bazlı malzemelerin kırılganlıkları sebebiyle sorun yaşatacağı, ambalaj ve soğuk koşullarda kullanılan eşyalar için uygundur.

Perstrop firması yakın zamanda laktid ve kaprolaktondan oluşan yeni kopolimerler geliştirdi ve laboratuvar ölçeğinde bu malzemeleri test etti. Geliştirme projesinin erken fazında dahi, kaprolakton ile laktidler arasında mükemmel bir uyum sağlandı. PCL için bir limitasyon olan erime noktasının yükselktilmesi başarıldı. Kopolimerlerin amorf özellikte olması da yeni kullanım alternatiflerinin oluşmasını sağlıyor. PCL polimerinin tek başına şeffaf özelliklte olmaması transparanlık gerektiren uygulamalar için uygun olmamasına sebep oluyordu fakat kopolimerler yüksek şeffaflığa sahipler.

Biyo-esaslı ve alev geciktirici özellikte

Clariant firması yenilenebilir kaynaklardan üretilen plastiklere olan talebin otomotiv sektörünün ötesindeki teknik uygulamalara da ulaştığını belirtiyor. Bu yeni alanların başında Elektrik ve elektronik (EE) ve yapı-inşaat uygulamaları geliyor. Bu yeni alanlarla ilişkili olarak da araştırma grupları halojen içermeyen alev geciktiricileri (HFFRs) yenilenebilir kaynaklı ahşap, lignin, nişasta gibi dolgularla biyo-esaslı plastikler ve kompozitlerin geliştirilmesi yönünde çalışıyorlar. Çalışmalar sonucunda halojen içermeyen alev geciktiricilerin biyobazlı polimer matrislerinde verimli bir şekilde bazı uygulamalar için gerekli mekanik özellikleri sağlayabildiği görüldü. 

Firmanın üretmekte olduğu Exolit HFFRs, yapı-inşaat ve EE uygulamalarında kullanılan bazı önemli biyo-esaslı polimer ve kompozitlerde alev yanmazlığı verimli bir şekilde sağladığı belirtiliyor. Firma bir laptop üreticisini referans vererek, firmanın alev geciktirici özelliğe sahip PLA ve polikarbonattan oluşan bilgisayarını örnek gösteriyor. Clariant ofis ekipmanları için benzer karışımların da geliştirilmekte olduğunu belirtiyor. 

Fujitsu firması yaklaşık 10 sene önce PLA kasaya sahip laptopunu tanıtmıştı. Ürün gelişiminde rol oynayan Kimura Koichi, artık PLA'nın bazı cep telefonı iç bileşenlerinde de kullanıldığını belirtiyor. Fujitsu aynı zamanda bazı ürünlerinin boyanması için biyo-esaslı ve su bazlı bir boya da geliştirdi. Boya PLA emulsiyonundan oluşuyor ve reaktif izosiyanat ile sertleştiriliyor.

Clariant aynı zamanda Unite Materiaux et Transformations (UMET, Lille University, Fransa) tarafından yapılan bir çalışmayı da referans gösteriyor. Bu çalışmada Exolit AP adlı, ince parçacıklı amonyum polifosfat (APP), ürünün farklı biyo-esaslı dolgularla desteklenmiş PLA üzerindeki etkisine bakıldı. Lignin ve nişasta malzemenin UL94 V-0 sınıfına yükselmesini sağladı, takviye yapılmamış malzeme ancak V-2 standardına ulaşabildi. Ek olarak hem lignin hem de nişasta LOI'yi yükseltti ve en yüksek ısı salım hızının (PHRR) azalmasını sağladı.

Clariant tarafından üzerinde durulan bir başka çalışma ise BAM Federal Institute for Material Research & Testing tarafından Almanya'da yapıldı. Çalışmada iki bileşenli alev geciktirici sistemi üzerinde çalışılarak UL94 V-0 seviyesine ve göreceli olarak yüksek oksijen indeksi (LOI) değerine ulaşılmaya çalışıldı. Bunun için PHBV polimeri baz olarak kullanıldı ve alev geciktirici olmayan kampaunda göre PHRR ve LOI değerleri düşürüldü. FTIR analizlerinde ise Exolit OP 1240 ile demir-trioksitin birleşiminin ısı kaynağı ile biyo-esaslı plastik arasında koruyucu bir katman olarak davrandığı görüldü.


