Biyoesaslı Yapıştırıcıların Ahşap Esaslı Levha Üretiminde Kullanımı

Biyoesaslı Sürdürülebilir Yapıştırıcılar ve Ahşap Esaslı Levha Üretiminde Kullanımı Biyoesaslı malzemeler geliştirilmiş ekolojik ayak izleri ve petrolden bağımsız olmaları sebebiyle gün geçtikçe artan öneme sahip olmaktadırlar. Doğal kaynaklı ürünlerin, biyopolimer esaslı yapıştırıcıların eldesi, yenilenebilir monomerlerden yapıştırıcı sentezi ve yenilenebilir malzemelerin yapıştırıcı formülasyonlarında katkı malzemesi olarak kullanımı gibi çok yönlü kullanım imkânları sunması biyoesaslı yapıştırıcıların hem akademinin hem de kullanıldıkları çeşitli endüstri kollarının dikkatini çekmektedir. Bunların yanı sıra değişen çevre regülasyonları, gönüllülük standartları ve artan kamuoyu bilinci sürdürülebilir ürünlerin gündelik hayatın her alanında kullanımını teşvik etmektedir. Özellikle emisyon seviyelerine getirilen sınırlamalar başta formaldehit esaslı aminoplast ve fenoplast yapıştırıcıların kullanıldığı ahşap esaslı levhalar sektöründe de sektörel dinamikleri etkilemektedir. Toplum nezdinde artan çevre bilinci ve petrol kaynaklarına olan bağımlılığın azaltılması yönündeki ihtiyaçlar biyoesaslı, yenilenebilir kaynaklardan elde edilen polimerik ürünlerin çeşitli sektörlerde kullanımını üzerine olan çalışmalara ivme kazandırmıştır [1, 2]. Bu durum, yapıştırıcı teknolojisinde geçmişte yaygın olarak kullanılan geleneksel nişasta ve yenilenebilir kauçuk esaslı bağlayıcılara olan ilginin tekrardan canlanmasına ve bağlayıcı sentezinde modifiye edilmiş bitkisel yağların ve kağıt endüstrisinin atığı olan lignin ve türevlerinin kullanımı gibi yeni teknolojilerin Ar-Ge çalışmalarının gündeme gelmesi fırsatını yaratmıştır [3, 4]. Günümüzde ahşap esaslı levha sektöründe formaldehit esaslı sentetik reçinelerden uzaklaşılması eğilimini gündemde tutan iki etmen bulunmaktadır. Bunlardan birincisi, formaldehit emisyon regülasyonları, ikincisi ise gerek hammaddede gerekse de bitmiş üründeki sürdürülebilir ürün eldesi amacıdır. 2004 yılında Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı’nın (IARC) Grup 2A’ya (insanlara karşı olası kanserojen) mensup olan formaldehiti Grup 1 (insanlara karşı kanserojen) olarak yeniden sınıflandırmasıyla özellikle iç mekân uygulamalarında ahşap levhalardan kaynaklanan formaldehit emisyonlarının insan sağlığına tehdit oluşturduğu raporlanmıştır [5]. IARC’ın formaldehit raporu ile tüm dünyada formaldehit emisyonuna ciddi sınırlamalar getirilmiş, kompozit ahşap panel üreticileri de bundan etkilenmiştir. Tüm dünyada formaldehit emisyon sınırlamalarının geleceği henüz belli olmasa da panel üreticileri buna karşı düşük emisyona sahip formaldehit reçineleri, formaldehit tutucular ve formaldehit içermeyen diğer sentetik veya biyo esaslı yapıştırıcılar kullanmaya başlamıştır. [caption id="attachment_130828" align="aligncenter" width="353"] Tablo 1: Biyo esaslı ürün geliştirme çalışmalarındaki temel etmenler [6][/caption]Uçucu organik bileşik (VOC) olan formaldehitin emisyonu büyük oranda ahşap esaslı levhanın üretimi esnasında gerçekleşmekte ve bunların büyük çoğunluğu üretimde kullanılan yapıştırıcıdan kaynaklanmaktadır. Formaldehit emisyonu formaldehit tutucu malzemelerin kullanımı veya daha düşük serbest formaldehit içeriğine sahip ürün formülasyonlarıyla sağlanabilir [7]. Endüstride formaldehit tutucu olarak en çok tercih edilen hammadde üre olmakla beraber amonyak ve diğer amonyum tuzları da tercih edilmektedir [8].

