Çevre Dostu Biyopolimer ve Biyoplastikler

3. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi,
12 – 14 Mayıs 2010, Kocaeli Üniversitesi – Kocaeli
PS 93
Çevre Dostu Biyopolimer ve Biyoplastikler
Nurcan Kapucu
Kocaeli Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Umuttepe, İzmit/KOCAELİ
[email protected]
Plastikler sanayide kullanılabilirlikleri açısından cam, metal vb bir çok malzeme ile
karşılaştırıldıklarında üstün özelliklere sahiptirler. Petrol kökenli plastiklerin yapıları, kimyasal
olarak kontrol edilebilir ve fiberlerden ince filmlere varıncaya kadar istenen her şekle
dönüştürülebilirler. Bu nedenle hemen hemen tüm sanayi kollarında yaygın olarak kullanılırlar.
Bugün dünyada üretilen plastiğin %40’ı toprağa bırakılmakta, yüzbinlerce ton plastik de denizlere
salınmaktadır. Doğada bozunmaları ise onlarca yıl sürmekte ve çevre için toksik etki
oluşturmaktadırlar. Günümüzde atık plastikler, yakılmakta ya da geridöşüm prosesleri ile tekrar
kullanılabilmektedir. Yakma işlemi pahalı bir yöntemdir ve sonuçta oluşan zehirli gazlar, çevre için
toksik etki gösterir. Atık plastikleri türlerine göre ayırmak pahalı, zor ve zaman alıcı olmasının
yanında, içerdikleri katkılardan dolayı yeniden kullanılabilirlikleri sınırlıdır.
Petrol rezervlerinin giderek azalması, petrol fiyatlarının artması ve diğer nedenlerden
dolayı sentetik plastiklerin istenen fiziksel ve kimyasal özelliklerini taşıyan, petrol kökenli
plastiklere alternatif, ekolojik yönden yararlı, biyobozunur materyallerin geliştirilmesi ve kullanımı
giderek artan bir öneme sahiptir. Biyopolimerler ve bunlardan elde edilen biyoplastikler, petrole
olan bağımlılığı ve petrol kökenli plastiklerin neden olduğu olumsuzlukları ortadan kaldırarak,
sürdürülebilir olarak yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilen alternatifler olarak
değerlendirilebilirler. Biyoplastiklerin, çok sayıda kullanım alanı yanında, petrol kökenli
plastiklerin aksine medikal implant ve dikiş ipliği olarak kullanım potansiyelleri de vardır.
Biyoplastiklerin üretiminde kullanılan biyopolimerler, kimyasal yöntemlerle sentezlenebilirler (ör,
poliglikolik asit, polilaktik asit, polikaprolakton, polivinil alkol vb), nişasta bazlı olabilirler, ya da
mikroorganizma veya bitkilerden biyoteknolojik olarak üretilebilirler. Bakteri ya da mantarlarla
üretilebilen nötral polisakkaritler (xantan, dekstran, gellan, pululan, glukan vb), bakteriyel
polyesterler olan polihidroksi alkanoatlar (PHA) (ör, polihidroksi bütirik asit (PHB) vb.)
biyoteknolojik olarak üretilen biyopolimer örnekleridir. PHA’ların formülasyona bağlı olarak
çeşitli saflık ve esnekliğe sahip olmaları ve petrol kökenli plastiklere çok benzeyen özelliklerinden
dolayı her geçen gün tüm dünyada önemleri gittikçe artmaktadır.
PHA’lar arasında PHB, yaygın olarak bilinen, üstün fiziksel ve kimyasal özeliklere sahip,
geleneksel plastiklerin yerine kullanılabilecek yeterliğe sahip olan ve pek çok mikroorganizma
tarafından hücre içi enerji depo materyali olarak biriktirilen, kısa zincir yapısında bir
biyopolimerdir. Doğada tamamen bozunabilir ve çevre için toksik değildir. Doğal ve yenilenebilir
kaynaklardan elde edilirler ve biyouyumlu termoplastiklerdir. Tüm avantaj ve uygulamalara
rağmen, PHA’ların ticari üretimi petrol kökenli olanlara kıyasla yüksek fiyatları nedeniyle
kısıtlanmaktadır. Günümüzde hammaddelerin yüksek fiyatı, fermentasyon optimizasyonu ve PHB
geri kazanımının yetersiz olması fiyatı yükseltmektedir. Çalışmada, çevre dostu biyopolimer ve
biyoplastiklerin ticari üretimini ekonomik kılmak için, rekombinant bakterilerin kullanımı, karışık
mikrobiyal kültür kullanımı, bitkilerin kullanımı, PHB geri kazanımının iyileştirilmesi, farklı
karbon kaynaklarının ya da organik atık maddelerin kullanımı gibi alternatif çözüm önerilerine
yönelik literatür özetlenmiştir.
Anahtar Kelimeler : Biyopolimer, biyoplastik, çevre dostu, biyobozunur, polyester, PHA, PHB
178