Bu çalışmada, çevremiz için metan gazı olarak ciddi tehdit oluşturan ve karbon ayak izi oluşumunu arttıran kahve atıklarının geri dönüşüm yolu ile yapıların boyanmasında kullanılacak renk verici doğal madde masterbach olarak eldesi kolaylıkla gerçekleştirilmiştir.
Atık kahveler çevremizdeki işletmelerden belirli bir kap yardımı ile toplanmış ve steril edildikten sonra kurutulmuş ve toz haline getirilmiştir. Böylelikle yapı boyalarına katılarak
kahve esansı boyaya katılmış ve homojen dağılım özelliği göstermiştir. Sonuç olarak elde edilen masterbachler, yapı gibi sanayi boyalarının üretiminde de etki gösterebilecek ve ülkemizin pazar payının arttırılmasına destek sağlayacaktır.
1.Giriş
Boyalar herhangi bir nesneye renk vermek amacıyla yalıtım ve koruma amaçlı uygulanan kaplamalar olarak tanımlanmaktadır. Boyalar hemen hemen tüm malzemelere uygulanabilmektedir. Boya üretiminde renk verilen madde olarak masterbachler kullanılmaktadır.
Masterbachlerin görevi istenilen renk tonunun kolaylıkla verilmesini sağlamaktır. Asıl amaç, istenilen rengin uygulama sonrası istenilen yüzeyde kalıcılık süresinin daha uzun olmasıdır. Masterbach olarak geçmişten günümüze sentetik bazlılar kullanılırken son yıllarda artan bir talep ile doğal maddeler özellikle atık malzemelerden geri dönüşüm yöntemi ile boya
renk verici madde üretimi sağlanmak istenmektedir.
Uygulanan bölgeler bazen metal, polimer ve seramik hatta son yıllarda özellikle üzerinde
durulan kompozit malzemelerin yüzeylerinde boyanın tutunma süresini uzatmak, küf ve koku oluşumunu engellemek, ısı yalıtımı sağlamak ve yeri geldiğinde süperhidrofobik (su itici), yeri geldiğinde süperhidrofilik (suyu seven) özellikler kazandırmak istenebilmektedir.
Sentetik boyalar, kimyasallar ile sentezlenirken kanserojen maddeler olarak karşımıza çıkabilmektedir. Azo boyarmaddeler kanserojen ve alerjenik aromatik aminler çevre ve insan sağlığını tehlikeye sokabilmektedir. Sentetik boyaların çoğu toksik ve mutajeniktir.
Masterbatch, pigmentler, katkı maddeleri ve polimer malzemelerin (taşıyıcı reçine) karışımından meydana gelirler. Ambalaj, inşaat, tüketim malları, otomotiv, tekstil, tarım ve paketleme gibi uygulamalar için plastik ve boyaların renklendirilmesinde kullanılır.
Renkli masterbatch, beyaz ve siyah masterbatch, katkı maddeli ve dolgulu masterbatch, özelliklere ve işlevselliğe bağlı olarak farklı masterbatch türlerini ifade eder. Polimer bazlı masterbatch, farklı plastiklere ve boyalara farklılık vermek amaçlı tercih edilir. Dünya Masterbatch pazarının 2018’de 11 milyar ABD dolarından 2023’e kadar 14 milyar ABD dolarına çıkması beklenmektedir [1].
Giderek artan bir pazar payı ve giderek artan bir masterbach üretim prosesleri ve kullanılan
hammadde özgünlüğüne ihtiyaç artmaktadır. Artan talebe yönelik atık malzemelerden ve doğal bitkilerden çeşitli girişimler sağlanarak yapı kimyasallarına katılarak renk özelliği kazandırılmıştır.
Birçok firma da çeşitli seviyelerde girişimlere devam ederek yeni ürün gamları oluşturulmaktadır. Atık maddelerden aktif kömür elde edilerek masterbach amaçlı kullanılmakta olan ürünler bulunmaktadır. Burada amaç, kullanıldığı veya uygulandığı
bölgede ve ortamda hem estetik görüntü oluşturmak hem de absorbant özellik göstermektir. Aktif kömür doğal temizleyici olarak ortamdaki duman ve kirliliği temizlemektedir.
İşte bu amaçla fonksiyonel kullanım sağlamaktadır. Ancak üretim prosedürü kolay gibi gözüküyor olsa da altında yatan Ar-Ge çalışmaları ve üretim yatırımları daha yüksek olabilmektedir. Daha kolay bir proses ve ekonomik olabilecek ancak performans olarak yüksek katkı oluşturabilecek düzeyde teknik ve atık maddelere ciddi talep olduğu yapı sektörü ve diğer renk uygulayıcılarda olduğu görülmektedir.