2 Eylül 2015 Çarşamba

%100 Biyoesaslı epoksi kampaundları

Japon kimyasal üreticisi olan Nagase ChemteX elektronikten yaşam bilimlerine, otomobillerden sürdürülebilir iş kollarına kadar çok farklı sektörlerden müşterilerinin taleplerini karşılamak amacıyla yüksek performans ve yüksek katma değerli kimyasal ürünler tedarik etmektedir.

DENACOL markalı ürünleri ise alifatik epoksi ürünler arasında bir mihenktaşı haline gelmiştir ve epoksi kampaundlar arasında suda çözünme özelliğine sahip olan özgün bir üründür.

Biyoesaslı Denacol GSR serisi isosorbide vb. doğal yenilenebilir kaynaklardan üretilmektedir. Aynı zamanda aktif hidrojen, karboksil, amino ve hidroksil grupları ile oldukça reaktiflik göstermektedir. Bu sayede, tekstil, kağıt işleme, kaplama, yapıştırma, kalıplama kampaundları ve özel polimerlerde çapraz bağ yapıcı ajan olarak kullanılmaktadır.

Tablo 1'de ürün özellikleri hakkında bilgiler sunulmaktadır.

Tablo 1: Denacol ve BPA epoksilerin karşılaştırılması

Doğal kaynaklardan oluşan özel kimyasal yapıları sayesinde, bütün bu ürünler mükemmel performans sağlamaktadır. Örnek olarak, Denacol GSR-101W isosorbide yapısı bazlı özel bir epoksi kampaunddur ve bu ürünle sertleştirilen epoksi reçineleri sertlik, yüksek reaktiflik, düşük akışkanlık ve mükemmel ışık kararlılığı gibi özelliklere sahip olmaktadır.

Resim 1'de farklı formulasyonlara ait gerilim-gerinim eğrileri görülmektedir.

Resim 1 Farklı formulasyona sahip malzemenin mekanik özellikleri

Denacol ile yapılan kaplamaların bir diğer ilginç özelliği de sertliktir. Denacol GSR-101W ile formulasyonu sağlanan kaplama filmleri BPA tipi epoksi reçinelere göre aliminyum plaka üzerinde daha yüksek kalem sertliği ve daha iyi adhezyon sağlar.

Denacol GSR-103W ve GSR-104W çok fonksiyonlu epoksi gruplarıa sahiptir ve metal plaka ile birlikte adhezyon performansı artabilir.

Bütün ürün tipleri yüksek suda çözünürlüğe sahiptir ve bu sayede sulu sistemlere uygulanabilir ve sonuç olarak uçucu organik asitlerden (VOC) arınmış bir çevreye katkı sağlar.

Kaynaklar: http://www.nagase.co.jp/english

http://www.nagasechemtex.co.jp/en

10 Ağustos 2015 Pazartesi

Biyoplastiklerle İlgili Sıkça Sorulan Sorular 2015



Her ne kadar biyoesaslı ve biyobozunur plastiklerle alakalı olan her türlü sorulara yaklaşık 4-5 yıldır cevap vermeye çalışsak da bu malzemeleri daha yeni öğrenen insanlar tarafından sürekli olarak sorulan bazı sorular her zaman bulunuyor. European Bioplastics (Avrupa Biyoplastik kurumu) internet sitelerinden de ulaşabileceğiniz ya da pdf belgesi olarak indirebileceğiniz bu tür soruları derledi. Biz de bu derlenmiş SSS'lerin küçük ve editlenmiş bir kısmını siz okuyucularımıza sunuyoruz.

Biyoplastikler Nedir?