Ahşap Esaslı Levhalar ve Yapıştırıcılar

Ahşap esaslı levhalar, ahşap parçacıklarının, liflerin, ahşap tozlarının ve papellerin çeşitli yapıştırıcılar vasıtasıyla bir araya getirilmesiyle elde edilen kompozit materyallerdir. Kullanım alanlarına göre yapısal ve yapısal olmayan levhalar olmak üzere iki grupta incelenirler. Elde edildikleri ahşap ve yapıştırıcı türevleri ise neme karşı duyarlılıklarından ötürü dış mekan ve iç mekandaki kullanımlarını doğrudan etkiler. Üre formaldehit (UF) reçineleri orta yoğunluklu yongalevha (Medium Density Fiberboard, MDF), yongalevha (particleboard) ve kontrplak (plywood) üretiminde tercih edilmektedir. Dünya üzerinde üretilen UF reçinelerinin %68’i MDF ve yongalevha, %23’ü ise kontrplak imalatında kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra fenol formaldehit (PF), melamin üre formaldehit (MUF) ve polimerik 4,4-difenilmetan diizosiyanat (pMDI) ise endüstride kullanılan diğer türevli sentetik yapıştırıcılardır. [caption id="attachment_130829" align="aligncenter" width="736"] Tablo 2: Ahşap esaslı levha üretiminde kullanılan yapıştırıcıların avantaj ve dezavantajları [9][/caption]

Sürdürülebilir Yapıştırıcıların Kullanımı

Son tüketicinin artan çevre bilinci, beraberinde getirilen düzenlemeler, petrol fiyatlarındaki dalgalanmalar sebebiyle geçtiğimiz yıllardan beri kimya endüstrisinin temel odak noktası sürdürülebilir ürün ve üretim süreçleri olmuştur. Daha yüksek aktif maddeli ürün formülasyonlarına geçiş ve solvent kullanımının azaltılması yapıştırıcı endüstrisinin temel odağı olmakla beraber polisakkarit ve protein esaslı geleneksel doğal yapıştırıcı malzemelere olan ilgi de artmıştır [10]. Buna ek olarak tüm dünyada işletmelerin ve kurumların algısının düşük karbon ayak izine sahip, biyoyenilenebilir ürünlerin merkezde olduğu döngüsel ekonomiye doğru yönelmesi de doğa dostu yapıştırıcıların geliştirilmesini teşvik etmektedir. Fakat biyoesaslı ürünlerin büyük bölümünün tam olarak ticarileşmemesi ve teknoloji hazırlık seviyelerinin yeterli olmaması nedeniyle şu an için dünya genelinde üretilen yapıştırıcıların büyük bir bölümü hala petrol esaslıdır. Ahşap esaslı levha endüstrisi, temel olarak formaldehitin üre, melamin, fenol gibi petrol türevli hammaddelerin kondenzasyon reaksiyonu sonucu neredeyse tamamen sentetik, ısı ile kürlenen yapıştırıcılar kullanmaktadır. Düşük maliyetleri ve kullanım kolaylıklarından ötürü biyo esaslı alternatifleri olan lignin, tanen, nişasta ve proteine kıyasla hala oldukça kullanışlı ürünlerdir. Sektörde kullanılacak olan biyo esaslı yapıştırıcının tıpkı petrol türevli rakipleri gibi ekonomik, geniş dağıtım ağına sahip olması ve elde edilen levhanın ise mekanik mukavemetinin ve nem dayanımının ise kabul edilebilir seviyelerde olması beklenir. Ahşap Esaslı Levha Üretimine Yönelik Sürdürülebilir Yapıştırıcılar Yenilenebilir malzemelerin yapıştırıcı eldesinde kullanımında birkaç strateji günümüzde kullanılmaktadır. Bunlardan ilki, halihazırda yapıştırıcı özelliği bulunan protein gibi biyopolimerlerin kullanımıdır. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen monomerlerle biyo esaslı polimerlerin sentezi de bir başka bir diğer alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Başlangıçta sentez aşamasında diğerlerine nazaran daha fazla efor gerektiren bu teknikle birlikte benzer ekipmanlarla uygulama uygunluğu sağlanabilmektedir. Biyo esaslı malzemelerin sentetik yapıştırıcı formülasyonlarında kullanılmasının bir diğer yolu ise katkı malzemesi olarak direk kullanım opsiyonudur.

