Plastik sektörünün son yıllardaki ilgisi ve proaktif tavrı, biyomalzemelerden üretilen polimerlerin gelişmesine ve bu malzemelere olan ilginin artmasına neden olmuştur. 35 yıldır durgun olan biyopolimer (biyoplastik) sektörü ivme kazanmış gibi görünse de daha alınacak çok yol var. İnternet üzerinden yapılan bir ankette “Plastiklerde yaygın olarak kullanılan petrol polimerlerinin yerini ne zaman biyopolimerler alacak?” sorusuna yanıt verildi. “10 yıl”, “25 yıl” ve “asla” olarak. Birçok plastik uzmanı bu sürenin 25 yılı aşacağına inanıyor. Tahmini sürenin bu kadar uzun olması sadece teknik geliştirme ihtiyacına değil, aynı zamanda temel üretim gereksinimlerine de bağlıdır. Bu yazımızda hem temel üretim gereksinimlerinin ne kadar önemli olduğunu hem de teknolojik olarak ne kadar gelişmiş biyoplastiklerin olduğunu özetledik.
90’lı yıllara baktığımızda biyoplastikler, biyobozunurluk başlığı altında ilerliyordu. 2000’li yıllarda biyoplastiklerin karbon tüketimini azaltacağı fikri vardı. 2010 yılında biyoplastiklerin de plastik olduğu doğrulandı. Bu yaklaşık 35 yıllık süre boyunca, biyoplastiklerin 3 değer önermesine sahip olduğu anlaşılmıştır:
1) çevre ve sürdürülebilirlik,
2) Petrokimya bazlı plastiklere göre daha istikrarlı fiyat,
3) Petrol ve doğal gaz ihracatına olan bağımlılığın azalması.
Biyoplastik üretiminin sürdürülebilirliğini temel üretim aşamaları açısından incelemek gerekmektedir. Örneğin tahıllardan propandiol elde etmek veya şeker pancarından etilen elde etmek iyi fikirlerken, son 10 yılda gıda endüstrisinde mısırdan üretilen alkolün fiyatının arttığını hepimiz gördük. Bunun etkileri Batılı ülkelerde görülmese de Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerde tarım sektörü etkilenmiştir. Dünyadaki 7 milyar insanın en az 1 milyarının açlığın eşiğinde yaşadığını düşünürsek, yenilebilir tahıllara erişimi kısıtlayacak bir endüstri insanlığı ciddi şekilde etkileyebilir.
Sektörün mevcut durumunu inceleyecek olursak, dünyadaki tahılların yaklaşık %60’ı insanlar tarafından tüketilmekte, %35’i hayvan yemi olarak kullanılmakta ve şu anda %5’i biyoyakıt ve biyoplastik üretiminde kullanılmaktadır. Biyoplastik üretimi doğa ve insanlık için iyi bir fikir. Elbette bu ekonomik sistem, plastik sektöründeki Alcomode ürünlerine dayanmaktadır. Örnek olarak, şu anda bitkiden (mısır) elde edilen polilaktik asidi (PLA) ele alalım. 2011’in dördüncü çeyreğinde PLA 1,98 $/kg, polistiren (PS) 2,20 $/kg ve polyester (PET) 1,76 $/kg’dan satılıyordu. Yani biyoplastiklerin üretim hacmindeki artışla birlikte son beş yılda olduğu gibi fiyatları da kademeli olarak düşecek.
Peki üretim hacmindeki artış yenilebilir bitkileri ve tarım alanlarını etkileyecek mi?
Çin Halk Kurtuluş Ordusu örneğiyle devam edelim. PLA üretimi 2,1 milyon ton PS üretimine ulaşsa bile bugün tüketilen şeker pancarının sadece %1,65’ini karşılayacaktır. Aslında bu yüzde bile çok doğru değil çünkü önümüzdeki beş yıl içinde selüloz bazlı biyoatığın fermantasyon kimyası gelişecek ve biyoplastik endüstrisi yenilenemeyen tarımsal ve bitkisel atıkları kullanmaya başlayacak.