Biyoplastik malzemeler, biyoesaslı, biyobozunur ve ya her ikisidir. Biyoesaslı terimi malzemenin ve ya ürünün bir kısmının biyokütleden elde edildiğini tanımlar. Biyoesaslılık iddiasında bulunurken, kullanılacak birim (biyoesaslı karbon içeriği ve ya biyoesaslı kütle içeriği) yüzde olarak ifade edilir ve kullanılan ölçüm metodu açık bir şekilde belirtilmelidir. Biyobozunurluk ise bazı malzemelerin özünde bulunan ve bazı uygulamalar için avantaj sağlayan bir özelliktir, örneğin biyoatık torbaları. Biyobozunma ise mikroorganizmaların yardımı ile malzemelerin su, karbondioksit ve biyokütleye bozunmasını içeren kimyasal bir prosestir. Malzemeler EN13432 standardında belirtilen koşullar ve zaman aralığında biyolojik olarak bozunursa, bu malzeme endüstriyel koşullarda kompostlanabilir olarak etiketlenmektedir.

Biyoplastik ürünlerin avantajları nelerdir?


Biyoesaslı plastikler sınırlı olan fosil kaynaklarına olan bağlılığın azalmasına yardımcı olurlar. Önümüzdeki 10-20 sene içerisinde fosil kaynakların önemli ölçüde daha pahalı olması beklenmektedir. Yavaş bir biçimde azalmakta olan fosil kaynakları yavaş yavaş yerini yenilenebilir kaynaklara (günümüzde çoğunlukla mısır, şeker kamışı gibi yıllık bitkiler ya da şeker pancarı ve ya kassava gibi uzun ömürlü kültürler) bırakmaktadır. 

Biyoesaslı plastiklerin aynı zamanda sera gazı emisyonlarını (GHG) azaltma ve ya hatta karbon nötr olma potansiyelleri dahi bulunmaktdır. Bitkiler büyürken atmosferdeki karbondioksiti kullanmaktadır. Bu biyokütleyi kullanarak biyoesaslı plastik ürünler üretmek atmosferden geçici süreyle sera gazlarının bertaraf edilmesi anlamına gelmektedir. Bu karbon tutma potansiyeli eğer malzeme geri dönüştürülürse daha da uzatılabilir.

Biyoesaslı plastiklerin sağladığı bir başka fayda ise, malzemelerin döngüyü kapatması ve kaynak verimliliğini arttırmasıdır. Bu potansiyelden yenilenebilir kaynaklardan öncelikle malzemeler ve ürünler üreterek ve daha sonra enerji kazanımı için kullanılarak yararlanılabilir. Bunun anlamı:

1. Yenilenebilir kaynakları biyoplastik ürünler için kullanmak, bu ürünleri birkaç kere mekanik olarak geri dönüştürmek ve yenilenebilir enerjilerini ürünün hayat sonunda geri kazanmak ya da

2. Yenilenebilir kaynakları biyoplastik ürünler için kullanmak, ürün hayat döngüsü sonunda eğer uygun sertifikaya sahipse organik olarak geri dönüştürmek (kompostlamak) ve bu süreç sonunda değerli biyokütle/humus elde etmek. Bu elde edilen yeni ürün bitkilerin büyümesine katkı sağlayacak ve böylece döngü kapanacaktır. Ek olarak hem biyoesaslı hem de kompostlanabilir olan plastikler atık sahalarından biyoatıkların daha verimli toplanarak Avrupa çapında atık yönetim veriminin artmasına katkı sağlayabilirler.

Biyoplastikler yenilebilir mi?


Biyoplastikler ambalaj, gıda ürünleri, otomotiv parçaları, elektronik ürünler ve birçok farklı uygulamalarda konvansiyonel plastiklerin yerine kullanılabilirler. Ne konvansiyonel plastikler ne de biyoplastikler ağızdan alınmamalıdır. Gıda ve içecek ambalajlarında kullanılan biyoplastikler gıda temas için onaylıdır fakat insan tüketimine uygun değildir.

Biyoesaslı biyoplastikler tamamen fosil bazlı plastiklerin yerini alabilir mi?


Utrecht Universitesi'nde gerçekleştirilen PRO BIP çalışmasına göre, biyoplastikler teknik olarak konvansiyonel plastiklerin %85'inin yerine geçebilirler fakat bu kısa ve ya orta vadeli olarak fizibil gözükmemektedir. 2013 yılı itibariyle 300milyon tonluk yıllık plastik üretiminin 1.6 milyon tonluk payına sahip olan biyoplastikler henüz pazara giriş aşamasındadır. Fakat arz arttıkça ve çeşitli pazar segmentlerine çabuk bir şekilde yayıldıkça, biyoplastiklerin plastik pazarının önemli bir parçası olacağı öngörülüyor.