1. Lignin

Kağıt endüstrisinin atığı olan lignin geçmiş dönemde aynı sektör içerisinde yakıt olarak kullanılan bir makro moleküldür. Kimyasal olarak homojen bir yapıya sahip olmayan ligninin yapıştırıcı sektöründe kullanılabilmesi amacıyla ileri modifikasyon ve saflaştırma prosesleri geliştirilmiştir. Bugün ticari olarak temin edilebilen lignin türevleri elde edildikleri proses tipine göre iki  kategoride incelenmektedir. Kükürt içeren lignin (kraft kağıt üretiminde açığa çıkan siyah atıktan elde edilen kraft lignin ve sülfit atığından elde edilen lignosülfonat) ve kraft içermeyen biyorafine lignin (soda, organosolv, buharlı üretim, hidrolize, asitleştirilmiş lignin türevleri) bu kategorileri oluşturmaktadır. Çapraz bağlı fenolik gruplardan oluşan lignin molekülleri hidroksil, metoksil, karboksil ve karbonil grupları içerdikleri için ileri kimyasal modifikasyonlara yatkınlıkları ile gelecek vaad etmektedirler. Kraft lignin suda çözünmez, yalnızca alkali ortamda çeşitli solventlerde çözünür. Soda lignin ve organosolv lignin türevleri de genellikle suda çözünmezken uygun karşı iyona sahip olan lignosülfonat türevleri ise suda çözünür formdadır [11, 12]. Biyorafine lignin gelecekte biyokütlebiyoyakıt ve biyokütle-şeker çevrimlerinde endüstriyel çapta geleceği olduğu öngörülmektedir. Ligninin kontrplak üretiminde kullanılan fenol formaldehit reçinelerine kısmi veya tamamen ikamesi endüstrideki birincil kullanım alanını oluşturmaktadır. Fakat kimyasal yapısı gereği fenol formaldehit reçinesine kıyasla daha düşük reaktiviteye sahip olduğu için hızlı kürlenmenin talep edildiği sektörlerde yüksek lignin ikamesine sahip reçinelerin özellikle bağlanma kalitesi açısından dezavantajı devam etmektedir. Ligninin yoğun olarak çalışılan modifikasyon türevleri metilolasyon, fenolasyon ve metilasyon aşamalarıdır. Ön-metilollenme modifikasyonuna tabi tutulan lignin türevlerinin PF ve pMDI varlığında kullanımı ahşap esaslı levhalar sektöründe önemli bir adım olarak görülmektedir. Bu tekniğe göre, hidroksimetil grupları aromatik lignin yapısına katılmakta ve aromatik halkanın reaktivitesini artırmaktadır.

2. Tanen

Bitki kabuklarında, odun ve yapraklarında bulunan doğal bir materyal olan tanen, günümüzde mürekkep ve tekstil boyaların imalatında ve korozyon önleyici kimyasalların eldesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Birçok bitki türünün yapısında bulunurlar fakat ekstrakte etmeye değer miktarda yüksek konsantrasyon içeren bitki türevleri Güney Afrika ve Güney Amerika’da bulunmaktadır. Bu durum, hammaddenin kısıtlı erişime sahip olması sonucunu doğurmakta ve sentetik, petrol esaslı yapıştırıcılarla rekabette bir adım geriye düşürmektedir. Sudaki yüksek çözünürlüklerinden ötürü çoğu ticari uygulamaları yüksek reaktiviteye sahip kondense tanen türevlerini içerse de hidrolize tanen türevlerinin ahşap esaslı levha üretiminde kullanımı da bugün yeni bir odak noktasıdır. Hidrolize tanenler PF reçinelerinde fenole ikame olarak kullanım potansiyeline sahiptirler [13]. Fenole kıyasla formaldehite yönelik reaktivitesi yüksek olan tanen türevli bağlayıcıların oldukça yüksek viskozitede olmaları ve kısıtlı raf ömürleri, mevcut teknolojinin önündeki bir engel olarak karşımıza çıkmakta ve teknolojinin uygulan ması yönündeki çalışmaların temel hedefini oluşturmaktadır. [14]. Buna ek olarak, yonga levha üretiminde kullanılan tanen esaslı yapıştırıcıların UF reçinelerine kıyasla daha yüksek hidrolitik stabilite sağladığı bilinmektedir. Genellikle lignin ile birlikte kullanılan tanen formaldehit ya da glioksal ile kondenzasyon reaksiyonuna tabi tutulabilir, sertleştirici olarak hekzamin ile birlikte kullanılabilmektedir. Fenolik fonksiyonel gruplar içeren tanenler yüksek reaktivitelerinden ötürü ahşap esaslı levhalar sektöründe formaldehit tutucu olarak da kullanılmaktadır [15].

