Yengeç Kabukları ve Selülozdan Plastik Ambalajlara Benzer Malzeme
Şu anda, ayrıştırılabilir plastik kaplardan kartonda paketlenmiş sıvı çamaşır deterjanına kadar tüketici ürünleri, sürdürülebilir ve yenilenebilir kökenlerini giderek daha fazla desteklemektedir.
Şu anda, Gürcistan Teknoloji Enstitüsü’nden bilim adamları, yengeç kabuklarından ve ağaç liflerinden çıkarılan ve gıdaların tazeliğini korumak için kullanılan esnek plastik ambalajların yerini alabilecek bir malzeme geliştirdiler.
ACS Sustainable Chemistry and Engineering dergisinde 23 Temmuz 2018’de bildirilen yeni malzeme, plastik ambalaj filmine benzer bir esnek film oluşturmak için yengeç kabuklarından gelen kitin ve ağaçlardan gelen selüloz çoklu katmanlar halinde püskürtülerek üretiliyor.
“Karşılastırdığımız ana kriter, otomatlarda ve alkolsüz içecek şişelerinde gördüğünüz saydam ambalajdaki en yaygın petrol bazlı malzemelerden biri olan PET veya polietilen tereftalattır. Malzememiz bazı PET formlarına göre oksijen geçirgenliğinde yüzde 67’ye varan bir azalma gösterdi, bu da teoride gıdaların daha uzun süre taze kalmasını sağlayabilir.”
J. Carson Meredith, Georgia Tech’in Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümünde Profesör
Bitkilerden elde edilen selüloz, yeryüzünde bulunan en yaygın doğal biyopolimerdir, bunu böcekler, kabuklu deniz hayvanlarında ve mantarlarda bulunan kitin takip eder.
Araştırmacılar, kitin nanofiberlerini ve selülozu su içinde süspanse ederek ve bunları değişen tabakalarda bir yüzeye püskürterek film üretmek için bir teknik geliştirdiler. Tamamen kurutulduktan sonra, materyal şeffaf, esnek, ayrıştırılabilir ve güçlü hale gelir.
“Birkaç yıldır selüloz nanokristallerine bakıyorduk ve yenilenebilir ve ayrıştırılabilir ambalajlar için büyük bir pazar fırsatından ve genel olarak gıda ambalajının nüfus büyümeye devam ettikçe ne kadar da önemli olacağından dolayı gıda ambalajlarının ve bunun yanı sıra hafif kompozitlerde kullanımı için bunları geliştirmenin yollarını arıyorduk.”
J. Carson Meredith, Georgia Tech’in Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Okulu’nda Profesör
Araştırma grubu ayrıca, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Yüksek Okulu’nda doçent olan ve Yenilenebilir Biyoüretim Enstitüsü’nün geçici yöneticisi olan Meisha Shofner; John R. Reynolds, Kimya ve Biyokimya ve Malzeme Bilimi ve Mühendisliği okullarında profesör; ve Georgia Tech’de lisansüstü öğrencisi olan Chinmay Satam’ı da bünyesinde bulundurmaktadır.
Araştırmacılar, gıda ambalajında uygulanıp uygulanamayacağını düşündüklerinde farklı bir nedenden dolayı kitini analiz etmektelerdi.
“Kitin nanolifler pozitif yüklü ve selüloz nanokristaller negatif yüklü olduğu için kaplamalarda alternatif katmanlar olarak iyi sonuç verebilirler çünkü aralarında güzel bir arayüz oluştururlar.” Meredith belirtti.
Gıdaların korunmasını amaçlayan ambalajlar, oksijenin girişini engellemelidir. Yeni malzemenin geleneksel plastik ambalaj üzerinde bir gaz bariyeri olarak geliştirilmesinin bir nedeni, filmin kristal yapısından kaynaklanmaktadır.
“Bir gaz molekülü için bir katı kristala nüfuz etmesi zor çünkü kristal yapısını bozmalıdır” Meredith belirtti. “ Diğer yandan PET gibi bir şeyin önemli miktarda amorf veya kristal içermeyen içeriği var, bu yüzden küçük bir gaz molekülünün yolunu bulması için daha fazla yol var .”
Uzun yıllar boyunca çevreciler, tüketici ürünlerindeki petrol bazlı malzemelerin yerini almak için yenilenebilir yollar aradılar. Meredith’e göre, halihazırda üretilen selülozun miktarı ve kabuklu deniz ürünleri gıda endüstrisinden kalan kitin açısından zengin kullanışlı bir yan ürün tedariği, yeni filmleri uygun bir esnek ambalajlama alternatifi haline getirmek için yeterli malzemeyi sağladı.
Ancak, yapılacak daha fazla araştırma var. Yenilikçi malzemenin esnek ambalaj filmi ile rekabet edebilecek hale getirilmesi için ölçek ekonomisini artıran bir üretim sürecinin maliyete göre tasarlanması gerekecektir. Ayrıca, selülozun seri üretimi için endüstriyel süreçler tam olarak geliştirilmiş olsa da, kitin üretme tekniklerinin henüz emekleme aşamasında olduğunu belirtti Meredith. Üstelik, malzemenin su buharını bloke etme potansiyelini arttırmak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.
Gürcistan Teknik Yenilenebilir Biyoürünler Enstitüsü ve Gürcistan Araştırma İttifakı bu çalışmayı destekledi.
Kaynak : azom.com