Biyoplastiklerin fiyatları ne durumda?


Araştırma ve geliştirme maliyetleri halen biyoplastik yatırımının önemli bir payını oluşturuyor ve bu da malzeme ve ürün fiyatlarına etki ediyor. Fakat fiyatlar son on yılda sürekli olarak düşmektedir. Talep artışıyla birlikte, pazardaki biyoplastik hacmide artmakta ve petrol fiyatlarındaki öngörülen artışlar da gerçekleşisrse biyoplastik maliyetleri konvansiyonel plastik fiyatlarıyla yakın ve karşılaştırılabilir seviyeye gelecektir.

Biyoplastikler için ne kadarlık tarım alanı kullanılmaktadır?


2013 itibariyle küresel biyoplastik üretim kapasitesi yaklaşık 1.6 milyon tona ulaşmıştır. Bu da 600bin hektarlık bir alan gerektirir.

Bu bağlamda günümüzün biyoplastik üretimi için gerekli olan besleme stoklarını büyütmek için gereken alan toplam küresel tarım alanı olan 5 milyar hektarın sadece %0.01'lik (on binde bir!) kısmını oluşturmaktadır.

Devam etmekte olan yüksek ve politik olarak da desteklenen bir büyüme varsayılırsa, 2018 yılı itibariyle 6.7milyon tonluk bir pazarın gelişmesi öngörülebilir ve bunun için de 1.4 milyon hektarlık bir alan gereksinimi doğacaktır. Bu da küresel toplam tarım alanlarının yaklaşık %0.02'sine denk gelmektedir.

Bunun dışında gıda artıkları, gıda olmayan ekinler ve selüloz biyokütlesi gibi kaynakların kullanılmasına ilişkin fırsatlar da bulunmaktadır. Bu da yukarıda belirtilenden daha da az tarım alanı ihtiyacının kullanılmasını sağlayacaktır.

Gıda ekinlerinin kullanılması etik açıdan tasdik edilebilir mi?


Günümüzde küresel gıda üretiminin üçte biri ya harcanmaktadır ya da kaybedilmektedir. European bioplastics bunun önemli bir problem olduğunu onaylamaktadır ve dünyadaki açlığın en önemli unsuru olan bu durumun çözümü için gıda endüstrisinin gıda atıklarının azaltılması konusundaki eforlarını güçlü bir şekilde desteklemektedir.

Burada göz önünde bulundurulması gereken önemli eksiklikler:

gıda ve yemlerin yetersiz bir şekilde depolanması konusunda lojistik sıkıntılar
politik istikrarsızlıklar
finansal kaynakların azlığı

Biyokütle kullanımı konusuna gelindiğinde gıda/yem ve biyoplastik arasında bir rekabet bulunmamaktadır. Küresel tarım alanlarının yaklaşık %0.01'lik kısmı biyoplastikler için besleme stoğu üretmek için kullanılırken, %97'si gıda, yem ve hayvancılık için kullanılmaktadır.

Mısır ve ya şeker kamışı gibi gıda ekinleri en verimli ve dirençli besleme stoğu seçeneği olarak öne çıkıyor. Diğer çözümler (gıda dışı ekinler ve ya gıda ekinlerinin atıkları) orta ve uzun vadede ikinci ve üçüncü nesil besleme stoklarıyla birlikte geliştirilmektedir.

Gıda ekinlerinin sorumlu ve izlenerek biyoplastik üretimi için kullanılmasına karşı güçlü bir argüman bulumamaktadır. Bağımsız üçüncü parti sertifikasyon sistemleri ile sosyal, çevresel ve ekonomik kriterlerin daha göz önünde bulundurulması konusunda yardım sağlanabilir ve bu sayede biyoplastiklerin sadece yararlı bir inovasyon haline gelebilir.

GDO'lu ekinler biyoplastik üretiminde kullanılıyor mu?


