7 Kasım 2016 Pazartesi

Biyobazlı Tekstil Dünyası


Taş devirlerinden bu yana, tekstil dünyası biyobazlı olmuştur. İnsanlar tarafından doğal elyaflar 7500 yılı aşkın bir süredir (tüyler, yün, ipek, pamuk, keten gibi..) ipliklere dönüştürülmüş, iplere eğrilmiş ve tekstil ürünlerine örülmüştür. 19. yüzyılın sonundan itibaren insanlar tarafından üretilen elyafların tarihi başladı ve bu elyaflar da başlangıçta biyobazlı (selüloz) özellikteydi (1). Günümüzde ise selüloz bazlı elyaflar dünya çapında %9’luk bir paya sahipken, Almanya’da ise insanlar tarafından üretilen elyafların artan bir trend ile %28’ini oluşturmaktadır (2). 

20. yüzyıl insanlar tarafından üretilen elyafların çağı olarak bir profil sergiliyor. 1935 yılında Carothers PA 6.6 elyafları keşfetti (1). Sadece 3 sene sonra ise Paul Schlack PA6 elyafları geliştirdi. 1945 yılı sonrasında biyobazlı PA11 polimeri kastor yağı bitkisinden elde edildi. 2009 yılında ise ürünü geliştiren Arkema monofilament ve elyaf üretimine uygun polimer tipini piyasaya sürdü.

1990’lı yıllardan beri Polilaktik asit (PLA) tekstil uygulamalarında kullanıldılar. O tarihlerde 50Euro/kg fiyatıyla polimer geniş çaplı kullanım için çok pahalıydı. 2002 yılında, Amerika’daki Cargill şirketinin cesaretiyle senelik 140bin tonluk bir üretilm tesisi kullanılması sayesinde polimer fiyatları 2.5Euro/kg civarlarına indi ve PLA önemli bir elyaf malzemesi haline geldi. Bugün Hollanda, Japonya, Çin ve Tayland’da endüstriyel ürretim tesisleri faaliyet gösteriyor. 2011 yılında Almanya Guben’de  de yıllık 500 ton kapasiteli bir pilot tesis faaliyete geçirildi (4).

Biyo-yakıt ile ilgili tartışmaların arkaplanında, mısır nişastası bazlı PLA kullanımı gıda çiftçiliğine bir etkisi olup olmadığı açısından soru işaretleri oluşturdu. Alternatif olarak Brezilya’daki yağmur ormanları da farklı endüstriyel kullanım sebepleri için ekilmek üzere yakıldı. Denizlerdeki çiftlik üretim bölgelerinde genetiği değiştirilmiş algler farklı polimerlerin hammaddelerini üretmek üzere yetiştirildi. Hala bu alglerin kontrolsüz bir şekilde denizlere dağılabilmesi ile ilgili bir çözüm üretilebilmiş değil. Bu sorular da sürdürülebilirlik açısından bütüncül bir denge ihtiyacı oluşturuyor ve belki de karbondioksit emisyonlarının azaltılmasından daha da önem taşıyorlar.

Kastor bitkisi gıdalar için verimli olmayan çorak topraklarda büyüyor ve gıda zincirini etkilemiyor. Kastor yağından üretilen sebasik asit endüstriyel olarak PA 11 ve PA10.10 polimerlerinin üretimi için kullanılıyor aynı zamanda kısmi olarak biyobazlı olan PA4.10 ve PA6.10 gibi polimerlerin de bir parçası oluyorlar. Cathay Biotech firması Pentametilenediamin üzerinden alternatif bir yol keşfetti. Adipik asit ile sentezlenerek biyobazlı PA5.6 polimeri, PA6 ve PA6.6’ya alternatif olarak üretildi (5).

En umut vaadeden yaklaşımlar ise kullanıma hazır (drop-in) olarak adlandırılan çözümlerle fosil bazlı hammaddeleri kısmı ya da tamamen biyobazlı olan maddelerle değiştirmek şeklinde ortaya çıkıyor. Bu tip biyobazlı polimerlerden elde edilen elyaflar petrol bazlı polimerlerden elde edilenlerden ayrıştırmak da mümkün değil. %30 biyobazlı PET hammaddesini biyoetanolden elde edilen etilen glikol ile sentezlemek mümkün. Biyobazlı tereftalik asit üretimi konusunda araştırmalar da devam ediyor. 2011 yılında Toray Industries firması Amerikan Gevo firması ile yaptığı çalışmada paraksilenin biyoetanol yolizinden sentezlenebileceğini bildirdi. Bu yol üzerinden %100 biyobazlı PET üretilmesi de mümkün gözüküyor.

