Yengeç Kabuklarından ve Ağaçlardan Oluşan Malzeme Esnek Plastik Ambalajların Yerini Alabilir
Fotoğraf : Georgia Tech’in Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Yüksek Okulu profesörü J. Carson Meredith, yengeç kabuğu kaynaklı kitin ve ağaç liflerinden elde edilen selülozdan yapılan yeni ambalaj malzemelerini elinde tutuyor.
Karton paketlenmiş sıvı çamaşır deterjanlarından, kompozit plastik kaplara kadar, günümüzde tüketici ürünleri, giderek artan bir şekilde sürdürülebilir ve yenilenebilir kaynaklara teşvik ediliyor.
Georgia Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, yengeç kabuklarından ve ağaç liflerinden elde edilen ve gıdaları taze tutmak için kullanılan esnek plastik ambalajların yerini alma potansiyeline sahip bir materyal üretti.
ACS Sustainable Chemistry and Engineering dergisinde 23 Temmuz’da açıklanan yeni materyal, plastik ambalaj filmine benzer esnek bir film oluşturmak için yengeç kabuğu kaynaklı kitinin ve ağaçlardan elde edilen selülozun çoklu katmanlar halinde püskürtülmesiyle elde ediliyor.
J. Carson Meredith “Karşılaştırdığımız ana kriter, otomatlarda ve meşrubat şişelerinde gördüğünüz saydam ambalajdaki en yaygın petrol bazlı malzemelerden biri olan PET veya polietilen tereftalat.” dedi. “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 gelen 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 değişen katmanlarda bir yüzeye püskürterek bir film oluşturma yöntemini tasarladı. Tamamen kurutulduktan sonra, malzeme esnek, güçlü, şeffaf ve birleştirilebilir.
“Yenilenebilir ve gübreleşebilen ambalajlar için büyük bir pazar fırsatı ve nüfus artmaya devam ettikçe gıda ambalajlarını ne kadar önemli olacağı gibi nedenler yüzünden birkaç yıl boyunca selüloz nanokristallerini inceliyor ve hafif ambalajlarda ve gıda ambalajlarında kullanım için bunları geliştirmenin yollarını araştırıyorduk. “dedi Meredith.
Araştırma ekibinde ayrıca Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu’nda yardımcı doçent olan Meisha Shofner ve Kimya ve Biyokimya ve Malzeme Bilimi ve Mühendisliği okullarında profesör olan Yenilenebilir Biyolojik Ürünler Enstitüsünün geçici yöneticisi John R. Reynolds ve Georgia Tech’de lisansüstü öğrencisi olan Chinmay Satam da vardı.
Ekip, gıda ambalajında kullanılıp kullanılamayacağını merak ettikleri zaman alakası olmayan bir nedenden ötürü kitine bakıyordu.
Meredith, “Kitin nanofiberleri pozitif yüklü ve selüloz nanokristalleri negatif yüklü olduğu için, aralarında güzel bir arayüz oluşacağından kaplamalarda alternatif tabakalar olarak iyi çalışabileceğinin farkına vardık.” diyor Meredith.
Ambalaj, oksijenin geçmesini önlemek için gıda ihtiyaçlarını korumak anlamına geliyordu. Yeni malzemenin geleneksel plastik ambalaj üzerinde gaz bariyeri olarak gelişmesinin sebebi, filmin kristal yapısından kaynaklanmaktadır.
Meredith, “Bir gaz molekülünün katı bir kristale nüfuz etmesi zordur, çünkü kristal yapısını bozmak zorundadır,” dedi. “Öte yandan PET gibi bir şeyin önemli miktarda amorf veya kristal olmayan içeriği var, bu yüzden küçük bir gaz molekülünün yolunu bulması için daha fazla yol var.”
Çevreciler uzun zamandır tüketici ürünlerindeki petrol bazlı malzemelerin yerini alması için yenilenebilir yollar aradılar. Meredith, “Halihazırda üretilen selüloz miktarı ve gıda endüstrisinden arta kalan kabuklu balığın kitin açısından zengin yan ürün miktarı göz önüne alındığında yeni filmleri uygun bir esnek ambalajlama alternatifi haline getirmek için yeterli miktarda malzemenin bulunması ihtimali var.” dedi.
Yine de yapılması gereken daha çok iş var. Yeni malzemeyi esnek ambalaj filmi ile rekabet edebilecek duruma getirmek için ölçek ekonomisini maksimize eden bir üretim süreci geliştirilmelidir. Ek olarak, endüstriyel süreçlerde selülozun seri üretimi olgunlaşırken, kitin üretme yöntemleri henüz emekleme aşamasındadır. Ayrıca malzemenin su buharını engelleme yeteneğini geliştirmek için daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir.
Kaynak : sciencedaily.com