Ticari olarak satılan biyoplastiklerin üretiminde GDO'lu ekinlerin kullanılması teknik bir gereklilik değildir. GDO'lu atıkların kullanımı ile sebep de sadece ekonomik ve ya bölgesel olarak besleme stoğunun tedariğiyle ilişkilidir.

GDO'lu ekinler biyoplastik üretiminde kullanılsa dahi, çok aşamalı işleme ve polimerin üretiminde kullanılan yüksek sıcaklık genetik malzemenin izlerinin tamamen ortadan kaldırmaktadır. Bu da son elde edilen biyoplastik ürününde genetik bir iz bulunmayacağı anlamına gelmektedir. Bu sayede de elde edilen biyoplastik malzeme gıda ambalajında kullanım için uygundur ve ambalaj içindeki ürünle etkileşime girebilecek herhangi bir GDO malzeme içermemektedir.

Oxo-bozunur ve biyobozunur plastikler arasındaki fark nedir?


Oxo-bozunma ve ya oxo-fragmentleşme teknolojisi özel katkılara dayanmaktadır. Bu katkılar standart hammaddelere katıldığında film son ürününün parçalanmasını hızlandırmaktadır. Fakat bu parçalanma sonucu oluşan parçacıklar çevrede kalmaya devam eder.

Biyobozunurluk malzemenin ve ya ürünün kendisinde olan bir özelliktir. Oxo-fragmentleşmeden farklı olarak biyolojik bozunma bakteri, mantar ve alg gibi mikroorganizmaların doğal davranışları sonucu gerçekleşir. Bu proses sonucunda da su, karbon ve biyokütle son ürün olarak ortaya çıkar.

Şimdiye kadar yapılan çalışmalarda endüstri tarafından kabul edilen ASTM D6400, ASTM D6868, ASTM D7081 ve EN13432 standartlarına göre oxo-bozunur malzemeler biyolojik olarak bozunabildiği kanıtlanmamıştır.

Enzim katkılı plastikler nelerdir?


Enzim katkılı plastikler de biyoplastik değildir. Biyoesaslı değillerdir ve herhangi bir standarda göre biyobozunur ve ya kompostlanabilir olduğu gösterilmemiştir. Enzim katkılı plastikler az miktarda organik katkı ile zenginleştirilmiş biyobozunur olmayan konvansiyonel plastiklerdir. Bozunma işleminin bu katkıları tüketen mikroorganizmalar tarafından başlatıldığı iddia edilmektedir. Bu sürecin de daha sonra katkının katıldığı PE gibi plastiğe yayıldığı ve malzemenin bozunur olduğu iddia edilmektedir. Plastiğin görsel olarak kaybolduğu ve belli bir süre sonra da karbondioksit ve suya çevrildiği söylenmektedir.

Biyolojik olarak bozunma (biyobozunma) çöp problemi için çözüm müdür?


Herhangi bir ürün verimli bir geri kazanıma olanak verecek şekilde tasarlanmalıdır. Biyobozunur plastik ürünler özelinde ise önerilen geri kazanım yöntemi biyoatıklarla birlikte toplanarak organik geri kazanımın (kompostlama) sağlanmasıdır. Bu sayede elde edilecek kompost (toprak verimliliğini arttıracak bir çeşit humus) da buna olanak sağlar. Bir ürünün herhangi bir şekilde çöpe gitmesi için tasarlanması, atık yönetiminin yanlış kullanılması konusunda teşvik etmek anlamına gelir ve bu da malesef oldukça yaygındır. Sonuç olarak biyobozunurluk ürünün çevreye çöp olarak atılmasını sağlayan bir özellik değildir.

Fakat, doğa kirliliği sorunu, özellikle de denizlerdeki kirlilik biyoplastik endüstrisi tarafından çok ciddiye alınmaktadır; yakın gelecek için gerçek bilgi sağlamak amacıyla araştırmalar aktif olarak sürdürülmektedir. Genel olarak bir ürün biyobozunur olarak tanıtılırken, tüketicilere açık bir mesaj iletilmelidir çünkü tüketiciler bu özelliği yanlış değerlendirebilirler. Ürünün geri kazanımıyla ilgili açık bir şekilde öneri sunmak bu sebeple çok önemlidir.