3. Soya Proteini

Proteinler genel olarak, soya, palm, kanola, pamuk çekirdeği ve ayçiçeği çekirdeklerinden yağların mekanik veya solvent ile uzaklaştırılması sonucu kalan posadan edilmekte ve çeşitli endüstri kollarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ailenin kapsamı en geniş üyesi olan soya yağı, yenilebilen yağlar arasında en büyük hacme sahip olmakta, ABD ve Brezilya merkezi olmak üzere dünyadaki yağ üretiminin %52’sini kapsamaktadır. Soya çekirdeğinden yağı uzaklaştırıldıktan sonra kalan posanın %45-50 civarında soya proteini içerdiği bilinmekte ve bu protein gıda sektörünün yanısıra, bağlayıcılık özelliğinden ötürü boya, kağıt ve ahşap sektöründe de yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapıştırıcı olarak kullanımı antik çağa kadar uzandığı bilinen soya proteinin kontrplak üretiminde ticari kullanımı 1930’lu yıllarda başlamıştır [16]. Sodyum hidroksit ile denaturize edildikten sonra kontrplak üretiminde kullanılan soya proteini esaslı yapıştırıcılar, kısa raf ömrüne, düşük biyolojik stabiliteye, düşük katı madde miktarına, yavaş pres sürelerine ve düşük hidrolitik stabiliteye sahip olmaları sebebiyle yalnızca iç mekan uygulamalarında kullanım alanı bulmaktaktadır [17]. Gelişen teknoloji sayesinde rutubete olan dayanımları ve bağlayıcılık kabiliyetleri geliştirilse de soy esaslı yapıştırıcıların mevcuttaki handikapları kullanım alanlarını kısıtlamaya devam etmektedir. Soy proteinin karmaşık yapısal ve kimyasal doğası hammaddenin çözünürlüğünü, dispersiyon kabiliyetini, viskozitesini, nem dayanımını ve termal davranışını doğrudan etkilemektedir. Bu amaçla Ar-Ge çalışmalarının çoğu bu özelliklerin geliştirilmesini hedefleyen modifikasyonlar üzerine yoğunlaşmıştır. Ahşap esaslı levha üretiminde UF ve MUF reçinelerine soy proteininin ikamesi üzerine yapılan çalışmalarda reçine reaktivitesinin gerilediği ve viskozitenin artışa geçtiği bulunmuştur. PF reçinelerine ikame olarak yapılan çalışmalarda ise soy proteinin resol tipi PF reçinelerinin bazik pH’ında istenen reaktiviteye ulaşmaması sebebiyle beklenen avantajların sağlanamadığı tespit edilmiştir [18]. Wescott ve arkadaşları tarafından yapılan %40 soya proteini ikameli PF formülasyonu ile elde edilen yongalevha örnekleri yüksek rutubet dayanımı göstermiş, elde edilen levhalar 2 saatlik kaynatma testinde başarılı olmuştur [17]. Buna ek olarak soya proteinleri başta poliamidlerin varlığında çaprazbağlanma tepkimesi gösterirler. İzosiyanat, amin ve amid türevi kimyasallar, soya proteinin endüstriyel kullanımına yönelik çaprazbağlayıcı sistemlerinde olarak ticari olarak satılmaktadır. Bir çeşit Mühendislik Ahşap Ürünü (Engineered Wood Panel) olan finger-joint üretimine yönelik honey moon sistemlerde fenol rezorsinol formaldehit (PRF) reçinesi ile birlikte çift komponentli olarak soy protein esaslı yapıştırıcılar kullanılmaktadır [19].