Braskem firması %100 biyobazlı polietilen ürününü geliştirdi. Bu ürün gamında iki çeşit elyaf üretimine uygun polimer hali hazırda bulunuyor. Malzeme üretiminde kullanılan şeker kamışının genetiği değiştirilmemiş olduğu ve kullanılan ekili alanların da yağmur ormanlarından alınmadığı ifade ediliyor.

Kısmı biyobazı politrimetilentereftalat (PTT) kullanılarak üretilen elyafların evde ve otomotiv uygulamalarındaki halılarda kullanılması eskiye dayanıyor. Bu bağlamda Invista firması mısır dekstrozundan elde edilen %70 biyobazlı elastomer yapıda elyaflar tedarik ediyor.

Polietilenfuranoat (PEF) malzemesi de PET’e alternatif olabilecek %100 biyobazlı bir hammadde olarak öne çıkıyor. Malzeme işlenmesi ve performansı açısından da PET’e yakın ve hatta daha iyi olabileceği belirtiliyor. 2,5 furandikarbonik asit (FDCA) etilen glikol ile polimerize edilerek PEF sentezleniyor. Daha düşük işleme sıcaklıklarında daha yüksek ısıyla camlaşma sıcaklığında sahip olması otomotiv uygulamaları gibi tekstil uygulamalarında avantaj sağlayabilir. FDCA bitki atıklarından elde edilen biyokütle ile üretilebiliyor. Bu da hem gıda üretimine etkisi olmadan hem de gıda üretiminde ortaya çıkan atıklardan yararlanarak önemli bir katma değer yaratılabileceği anlamına geliyor.

Hali hazırda 20.yüzyılın başlarında süt proteini olan kazeinden elyaf üretilmişti. Fakat bu ürün ucuz sentetik elyaflarla rekabet edebilecek seviyede değildi. Bugün Cyarn Textile Trade Co.Ltd. şirketi 25-35 cN/tex’e kadar güce ve mükemmel deri temas özelliklerine sahip bir elyaf tedarik edebiliyor. Proseste ortaya çıkan çinko iyonlarının da bakteriyostatik özellikler sağladığı biyolojik testlerle de kanıtlanabiliyor (7). Qmilch Deutschland GmbH firmasının kasein bazlı elyafı olan Qmilk kendisini bu çok çeşitli pazarlama öğeleri ile ortaya çıkarıyor. 

Bombyx Mori adlı ipek böceğinden üretilen ipek ise en eski ve giysi sektörü için en değerli elyaflar arasında geliyor. Çok az da olsa örümcek ipeği yara örtülerinde Hıristiyanlık öncesi zamanda kullanılmıştı. Sadece son 20 yılda örümcek ipeği konusunda biyoteknolojik önemli gelişmeler kaydedilebildi. Thomas Scheibel’in verilerinden elde edilen bilgiler ışığında, Bayreuth Almanya ve Spiber, Japonya firmalarının ortak çalışmaları örümcek ipeğinin 10 sene içerisinde pazarda yerini bulabileceği belirtiliyor. 

Bu küçük özette, çok geniş spektrumda kısmı ya da tamamen biyobazlı elyafların doğal ve selülozik insan yapımı elyafların yanında pazarda bir alternatif olarak bulunduğu görülüyor. PLA elyafların dışında kullanıma hazır (drop-in) çözümlerin bazıları da yakın zamanda uyguama alanı bulacak gibi gözüküyor. Büyük hacimler ortaya çıkmadığı takdirde de, bu tür elyaflar niş ürün olarak kalmaya devam edecektir.

Hiçbir şüphe olmaksızın biyobazlı elyaflara ihtiyacımız bulunuyor. Fosil bazlı hammaddeler sınırlı ve er ya da geç tükenecekler. Burada en önemli ve açık olan soru, hem gıda üretimine etkisi olmayacak hem de doğayı olumsuz etkilemeyecek biyobazlı kaynakların ne olabileceğini bulabilmek olacaktır. Gıda üretiminden ortaya çıkan atığı kullanmak bir çözüm olabilir ama burada da atıkların lojistiğinin nasıl sağlanacağı ve yüksek kalite standartlarına nasıl ulaşılabileceği cevap verilmesi gereken sorular olacaktır. Bütün bu bilgilere bakarak sürdürülebilir ormancılıktan elde edilen selüloz bazlı insan yapımı elyafların en gerçek yeşil yol olduğu söylenebilir.

Kaynaklar:
1) www.technikatlas.de
2) www.ivc-ev.de
3) www.arkema.com/export/…/press-kit-techtextil-vs-2009.pdf
4) biopolymernetzwerk.fnr.de/biobasierte-werkstoffe/biobasierte-polyester/pla
5)www.cathaybiotech.com/en/products/terryl
6)www.toray.com/news/rd/nr110627.html
7)www.swicofil.com/products/212milk_fiber_casein.html
8)de.qmilk.eu/produkte/die-faser


Hiç yorum yok :

Yorum Gönder