Biyoesaslı plastikler konvansiyonel plastiklere göre daha sürdürülebilir midir?


Biyobazlı plastikler konvansiyonel plastiklere göre çok bariz avantajlara sahiplerdir. Aynı ya da bazı durumlarda daha iyi performans sağlamalarının yanında yenilenebilir kaynaklardan üretilirler. Bu sayede plastik endüstrisi gelecekte sınırlı fosil kaynaklarından uzaklaşarak biyoekonominin bir parçası olabilecektir. Fosil kaynakları korumak ve sera gazı emisyonlarını azaltmak biyoesaslı plastiklerin sahip olduğu ve konvansiyonel plastiklerden fark yaratan en önemli avantajlardır. Ürün döngülerinin kapatılması ile de kaynakların daha verimli kullanılmasına büyük katkı sağlarlar.

Biyoplastikler ya konvansiyonel plastiklere göre daha sürdürülebilir özelliktedir ya da bu potansiyele sahiplerdir. Almanya Çevre Ajansı'nın yaptığı araştırmaya göre ''biyoplastikler en az konvansiyonel plastikler kadar iyidirler''. Çalışma aynı zamanda öngörülen potansiyelin henüz ortaya çıkarılamadığını da ortaya koymaktadır.

Kaynaklar: bioplastics MAGAZINE (03/15) Vol. 10 pp.44-45
Micheal Thielen tarafından düzenlenmiştir.
European Bioplastics tarafından hazırlanan SSS'lerin tamamına aşağıdaki web sayfasından ulaşabilirsiniz.
http://en.european-bioplastics.org/press/faq-bioplastics/
PDF versiyonu: http://bit.ly/1J2y1X9


7 Ağustos 2015 Cuma

Lignin Esaslı Biyobazlı Epoksi Reçinesi

Termosetler


Termosetler, çok fonksiyonlu monomer ve ya oligomerlerin geri döndürülemez şekilde çapraz bağlanmalarıyla oluşan ve böylece başlangıç reçine sisteminden üç boyutlu bir ağın oluşturulduğu polimer malzemelerdir. Doğal olarak, termoset özellikleri monomer yapısına ve ağın oluşturulma mimarisine dayanmaktadır. Ağın oluşumunda, ağ yoğunluğu önemli bir parametredir; bağlantılar ne kadar kısaysa, termoset malzeme mekanik, ısıl ve kimyasal darbelere daha dirençli olur. Bu sayede, çapraz bağlanmış polimerlerin spektrumu, esnek elastomerlerden, yüksek performanslı kompozitler için sağlam reçine sistemlerine kadar uzanmaktadır.

Lignin yapısı


Petrol bazlı reçine bileşenlerine alternatif olabilecek yapılara bakıldığında, lignin ilgi çekici bir aday olarak ortaya çıkmaktadır. Üç aromatik monomer biriminden biyokimyasal olarak sentezlenmektedir; Cumaryl, Coniferyl ve Sinapyl alkol (Resim 1).

Resim 1 - Lignin monomerlerinin yapısı

Özel fonksiyonel gruplarıyla kombinasyon halinde ve yüksek çapraz bağlanmış bir yapı haline getirildiğinde (Resim 1b), lignin fenol formaldehit (PF), poliüretan (PU) ve epoksi (EP) reçineleri için bir yapıtaşı olarak kullanılabilir. PU ve EP sistemlerinde OH fonksiyonel grubu önemli rol oynamaktadır. PF reçineleri ise reaktif merkez olarak serbest halka pozisyonlarından yararlanır.

Lignin bütün vasküler bitkiler tarafından sentezlenmektedir ve selülozdan sonra doğada en çok bulunan polimerdir. Üç ana türü bulunmaktadır: sert ağaç (ökaliptus, huş ağacı, alaçam), yumuşak ağaç (çam ağacı), yıllık bitki ligninleri.