4. Nişasta

Nişasta, bitkilerin yaprak, kök ve çekirdeklerinde bulunan endüstri için değere sahip biyopolisakkaritlerdir. Bitkilerin glikoz -ve dolayısıyla enerji- deposu olan nişasta, genellikle mısır, buğday, patates, tapiyoka ve pirinçte yüksek miktarda bulunmaktadır. Kimyasal olarak amilopektin ve amiloz yapılarından oluşmaktadır. Amiloz, glikoz monomerlerinin lineer bir şekilde 1-4 glikosidik bağlarla bağlanmasıyla oluşurken, amilopektin yapısı ise yüksek derecede dallanma içeren 1-6 bağlardan oluşur. Ahşap sektöründe kullanılan nişasta bazlı yapıştırıcılar nişastanın eterifikasyon, oksidasyon ve esterifikasyon reaksiyonlarıyla elde edilmektedir [20]. Nişastanın ahşap sektöründe kullanımı nişasta-polivinil alkol, nişasta-izosiyanatlar ve nişasta-tanen esaslı yapıştırıcılar üzerinde yoğunlaşmıştır [21-23]. Yüksek molekül içi ve moleküllerarası hidrojen bağları nedeniyle soğuk suda çözünmezler. Ahşap esaslı levha imalatında sıcak pres esnasında suyun buharlaşması nedeniyle nişasta moleküllerinin kristallenmesi bağlanma performansında gerilemeye sebep olmakta performansın tolere edilebilir seviyeye gelebilmesi için teknolojide ileri optimizasyon çalışmaları gereksinimi ortaya çıkmaktadır. Nişastanın ahşap sektöründe kullanımı için çalışılan stratejilerden biri çaprazbağlayıcıların kullanımıdır. Hidroksil, amino ve karboksil gruplarıyla reaksiyona girme kabiliyetine sahip olan izosiyanat türevleri kontrplak üretiminde nişastayla birlikte hem ıslak hem de kuru ortamda başarılı sonuçlar vermektedir [24]. Yüksek bağlanma kabiliyeti, bitmiş üründeki rutubet dayanımı, sıfır formaldehit ve VOC emisyonu, uygulama kolaylığı açısından oldukça elverişli olan izosiyanat türevleri gelecek vaad etmekte fakat hammaddenin pahalı olması ve suya karşı dayanımının düşük olması bir dezavantaj olarak teknolojinin gelişmesine engel olmaktadır. Çaprazbağlayıcı olarak kullanılabilen diğer kimyasallar olan sodyum borat, epoksi kloropropan, hekzametoksimetilmelamin, formaldehitin kullanımıyla suya dayanıklı ve bağlanma kuvveti artırılmış levhalar üretilebilmektedir [21]. Polivinil asetat (PVAc) graft edilmiş nişasta türevleri epoksi reçineleriyle kullanılabilmekte, vinil fonksiyonlu silan ajanları ile modifiye edilmiş nişasta türevleri ve polivinil alkol (PVOH) - nişasta sistemleri literatürde yerini almıştır [25-27]. [caption id="attachment_130830" align="aligncenter" width="738"] Tablo 3: Ahşap esaslı levha üretiminde kullanılan biyoesaslı yapıştırıcıların karşılaştırması [28][/caption]