Görüldüğü gibi üretim hacmi arttıkça sorunlar su yüzüne çıkmakta ve bu nedenle biyoplastik araştırmaları ihtiyaçlar netleştikçe ilerlemektedir. PLA’nın en büyük üreticilerinden biri olan Natureworks ile BioAmber arasındaki ortaklığın bir sonucu olarak, PLA ve polibütilen süksinat (PBS) ve PBS-adipat kopolimer gibi süksinik asit bazlı biyoplastiklerin geliştirilmesine ve üretimine başlandı. DuPont lisanslı fermantasyon fermantasyon teknolojisini kullanan BioAmber, buğdaydan biyoplastik tedarik etmeye ve bu şekilde PBS ve butenediol üretmeye başladı. Termoform ve enjeksiyon kalıplama için üretilen bu yeni tip biyoplastiklerin kaliteleri de piyasada mevcuttur. Pazar yeri kazanmaya başlayan ve üretiminin artırılması hedeflenen biyoplastik veya kopolimer karışımlarının biyobozunur olması, bu polimerlerden üretilen tüketici ürünleri için pazarda fark ve avantaj sağlamaktadır.
Biyoplastiklerle ilgili son zamanlarda en ilginç üretim ve araştırma alanlarından biri, biyoplastiklerden veya biyoplastik/geleneksel plastik karışımlarından yapılan dayanıklı veya yarı dayanıklı tüketim ürünleridir. Arkema tarafından üretilen PLA ve akrilik esaslı karışımlar bu malzeme grubuna güzel bir örnektir. Bu karışımlar sadece biyoplastik ve geri dönüşüm özellikleri kazandırmakla kalmıyor, aynı zamanda konvansiyonel akrilik polimer üretimini kolaylaştırarak hem tüketiciye hem de üreticiye hitap eden bir çözüm sunuyor. Polimetil metakrilat (PMMA) polimerine %25 veya daha fazla PLA eklenmesiyle, gerilim ve sürünme altındaki akışkanlık ve uzama büyük ölçüde artar. Ayrıca yaygın bir gözlem de PLA ve PMMA polimerlerinin karışımının birbiriyle her oranda tam olarak karışmasıdır.
Endüstride test edilmiş bazı PLA karışımlarının özellikleri aşağıdaki tabloda görülebilir:
Ingeo ve BioAmber’e ek olarak, biyoplastik araştırma ve yatırım yapan diğer büyük şirketler arasında Lanxess, Mitsubishi Chemical, PTT Global Chemical, IBM, NEC ve PolyOne bulunmaktadır. Bu şirketler arasında PolyOne, formülasyonlar ve özel polimerler konusunda uzmanlaşmış bir şirkettir. PolyOne, biyoplastik alanına yalnızca polimer sentezi açısından değil, aynı zamanda polimer karışımları, polimer alaşımları, hibrit ve özel formülasyonlar açısından da yaklaşmaktadır. Örneğin biyoplastik endüstrisinde halojen içermeyen alev geciktirici karışımlar geliştirmeye çalışmaktadır. Şirketin PLA bazlı malzemelerinden biri, sektörde standart bir plastik olarak bilinen BayBlend FR 3010 PC / ABS polimer (Bayer tarafından üretilmiştir) özelliklerini sunabilir. Daha önce sitemizde bahsettiğimiz NEC halojen içermeyen alev geciktirici polimerler de üretmekte ve bu malzemelerin yanı sıra termal olarak tersinir çapraz bağlanma özelliğine sahip PLA bazlı şekil hafızalı malzemeler de üretmektedir.
Gördüğümüz gibi, endüstri biyoplastik geliştirmeye odaklanmış durumda ve özellikle hızlı atık ürünlerde kullanımlarını yaygınlaştıracak alaşımların üretilmesi için çalışmalar devam ediyor. Biyoplastiklere dayalı saf malzeme ya da alaşım araştırmaları tüketici-üretici odaklı olurken, bu polimerleri sentezlemeye odaklanan firmalar, üretici ve tüketici kadar hammadde kanalına da dikkat etmekte ve bu polimerlerden uzaklaşmalarını sağlayacak kimyasal yöntemler geliştirmeye çalışmaktadır. yenilebilir tarımsal hammaddeler. Biyoplastik konusunu bu yazıda tam olarak incelemek mümkün olmasa da bu alandaki gelişmelere ve kaygılara dikkat çekmek ve bu endüstri dalının nasıl bir yol çizdiğini paylaşmak gerekiyor. Biyoplastiklerle ilgili yazılarımız katkı maddeleri ve üretim avantajlarına yer vermeye devam edecek.
yazar: Fatih Bouleli
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]