Lignin kaynakları


Teknik olarak lignin kağıt endüstrisinin bir yan ürünüdür ve özel olarak kağıt hamuru üretim prosesinde yakıt olarak kullanılırlar. Kimyasal hamurlaştırma işleminden lignin üretmek için çoğunlukla iki ana yöntem kullanılmaktadır: Kraft (sülfat) işlemi %90 pazar payına sahiptir ve sülfit işlemi. Her iki yöntem de kükürt içeren ligninlerin elde edilmesini sağlar fakat bu gruplar lignin iskeletine farklı kimyasal bağlanma kalıplarına sahiptir. Lignosulfonat adı verilen sülfit üretiminden üretilen ligninler pazarda on yıllardır bulunurken, Kraft işlemi ile üretilenler için durum böyle değildir. Henüz yakın zamanda, Domtar, Stora Enso ve Suzano gibi büyük kağıt hamuru firmaları siyah likörden lignin izolasyonuna başlamışlardır. Bu gelişmeye önemli bir katkı olarak da Metso firması Ligno-Boost teknolojisinin tanıtılması ile, hem sert hem de yumuşak ağaçlara uygulanabilir, süperkritik karbondioksit ile lignin çöktürme yöntemini piyasaya sunmuştur.

Ligninin malzeme olarak kullanıldığı son uygulamalarda kükürt bazı görme problemlerine sebep olabilir. Bu sebeple kükürt içermeyen Alcell (3), Organocell (4) ve ya Soda (5) adlı yöntemlerin önem kazanabileceği düşünülmektedir. Ek olarak enzim kullanılarak yıllık bitkilerden biyo-etanol üretimi de oldukça yüksek molekül ağırlığa sahip ve kükürt içermeyen ligninlerin üretimini sağlar. Bu reçine formulasyonları için biraz dezavantajlıdır çünkü ligninin genel olarak çözünürlüğünü olumsuz etkiler.

Ligninden Yararlanılması


Sahip olduğu yüksek kalori değeri sebebiyle enerji üretiminde direk olarak harcanan likörün yakılmasıyla kullanılması dışında, lignin göreceli olarak az miktarlarda da olsa termoplastik işlenmesinde kullanılmaktadır. Bu alanda lignoselüloz katkı elyafları olarak ve daha yakın zamanda da biyobazlı ambalaj filmleri üretiminde biyobozunur petrol bazlı polyesterlerle kampaund oluşturmak amaçlı kullanılmaktadırlar. Öte yandan sülfit işleminde elde edilen lignosülfonatların oldukça geniş çaplı uygulamaları bulunmaktadır. Bu uygulamalar arasında, briket katkısı, hayvan yemi ve çimento bulunmaktadır. PF reçinesi formulasyonlarında kullanılabilme olasılığı ile pahalı fenolun yerine geçebilme fikri de uzun zamandır bilinebilmektedir fakat bu uygulama alanına ticari olarak yatırım yapılmamıştır. Fakat kontrplak, ve diğer tahta plakalarda kullanım için ayrıntılı olarak incelemeler yapılmıştır.

PU ve EP reçineleri için ise lignosülfonatlar kükürt içermeyen ligninlere ve Kraft işlemi ile üretilen ligninlere göre kimyasal yapılarındaki farklılıklarından dolayı daha az uygundur. Devre kartı üretiminde, IBM firması ortaklığında yapılan çalışmada reçine formulasyonunda %50 oranında lignin kullanımının mümkün olduğu gösterilmiştir. Fakat bu bilgiler üretime aktarılmamıştır. Reçine üreticileri için siyah likörden izole edilen Kraft ligninlerinin kullanımı ekonomik olarak en uygun yöntemdir. Fakat bu ligninler görece olarak daha yüksek molekül ağırlığına sahiptir ve reaktif reçine formulasyonlarının çözünürlüğünü olumsuz etkilemektedir. Lignini daha düşük molekül ağırlıklarına indirgemek için ekstra bir adımdan kaçınmak için pişirme işlemini modifiye ederek daha zorlu şartlar uygulamak bir çözüm olabilir.

Biyobazlı epoksi reçineleri


Düşük molekül ağırlığına sahip ligninlerin kullanımının avantajları, yumuşak gövdeli Kraft lignin fraksiyonları için, tamamen biyo-esaslı, bisfenol A içermeyen epoksi reçinesi formulasyonlarında gösterilebilir (10). Bu amaçla, düşük molekül ağırlıklı lignin fraksiyonunun yanı sıra, gliserol-1,3- diglisidil eter ve çapraz bağlayıcı olarak da pirogalol (pyrogallol) kullanılmaktadır (Resim 2).