Teknolojinin Geleceği ve Beklentiler

Bu çalışmada bahsedilen ahşap esaslı levhalarda kullanılabilecek biyo esaslı yapıştırıcılar endüstrinin fosil yakıt kullanımını azaltmasına yardımcı olacağı gibi iç mekan hava kalitesini artırmak için endüstriye sürdürülebilir bir alternatif yaratacaktır. Biyo esaslı yapıştırıcıların sektörde kullanımlarını engelleyen birkaç sorun bulunmaktadır. Tanenlerin mevcudiyetinin ve bulunabilirliklerinin azlığı, nişasta için düşük yapışma performansı, hidroksil grubu içeren doğal malzemelerin zayıf nem dirençleri, uzun zincirli moleküllerin viskozitelerinin yüksek olması gibi handikaplar bulunmaktadır. Bu yapıştırıcıların ahşap esaslı levhalar sektöründe kullanımının artırılması, bu engellerin giderilmesi üzerine farklı disiplinlerin bir arada çalışmasıyla mümkün olabilir. Tanenler diğer biyo esaslı yapıştırıcılardan farklı olarak, sentetik petrol esaslı yapıştırıcılardan herhangi bir takviyeye ihtiyaç duymadan yüksek nem toleransı ve yapışma özelliği sağlayabimektedir. Bunun yanında, diğer biyo esaslı alternatiflerinden farklı olarak tanenler, yüksek reaktivitelerinden dolayı formaldehite alternatif yeni tip çapraz bağlayıcılar ile birlikte kullanılabilmektedir. Buna karşın, tanenlerin ekstraksiyon yöntemi ile elde edildikleri ağaçların küresel olarak bulunabilirliğinin düşük olması, yüksek viskozitesi, koyu rengi dolayısıyla kısıtlı bir kullanımı bulunmaktadır. Tanenlerin sektörde kullanımının artırılması için modifikasyonları daha kolay kullanım için viskozitelerinin azaltılmasına, uygulama süresinin uzatılmasına ve çapraz bağlanmanın artırılmasına odaklanmıştır [14]. Ahşap sektörüne yönelik yapıştırıcı uygulamaları üzerine en çok araştırma yapılan biyo malzeme olan lignin türevli yapıştırıcılar, ligninin düşük reaktivitesi dolayısıyla endüstride kısıtlı kullanım alanı bulmaktadır. Endüstriyel ligninin fenol formaldehit reçinelerinde fenolün yerine %30’lara varan kısmi ikamesi ile ticarileşebilmiş ürünler sektörde yerini almıştır. Fenol yerine tanen veya lignin kombinasyonları ve formaldehit yerine de farklı çapraz bağlayıcıların kullanıldığı örnekler literatürde yerini almaktadır fakat bu örneklerin endüstriyel olarak uygulanabilirlikleri henüz oluşmamıştır [29]. Ligninin mevcuttaki teknolojisi, hızlı kürlenme beklentisi olan sektörlerde kullanımı söz konusu olduğunda -gerek maliyet gerekse de performans açısından- yetersiz kalmaktadır. Soya proteini esaslı yapıştırıcıları ise yeni çapraz bağlayıcıların ve sertleştiricilerin geliştirilmesi sayesinde gelecek vaat etmektedir. Şimdiye kadar sadece yüksek maliyetli, premium “yeşil” panellerde kullanılsalar da, bir yan ürün olarak soya proteininin nispeten düşük fiyatı ve kolay temini sayesinde gelecek kullanımında büyük potansiyel bulunmaktadır. Endüstride kullanım kolaylıkları, çevre dostu olmaları ve düşük sıcaklıkta kürlenmeleri neticesinde daha düşük üretim maliyeti gerektirmeleri gibi avantajları bulunmakta, düşük biyolojik stabiliteleri, kısa raf ömürleri ve yetersiz hidrolitik stabiliteleri ise ana dezavantajları olarak karşımıza çıkmaktadır. Nişasta bazlı yapıştırıcılar, kolay işlenebilmeleri, düşük maliyetli olmaları ve düşük formaldehit emisyonlarına sahip olmaları nedeniyle masif ahşap ve kontrplak endüstrileri için birçok avantaj sağlamaktadır. Ancak nişasta bazlı yapıştırıcıların reaktivitesinin, yapışma mukavemetinin, depolama stabilitesinin ve su dayanımlarının düşük olması,endüstriyel levha uygulamalarında kullanımını zorlaştırmaktadır. Bu da istenen bağlanma kuvvetine ulaşmak için çapraz bağlama ile birlikte uygun modifikasyonları gerektirmektedir. Şimdiye kadar, piyasada ekonomik olarak uygun biyo esaslı çapraz bağlayıcılar bulunmamakta ve nişasta esaslı yapıştırıcıların kullanımı için izosiyanatlar ve epoksitler gibi sentetik çapraz bağlayıcılara ihtiyaç duyulmaktadır. Biyo esaslı yapıştırıcılarda genellikle çapraz bağlayıcının da biyo-tabanlı olması istenmektedir, ancak şu an mevcut teknoloji bu imkanı ekonomik nedenlerle sağlayamamaktadır. Diğer biyo esaslı yapıştırıcılar için, şimdiye kadar yapılan tüm araştırmalara dayalı olarak ortak sorunlar; düşük reaktivite sebepli uzun kürlenme süreleri, düşük yapıştırıcı performansı kaynaklı zayıf mekanik özellikleri ve panelin hidrolitik stabilitesini artıracak ekonomik açıdan çapraz bağlayıcıların eksikliği olarak belirlenebilmektedir. Formaldehite alternatif olarak potansiyel sentetik çapraz bağlayıcılar arasında izosiyanatlar, ticarileştirmeye yakın biyo-tabanlı uygulamalara karşı en popüler alternatif olarak görünmektedir. Ancak, Avrupa’da pahalı olmalarına ve güvenlik nedeniyle üretimde değişiklik gerektirmeleri bu teknolojinin önündeki en büyük engeldir. Çalışma boyunca incelenen lignin, tanen, protein ve nişasta esaslı yapıştırıcıların mevcut handikapları söz konusu olduğunda sentetik yapıştırıcılarla rekabet edecek düzeyde olmadığı sonucu ortaya çıkmaktadır. Endüstriyel olarak uygulanabilir biyo esaslı çözümler bulmak için bu ürünlerle birlikte kullanılabilecek yeni reaktif çapraz bağlayıcıların geliştirilmesine odaklanmak gerekmektedir. Sürdürülebilir tasarım stratejileri göz önünde bulundurulduğunda reaktif bir çapraz bağlayıcı olan formaldehit mevcut avantajını korumaktadır. Düşük maliyeti, yüksek performansı, geri dönüştürülmüş ahşabın tekrardan kullanımına imkân sağlaması, üretilen levhaların uzun ömürlü ve dayanıklı olması gibi faydaları sayesinde döngüsel ekonomiye katkıda bulunan formaldehitin endüstride iç mekan hava kalitesi ve emisyon regülasyonlarından taviz verilmeyecek şekilde kullanımı devam etmelidir. Gelişen teknoloji ile birlikte, formaldehitin biyo kaynaklardan ve atmosferdeki karbondioksitten eldesi üzerine günümüzde yapılan çalışmalar umut vaad etmekte, gelecekte biyo esaslı formaldehit kavramının gündelik hayatımızda yer bulması beklenmektedir [30].  

