Yengeç Kabukları ve Ağaçlardan Oluşan Malzeme, Esnek Plastik Ambalajların Yerini Alabilir
Fotoğraf: Gürcistan Teknoloji Enstitüsü’nün Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Yüksek Okulu’nda profesör olan J. Carson Meredith, yengeç kabuğu kaynaklı kitin ve ağaç liflerinden elde edilen selülozdan yapılan yeni ambalaj malzemesini elinde tutuyor.
Günümüzde; kartonla paketlenmiş sıvı çamaşır deterjanlarından, kompozit plastik kaplara kadar; tüketici ürünlerinde, sürdürülebilir ve yenilenebilir kaynaklar giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Georgia Teknoloji Enstitüsü’nde araştırmacılar, yengeç kabukları ve ağaç liflerinden elde edilen ve gıdaları taze tutmak için kullanılan esnek plastik ambalajların yerini alabilecek bir materyal üretti.
ACS Sustainable Chemistry and Engineering dergisinde 23 Temmuz’da açıklanan bu yeni materyal, plastik ambalaj filmine benzer esnek bir film oluşturabilmek için yengeç kabuklarındaki kitin ve ağaçlardaki selülozun çoklu katmanlar halinde püskürtülmesiyle üretiliyor.
Gürcistan Teknik Enstitüsü Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Yüksek Okulu’nda profesör olan J. Carson Meredith, “Karşılaştırdığımız ana ambalajlar, en yaygın petrol bazlı malzemelerden olan, otomatlarda ve meşrubat şişelerinde gördüğünüz saydam ambalajdaki PET veya polietilen tereftalat,” diyor. “Maddelerimiz, PET’in bazı formlarına göre oksijen geçirgenliğinde yüzde 67’ye varan bir azalma gösterdi, bu da teoride gıdaların daha uzun süre taze kalmasını sağlayabilir.”
Bitkilerden elde edilen selüloz, gezegenin en yaygın doğal biyopolimeridir. Ardından kabuklu deniz hayvanlarında, böceklerde ve mantarlarda bulunan kitin gelir.
Ekip, selüloz ve kitin nanofiberlerini su içinde süspanse ederek ve bunları bir yüzey üzerinde birbirini izleyen katmanlar halinde püskürterek bir film oluşturma yöntemi tasarladı. Tamamen kurutulduktan sonra malzeme; esnek, güçlü, şeffaf ve doğada tamamen çözünebilirdir.
“Birkaç yıl boyunca selüloz nanokristalleri inceliyorduk. Geri dönüştürülebilir ve çözünebilir ambalajlar için büyük bir pazar fırsatı olduğundan ve nüfus büyümeye devam ederken gıda ambalajının önemli olacağından, hafif bileşimlerde ve gıda ambalajlarında kullanım için bunları geliştirmenin yollarını araştırıyorduk, “dedi Meredith.
Araştırma ekibinde ayrıca Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Yüksek Okulu’nda yardımcı doçent olan Meisha Shofner; Kimya, Biyokimya ve Malzeme Bilimi ve Mühendisliği okullarında profesör olan Yenilenebilir Biyolojik Ürünler Enstitüsü geçici yöneticisi John R. Reynolds ve Gürcistan Teknoloji Enstitüsü’nde lisansüstü öğrencisi olan Chinmay Satam da vardı.
Ekip, başka bir sebepten dolayı kitini araştırırken, kitinin gıda ambalajında kullanılıp kullanılamayacağını merak etti.
Meredith, “Kitin nanofiberlerinin pozitif, selüloz nanokristallerinin negatif yüklü olmalarından dolayı, katlarda birbirini izleyen tabakalar olarak kullanılmalarının işe yarayacağının farkına vardık,” diyor.
Ambalajlama, gıdayı korumak için oksijenin geçmesini önlemek anlamına geliyordu. Yeni malzemenin geleneksel plastik ambalajdan daha iyi olmasının bir diğer nedeni filmin kristal yapısından kaynaklanan bir gaz bariyerinin olmasıydı.
Meredith, “Bir gaz molekülünün katı bir kristale nüfuz etmesi zordur, çünkü kristal yapısını bozmak zorundadır. Öte yandan PET benzeri bir malzemenin büyük ölçüde amorf veya kristal olmayan içeriği var. Bu yüzden küçük bir gaz molekülünün yolunu bulması için daha fazla yol daha var.” diyor.
Çevreciler uzun zamandır tüketici ürünlerindeki petrol bazlı malzemelerin yerini alabilecek yenilenebilir yollar aradılar. Meredith, hali hazırda üretilmiş olan selüloz ve kabuklu deniz canlıları gıda endüstrisinden kitin açısından zengin hazır besinlerin artık miktarları ile yeni filmlerin uygun esnek ambalajlama alternatifi haline getirilebilmesi için gerekenden fazla miktarda malzemenin bulunabileceğini belirtti.
Yine de yapılması gereken daha çok iş var. Yeni malzemeyi esnek ambalaj filmi ile rekabet edebilecek duruma getirmek için maliyetin en üst düzeye çıkmasını sağlayacak bir üretim süreci geliştirilmelidir. Ek olarak, endüstriyel süreçlerin seri üretime selülozu olgunlaşırken, kitin üretme yöntemleri henüz emekleme aşamasındadır. Ayrıca malzemenin su buharını engelleme yeteneğini geliştirmek için daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir.
Kaynak: sciencedaily.com