İşte bu amaçla, çevremiz için karbon ayak izi oluşumunu arttıran ve metan gazı salan atık kahveler ile doğal boya renk verici madde eldesini gerçekleştirdik. Kahve üretimi özellikle Afrika bölgesinde üretimde 2050 yılına kadar %50 üretim kapasitesini kaybedecektir. Bu da demek oluyor ki üretim az olacağından kahvenin geliş fiyatı daha yüksek olacaktır.
Ayrıca %98 oranında atık bir ürün olarak bir kahve işletmesinin bir şubesinde 2-5 kg günlük kahve atığı oluşmaktadır. Yüz şubesinde günde 200-500 kg kadar atık oluşmaktadır. Ay ve yıla baktığımızda ciddi bir atık tehdidi ile karşılaşmaktayız.
Bundan dolayı, bir farkındalık sağlamak ve daha duyarlı bir tüketim anlayışı için çalışmamızı gerçekleştirdik ve atıkları değerli kılarak yüksek performans sağlayabilecek uygulama alanları oluşturabiliriz. Çalışmamızda yapı boya renk etken maddesi olarak masterbach elde edildi ve öncelikle yapı, daha sonra sanayi boyaları derken uygulama sahasının genişleyeceği ve Ar-Ge çalışmaları ve Ür-Ge ile desteklendiğinde somut çıktılarının sahada kolaylıkla alınacağı aşikardır.
2. Materyal ve Metot Materyal
Atık kahveler çevremizdeki kahve işletmelerinden toplanmıştır.
Metot Atık Kahvelerden Masterbach Eldesi
Çevremizdeki kahve işletmelerinden bir kap yardımıyla gün sonunda 2 kg kadar atık kahve toplanmıştır. Toplanan kahveler iki defa çeşme suyunda yıkanmış ve yıkama sonrası saf su ile tekrar yarım saat yıkamaya devam edilmiştir. İşlem sonrası atık ürün ozon gazı ile steril edilmiş ve vakum etüvünde kurutmaya bırakılmıştır.
Kurutulan kahveler seramik havan ve bilyalı öğütücü yardımı ve eleme sonrası uygun toz boyutu olarak 40-63 mikrometre toz boyutuna düşürülmüştür. Böylelikle masterbach renk katkı maddesi olarak boyalara katılacak etken madde elde edilmiştir. Şekil 2.1’de atık kahvelerden masterbach elde ediliş yöntemi gösterilmektedir.
[caption id="attachment_158507" align="aligncenter" width="1002"]
Şekil 2.1. Atık kahvelerden masterbach elde ediliş yöntemi[/caption]
3. Bulgular ve Tartışma
Boyaya katılarak renk verilmiş ve ahşap ve köpük üstüne uygulama yapılarak yakma ve su davranış testi gerçekleştirilmiştir. Boya uygulanmış bölge yanmazken ahşap ve köpükte yanma olmuştur.
Ayrıca su itmede ahşap ve köpük suyu severken boyamızda oluşan gözenekleri sıkı olduğundan ve daha küçük olduğundan su damlaları temas etmeden kaçmaktadır. Duvara uygulandığında özellikle dış cephede sular temas etmeyeceği için depolanarak başka amaçlarla sulama ve diğer amaçlara da hitap edebilecek potansiyel getiri sağlayabilmektedir. Masterbach uygulanmış ahşap ve köpük yüzeyleri ve test işlemlerimiz Şekil 3.1’de yer almaktadır.
[caption id="attachment_158508" align="aligncenter" width="1002"]
Şekil 3.1. Masterbach uygulanmış ahşap ve köpük yüzeyleri ve test işlemlerimiz[/caption]
4. Sonuçlar
Çalışmamızda başarılı bir şekilde boyalara katılacak boya renk maddesi olarak masterbach kolay ve ucuz bir yöntem ile gerçekleştirilmiştir. Masterbach olarak atık kahveden etken madde elde edilmiş ve boyaya katılarak ahşap ve köpük üstüne boyama sağlanmıştır.
Yanma ve su itme testini başarılı bir şekilde geçtiği tespit edilmiştir. Geliştirdiğimiz
ürün için patent başvurusu sağlamış bulunmaktayız. Ürünümüz ve daha sonra uygulama sonrası ürün gamları ile yapı kimyasalları ile birlikte sanayi boyalarına ve renk maddesi olarak tüm uygulama sahalarına hitap edebilecektir.
Bir sonraki girişimimiz doğal boya olarak bir veya birkaç bitki karışımı sağlayarak boyama yapmaktır. Böylece firmalarımızın da bu alandaki performansları konusunda farkındalık kazanmalarını istemekteyiz.
Kaynaklar
Erdi Buluş
Öğretim Görevlisi
İstanbul Arel Üniversitesi
ArelPOTKAM
Gülseren Sakarya Buluş
Uzman
Bahçeşehir Üniversitesi İşletme Mühendisliği Doktora Öğrencisi