Resim 2 - tamamen biyoesaslı epoksi reçinesinin lignin dışındaki yapıtaşları

Burada glisidil eter gliserole kadar izlenebilir ve gliserol de biyodizel üretiminin bir yan ürünüdür. Pyrogallol ise galik asidin ısıl dekarboksillenmesi ile hazırlanabilir, bu da hidrolize edilebilen taninlerin biyoesaslı yapıtaşıdır. Optimum kompozisyonlar ile uzama katsayısı (tensile strength) 82MPa, sertliği (stiffness) 3.2GPa ve camlaşa geçiş derecesi 70C olan termosetler elde edilebilir. Bu reçineler elyaf katkılı kompozitlerin üretimi için de uygundur. Biyoesaslı selülozdan canlandırılan elyaflar kompozitlerde kullanılarak, sırasıyla 210MPa, 12.5GPa ve 160C ısıda bozunma derecesine ulaşılabilir.

Tamamen biyoesaslı olma iddiasını bırakarak daha da geliştirmeler yapılabilir. Karboksilik asit anhidritlerini sertleştirici olarak kullanarak ve halen bisfenolA içermez olarak kalarak daha geliştirilmiş formüller elde edilebilir. %65'lik biyoesaslı formulasyonlar ile 85MPa güç değeri, 3.5GPa'lık modülüs ve 80C camlaşma geçiş ısısı değerine ulaşılabilir fakat halen bu değerler bisfenol A içeren petrol bazlı formulasyonlardan daha düşüktür (Resim 3).

Resim 3 - bitki, lignin ve bisfenol A bazlı reçinelerin mekanik ve ısıl özelliklerinin karşılaştırılması
Fakat, epoksidize edilmiş bitki yağlarını içeren alternatif biyobazlı çözümler düşük güç, sertlik ve camlaşma derecelerine sahip olduklarından lignin içeren formulasyonlar ile rekabet edememektedirler. Ek olarak, yukarıda bahsedilen kısmi biyobazlı lignin sistemi önreçine emdirilmiş yapılar ve bulk moulding compound (BMC) malzemelerinde de kullanılmıştır. Ön reçinelendirilmiş %50 oranında jüt kumaşı  -8C'de 17 hafta saklanabilir ve pişirildiğinde 110MPa güç ve 7GPa değerlerine ulaşır. %60 oranında talaş içeren BMC'ler ise hidrolik preslerde kalıplandığında 60MPa güç ve 5.3GPa modülüs değerlerine sahip olur.

Uygulama Örneği


Yukarıda bahsi geçen jüt kumaş kompozitleri Almanya'nın Plastics and Recycling Enstitüsü ve Alfred Pracht Lichttechnik kurumları iş birliğinde LED ışıklarının bir parçasının (Prachteck olarak adlandırılmıştır) üretiminde kullanılmıştır. Bu ürün de 2003 yılında Almanya'nın Düsseldorf şehrinde gerçekleştirilen K fuarında sergilenmiştir.

Resim 4- K fuarında sergilenen Prachteck ışık düzeneğinin protipi

Sonuçlar


Açık bir şekilde lignini bol bulunan yenilenebilir bir kaynak olarak kullanmak yönünde bir trend oluşmaktadır. Büyük kağıt hamur fabrikaları bu yönde düşünmeye başlamıştır ve harcanmakta olan likörden lignin izole etmek konusunda endüstriyel prosesler geliştirmek için adım atmaktadırlar. Ligninin yapısı ve reaktifliği epoksi reçine sistemlerinde gösterildiği gibi biyobazlı reçine formulasyonlarında kullanım için umut vaadetmektedir.

Referanslar
1)Freudenberg, K. und A.C. Neish (1968): Constitution and Biosynthesis of Lignin. Springer Verlag. Heidelberg- Berlin- New York
2) Toland, J, Galasso L, Lees D, Rodden G, in Pulp Paper International Paperloop, 2002, p5