Katkılar Plastikleri Biyobozunur Yapabilir Mi?

Bir malzemenin ya da ürünün biyobozunurluk özelliği, doğada bulunan bakteri, fungi ve alg gibi mikroorganizmaların davranışları sayesinde vuku bulan ve doğasında olan bir özelliktir. Bu proses sonucunda su, karbondioksit ve biyokütle ortaya çıkar. Hiçbir katkıya ihtiyaç yoktur ve herhangi bir fragman (küçük parça) çevrede kalmaz. Endüstriyel kompostlama özelindeki gereksinimler de uluslararası çapta kabul edilen EN 13432 ve ISO 18606 gibi standartlar tarafından açık bir şekilde tanımlanmıştır. Diğer ortamlardaki biyobozunurluk özelliği için, başka standartlar çerçeve koşullarını ya da geçti/kaldı kriterlerini belirleyebilir ya da belirlemesi gerekir.

Oxo-bozunur olarak ifade edilen plastikler ise genel olarak içine katkı maddesi olarak tuzar ve ya geçiş metalleri katılan fosil kaynaklı, biyobozunur olmayan poliolefinler ve ya polyesterlerdir (örnek olarak; PE ve ya PET). Bu katkıların biyobozunur olmayan bu plastiklerin biyobozunurluğunu sağlaması beklenmektedir. Fakat şimdiye kadar bu iddiayı temellendirebilecek herhangi bir tekrarlanabilir çalışma yapılamamıştır. Genel olarak biyobozunurluk karbondioksit oluşumunun ölçülmesi ile gösterilmekte ve onaylanmaktadır. Oxo-bozunur plastikleri destekleyen yayınlarda, örnek olarak, iki senelik bir sürede %60'lık biyobozunma iddia edilmiştir ve bu da kalan %40'ın kaderinin ne olacağı ile ilgili durumu spekülatif kılmaktadır. Göreceli olarak daha uzun süreli çalışmalara dayanmasının dışında (EN 13432 standardı %90'lık fragmanlaşma için 12 hafta, %90'lık biyobozunma için ise 6 ay gereksinimi ortaya koyar) farklı çıkarımlar da yapılmıştır: Oxo-bozunur malzemelerin ancak güneş ışığı (UV radyasyonu) ve oksijen varlığında fragmanlara ayrılıp gözle görülmez hale geldiği varsayılmaktadır.  Eğer bu süreçte aynı zamanda ve ya sonrasında gerçek biyobozunurluk (burada ''gerçek biyobozunurluktan'' kasıt karbondioksit oluşumunun ölçülmesidir) gerçekleşmediği takdirde, küçük parçalara ayrılma (disentegrasyon) sürecinde oluşan ve gözle görülmeyen plastik fragmanları, bu çevreye yayılan mikroplastiklerin oluşturduğu, çeşitli çevresel ve sağlık tehlikelerine sebep olabilir.

Bir diğer katkı ile biyobozunur olduğu iddia edilen plastik malzeme grubu ise enzim-aracılı plastiklerdir. Doğada gerçekleşen biyobozunma işlemi doğada bulunan organizmaların enzim tepkimelerine dayanmaktadır. Enzim-aracılı plastikleri üreticileri de konvansiyonel plastiklere enzim ekleyerek bu doğadaki durumu yapay bir şekilde taklit etmeye çalışırlar. Fakat şimdiye kadar herhangi bir bağımsız çalışma ya da bilimsel yayın biyobozunurluk adına bu tip malzemeler için olumlu bir sonuç göstermemiştir. Buna rağmen üretici firmalar ürünlerinin %100 biyobozunur olduklarını hatta kompostlama standartlarına dahi uygun olduğunu iddia etmektedirler. Bu iddialar genel olarak karbondiokside dönüşme yerine kütle kaybına dayandırılmaktadır. Bu da biyobozunurluk için bilimsel bir kanıt oluşturmamaktadır.

Yukarıda belirtilen tüm bilgiler ışığında, kavramlar arasındaki farkları doğru şekilde ayırt etmek gerekir.  Enzim-aracılı plastikleri günümüzde yapılan ve umut vaadeden enzim-aracılı geri dönüşüm çalışmalarıyla karıştırmamak gerekir. Enzim-aracılı geri dönüşümde PET ve ya PU gibi konvansiyonel plastiklerin atıkları özel üretilmiş enzimlerle depolimerize edilmektedir. Elde edilen monomerler ise PHA gibi herhangi bir katkı gereksinimi olmadan birçok çevre ortamında biyobozunur özellikte olan biyoplastiklerin üretiminde hammadde olarak kullanım alanı bulabilmektedir.