Referanslar

[1] López, F. J. D., & Montalvo, C. (2015). A comprehensive review of the evolving and cumulative nature of eco-innovation in the chemical industry. Journal of Cleaner Production, 102, 30-43.

[2] Zhu, Y., Romain, C., & Williams, C. K. (2016). Sustainable polymers from renewable resources. Nature, 540(7633), 354-362.

[3] Finlay, M. R. (2003). Old efforts at new uses: a brief history of chemurgy and the American search for biobased materials. Journal of Industrial Ecology, 7(3-4), 33-46.

[4] Speight, L. C. (2018). Bio-Based Feedstocks for Adhesives and Sealants: Everything Old is New Again.

[5] International Agency for Research on Cancer. (2004). IARC classifies formaldehyde as carcinogenic to humans. Press release no. 153, June 2004.

[6] Heinrich, L. A. (2019). Future opportunities for bio-based adhesives–advantages beyond renewability. Green Chemistry, 21(8), 1866-1888.

[7] Zhao, L. F., Liu, Y., Xu, Z. D., Zhang, Y. Z., Zhao, F., & Zhang, S. B. (2011). State of research and trends in development of wood adhesives. Forestry Studies in China, 13(4), 321-326.

[8] Costa, N. A., Pereira, J., Ferra, J., Cruz, P., Martins, J., Magalhães, F. D., ... & Carvalho, L. H. (2013). Scavengers for achieving zero formaldehyde emission of wood-based panels. Wood science and technology, 47(6), 1261-1272.

[9] A. Kumar, PhD Thesis, Universiti Malaysia Pahang, 2013.

[10] Gutowski, W. V., & Dodiuk, H. (Eds.). (2013). Recent advances in adhesion science and technology in honor of Dr. Kash Mittal.

Berkay Demiralp Ar-Ge Uzmanı, Polisan Kimya Ar-Ge Merkezi

Tolga Kaptı Ar-Ge Müdürü, Polisan Kimya Ar-Ge Merkezi