Kaynak: www.european-bioplastics.org
Issbrücker, Constance, Bioplastics Magazine 01/17 pp.41.

Biyoplastiklerin BiyoBozunurluk Testlerinin 25 Yılı

OWS (Organic Waste Systems- Organik Atık Sistemleri) biyoplastik de dahil olmak üzere farklı tür malzemelerin biyobozunurluk, kompostlanabilirlik ve ekotoksisite gibi testlerinde dünya lideri uzmanlardan biri olarak bilinmektedir. Belçika asıllı firma 80 çalışanı ve çeşitli laboratuvar altyapısıyla Gent şehrinin eski limanında konuşlanmştır. Firmanın yolculuğu ise 1990 yılında, ilk modern biyoplastiklerin piyasaya girmesi ile başladı.

Yavaş fakat emin bir başlangıç

Resim 1 - OWS'nin ilk laboratuvarı

Novon Polymers, Procter & Gamble and Novamont OWS firmasının ilk müşterileri oldular. Testler GLP (Good Laboratory Practice- İyi laboratuvar uygulamaları) prensiplerine uyan iki laboratuvarda yapıldı. Bunların bir tanesi Gent şehrindeki merkez ofiste, diğeri ise Ohio eyaletinin Dayton şehrinde, ABD’de bulunuyordu 

Sonuç olarak OWS biyoplastik endüstrisinin öncülerinden biri oldular. Firma hem ulusal (ASTM ve DIN) hem de uluslararası (CEN ve ISO) birçok standardizasyon organizasyonuna yoğun bir şekilde katılım gösterdi ve bu sayede son 25 sene içinde birçok test metodunun geliştirilmesinde ve biyobozunurluk ve kompostlanabilirlikle ilgili standardların belirlenmesinde katkıda bulundular. Bu da diğer farklı şeylerin yanında, başta ISO 14855 ve ISO 16929 gibi sırasıyla endüstriyel kompostlama koşulları altında biyobozunurluk ve disentegrasyon test metodlarının yayınlanmasını sağladı. 

Hali hazırda endüstriyel kompostlama koşulları ile ilgili standard bir koşul belirlenmiş olmasa da, Belçika bazlı serfikikasyon enstitüsü olan Vincotte 1995 yılında OK Compost sertifika programı altında ilk ürünlerine sertifika verdiler. İki sene sonra, European Bioplastics (daha sonra IBAW) ve DIN CERTCO ‘’the Seedling logosu’’ adı verilen kompostlanabilir ürün logosunu tanıttılar. Vincotte ve DIN CERTCO’nun ABD’deki versiyonu olan Biyobozunur Plastik Enstitüsu (Biodegradable Plastics Enstitute - BPI) ise kendi logosunu 1999 yılında tanıttı. Japonya, Avustralya, Kore, Kanada vb ülkelerdeki sertifikasyon büroları da bu durumu takip ettiler. OWS günümüzde dünya çapındaki bütün sertifikasyon büroları tarafından yıllardır tanınmaktadır.

İlk yıllarda, odak noktası, biyobozunurluk/kompostlanabilirliğin önemli bir değer yaratacağı biyoatık torbaları gibi niş pazarlardı. EN 13432’nin tanıtılması ile birlikte bu durum hızlı bir şekilde değişti.

Önemli büyüme

Resim 2- OWS'nin GENT şehrindeki
merkezinin yeni binası

Birkaç yıl sürmesine ve önemli ölçüde zaman almasına karşın, birçok kurumun ortak çabalarıyla, 2001 yılının şubat ayında endüstriyel kompostlama ile ilgili olan Avrupa standardı EN 13432 yayınlandı. ABD’de bu standarda eşitlik gösteren ASTM D6400 ve ASTM D6868 sırasıyla 1999 ve 2003 yıllarında yayınlandı. Bununla birlikte biyoplastik endüstrisinde önemli bir büyüme gerçekleşti ve bu sayede de OWS bilgisini tek bir noktaya odaklamaya karar verdi. Firma ABD’deki laboratuvarlarını kapayarak Gent şehrindeki laboratuvara yatırım yaptı ve GLP pratiğinden ISO 17025 akreditasyonuna geçti.

Endüstrinin genişlemesiyle birlikte pazar gelişiminde bir sonraki adım geldi. Biyobozunur ve kompostlanabilir malzemeler artık organik gıda ambalajonda da kullanılmaya başlandı. Kısa süre sonra da biyoplastik üreticileri fast food restoranlarını, festivalleri ve spor müsabakalarını potansiyel müşteri olarak hedeflemeye başladılar.

Aynı zamanda, poşet ve tek katmanlı ambalaj gibi basit ürünler de optimize edilerek daha karmaşık yapılar haline getirildi. Kompostlanabilir malzemeler pizza kutularında, donmış gıda ambalajlarında ve yoğurt kaplarında kullanılmaya başlandı. Günümüzde kısa ömürlü tüm ambalajlar kompostlanabilir malzemelerden üretilebilmektedir. Bu durum da yeni sorunları ortaya çıkardı. EN 13432 standardı kompostlanabiir için gerekli şartları mükemmel bir şekilde tarif ederken, bazı sorulara artık cevap verememeye başladı. Bu soruların arasında: hali hazırda sertifikaya sahip ürünlerden oluşturulan karışımların bütün teste tabi tutulmaları gerekli midir? Çok katmanlı yapıları nasıl değerlendirmek gerekir? Mürekkepler, katkılar ve yapıştırıcı gibi ürünler nasıl değerlendirilmelidir? Sonuç olarak sertifikasyon komiteleri oluşturularak, OWS dahil olmak üzere uzmanlarla birlikte bu karmaşık ürünlerinin EN 13432’ye uyabilmeleri için nasıl test edilmesi gerektiğine dair tartışmalar yapıldı. Bu kurallara ‘’yönetmelik’’ adı verildi.

Resim 3- Test reaktörü inkübatorden çıkarılırken 

Günümüzde OWS’nin biyobozunurluk, kompostlanabilirlik ve ekotoksisite testleri üzerinde özel olarak çalışan 16 kişilik bir ekibi bulunyor.

Diğer ortamlarda biyobozunurluk

OWS, kompostlanabilirlik testlerine ek olarak farklı testler de uygulamaktaydı. Sera filmleri (malç filmleri) test açısından sektörün karşılaştığı ilk zorluklardan biriydi. Toprakta bozunmanın kantitatif olarak ölçülmesi ile ilgili test metodu ASTM seviyesinde 1996 senesinde geliştirildi. Fakat bunun uluslararası eşitliği olan IS0 17556 testinin yayınlanması 2003 yılını buldu. Toprakta bozunan ürün sertifikası ilk olarak 2000 yılında Vincotte tarafından OK Biodegradable Soil sertifikasyon programı altında verildi. Günümüzde DIN CERTCO kurumunun da benzer sertifikasyon programı bulunuyor ve bu tip ürünlere sertifika verebiliyor.

Resim 4- Kompost içeriğinin incelenmesi

Benzer şekilde evde kompostlanabilir ve tatlı suda biyobozunur olan malzeme ve ürünler (bulaşık makinesi tabletlerinin kaplamaları ve ıslak mendiller gibi) için de sertifika programları geliştirildi. En çok ilgiliyi ise son yıllarda ortaya çıkan tuzlu suda biyobozunurluk (marine degradation) çekti. Piyasadaki tek test metodu olan ASTM D7081 çekilmiş olsa da, firmalar bu alanda çalışmaya devam ediyorlar.

Sonraki yıllarda neler beklemeliyiz

Önümüzdeki senelerde kısa ömürlü ambalajlar ve tüketici ürünlerin kompostlanabilir plastik endüstrisini sürüklemesi bekleniyor. Örneğin kahve kapsülleri günümüzde bu alanın en sıcak ürünlerinden biri ve farklı firmalardan onlarca firma geçtiğimiz iki üç sene içinde OWS’de ürünlerini test ettirdiler. İlgi çeken diğer başka ürünler arasında da çok katmanlı kese şeklindeki ambalajlar, meyve etiketleri ve ağaç ve kök korumasında kullanılan tarım ürünleri bulunuyor.

Kanunlar ve mevzuatlar ise bir diğer sürükleyici kuvvet olarak ortaya çıkıyor. Mart 2016’da Fransa ulusal bir kanun yayınlayarak 50 mikronun altındaki bütün tek kullanımlık torbaların home compostable olması gerektiğini belirtti. Plastik gıda servis ekipmanları da bu kanuna eklendi ve 2020 itibariyle home compostable olmaları gerekiyor. Bunun sonucunda OWS özellikle Fransa pazarı için gerekecek olan evde kompostlanabilme ile ilgili test isteklerinde eksponansiyel bir büyüme gördü.

Avrupa seviyesinde de, güncellenmiş toprak gübre düzenlemeleri çerçevesinde toprakta biyobozunuruk ile ilgili bazı gereksinimlerin koyulması ile ilgili tartışmalar sürüyor. Bu sebepten dolayı gübrenin kontrollü olarak salınmasını sağlayan kaplamalar üreten firmalar bu kaplamalarını toprakta biyobozunan kaplamalardan geliştirmek yönünde çalışmalara başladılar. OWS de bu sektördeki en büyük üreticilerle çalışmaya başladı ve diğerleriyle de iletişim halinde.

ABD’de bir değişim söz konusu. Avrupa’da birçok sertifikasyon programı ve yönetmelikler transparan bir şekilde yürürlükte olmasına rağmen ABD’de bunlar bilinmiyor. 2016 yılının sonunda BPI kurumu, Standart ve Prosedürler Komitesi kurarak, sertifikasyon programlarının ve yönetmeliklerin belirlenmesi konusunda çalışma başlattı. OWS de bu komitenin bir üyesi olarak bulunuyor.

AD-able plastiklere geçiş olabilir mi?

Kompostlanabilir ürünler ve bu ürünlerin ömürlerinin sonu özellikleri Avrupa (biyo)atık yönetimi planlarıyla mükemmel bir şekilde uyuyor. Uzun yıllardır, kaynağında ayrlan biyoatıklar endüstriyel kompostlama metoduyla geri kazanılıyor. EN 13432’ye uyan ürünler de bu sistemlerle proses edilebiliyor ve kompost sistemini bozmuyor. Ek olarak şehirlerdeki biyoatıkların ayrı toplanmasının daha da gelişeceği öngörülüyor.

Resim 5- Anaerobik arıtma tesisi

Fakat Avrupa’da endüstriyel kompostlamadan anaerobik arıtmaya doğru açık bir dönüşüm olduğu da gözüküyor. Özellikle organik ev atıklarının biyolojik olarak arıtılmasında bu yöntem tercih edilebiliyor. Endüstriyel kompostlama ile benzerlik gösterse de biyogaz üretimi ile birlikte elektrik üretimine de olanak sağlıyor. Bu sayede enerji geri dönüşümü de sağlanmış oluyor. Sonuç olarak her geçen gün daha fazla endüstriyel kompostlama tesisi kapasitelerini anaerobik arıtma yönünde de arttırma imkanlarını değerlendiriyorlar. Çöp atık sahalarının dönüştürüldüğü yerlerde de bu dönüşüm direk olarak anaerobik arıtma yönünde oluyor.

Endüstriyel kompostlama çok basit ve güçlü bir geri kazanım yöntemiyken, anaerobik arıtma biraz daha karmaşık ve birçok parametrenin devreye girdiği (ıslak vs kuru, mezofilik vs termofilik, tek aşamalı vs iki aşamalı) bir yöntem olarak biliniyor. Örneğin OWS’nin kullandığı patentli DRANCO teknolojisi; kuru, termofilik ve tek aşamalı bir sistem. Bunun sonucunda da bütün kompostlanabilir olan ürünler bu koşullar altında (biyo)bozunmayabiliyorlar. Bu da problem oluşturabiliyor. Bu sebeple Avrupa FP7 çerçeve projesi olan Open-Bio kapsamında, OWS, bu AD-able adı verilen plastikler için bir test metodu ve standard geliştirdi. Temsili test metodu tanımlandı ve kriterler belirlendi. Her iki döküman da CEN’e transfer edildi ve onaylandıktan sonra hali hazırda hızlı büyümekte olan bu endüstriye yeni bir itici güç de kazandırabilir.

Kayak: www.ows.be / www.biobasedeconomy.eu/research/open-bio

Bioplastics Magazine 01/17 p.22-24