Nişasta Bazlı Biyo-Kimyasallardan Reçine Üretimi
Çoğu zaman sentetik polimerler oluşturmak için petrokimyasallar kullanılmıştır. Ancak fosil kaynakların tükenmesi ve bunun sonucunda ortaya çıkan çevre sorunları, bilim adamlarını orijinal, çevre dostu alternatifler geliştirmeye yöneltti.
Biyopolimerlerin varlığı artık araştırmacılar tarafından tanındı. Biyopolimerler, canlı organizmaların biyosentezi yoluyla tamamen veya kısmen biyolojik bileşenlerden sentezlenen sentetik polimerlerdir [1].
Biyopolimerlerin üç ana kategorisi polinükleotitler, polisakkaritler ve polipeptitlerdir. Bu sınıflandırma, kullanılan monomerlere ve oluşturulan biyopolimer yapılarına dayanmaktadır. Uzun RNA veya DNA zincirleri polinükleotidler olarak bilinir.
Polipeptitler olarak adlandırılan proteinler ve amino asit zincirleri arasında fibrin, aktin ve kollajen bulunur. Şeker karbonhidratlarının doğrusal veya dallanmış zincirleri olan polisakkaritler son ana kategoriyi oluşturur. Polisakkaritler nişasta ve selüloz gibi maddeleri içerir. Biyopolimerler doğal kaynaklardan üretildikleri için daha az karbon ayak izine katkıda bulunurlar.
Nişasta bazlı biyopolimerlerin önemi son yıllarda artmıştır. Petrokimyasallardan üretilen plastiklerin yerini alan nişasta bazlı biyopolimerler, polimer pazarında önemli oyunculardır. Toksik olmamaları, biyouyumlulukları ve benzer mekanik ve bozucu özellikleri nedeniyle ambalaj endüstrisi de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için mükemmel adaylardır [2].
[caption id="attachment_157667" align="aligncenter" width="718"]
Şekil 1. Basit nişasta örneği [4].[/caption]2022’de dünyanın biyoplastik üretim yeteneklerini gösteren grafik [3], Nova-Institute’den European Bioplastik’ten elde edildi. Açıkça görülebileceği gibi, nişasta karışımları ambalaj sektörünün dışında tüketici ürünleri, tarım, kaplamalar, katkı maddeleri ve daha fazlasını içeren çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır.
[caption id="attachment_157668" align="aligncenter" width="856"]
Şekil 2. Biyoplastiklerin küresel uygulama alanları [3].[/caption]Nişasta doğal olduğundan onu çeşitli şekillerde kullanılabilir. Nişasta ve diğer polimerler fiziksel olarak birleştirilebilir. Bu polimerlerin nişasta ile karıştırılmaları ile yüksek kaliteli levhalar ve filmler üretilebilir. Nişastanın hidroksil grubu ile hidrojen bağları oluşturma
yeteneği ve kimyasal yapısı nedeniyle esneklik verme özelliği vardır.
Nişasta/polyester karışımı, farklı özellikleri sayesinde birçok alanda kullanılabilir. Nişasta-biyopolimer kompozitlerine dolgu maddelerinin eklenmesi alternatif fiziksel tekniktir. Bu, maliyet düşüşlerinin yanı sıra malzemenin dayanıklılığında, sertliğinde, stabilitesinde,
geçirgenliğinde ve yoğunluğunda iyileşmelere yol açar.
Nişasta, kimyasal teknikler kullanılarak benzersiz fonksiyonel birimlerle oksitlenebilir veya kimyasal olarak değiştirilebilir. Bu birimler, diğerlerinin yanı sıra esterleri, eterleri, izosiyanatları, fosfatları ve nitratları içerir.
Biyo bazlı/biyolojik olarak parçalanamayan polimerler, imalat sektöründe biyolojik olarak parçalanabilen ürünlerdeki hâkimiyetini sürdürmeye devam ediyor. Ancak biyolojik olarak parçalanabilenlerin daha çevre dostu olması nedeniyle üretim kapasitelerinin artacağı tahmin ediliyor. Ayrıca nişasta bazlı polimerik malzemelerin bu büyüme eğiliminde önemli bir rol oynaması muhtemeldir [4].
İzel Kimya olarak yakın gelecekte bu alandaki varlığımızı genişletmeyi umuyoruz. Ar-Ge bölümümüz biyopolimer araştırmaları yürütüyor ve nişasta bazlı biyopolimerler üzerinde çalışmaya devam edilecektir.
Referanslar
1. A.M. Smith, S. Moxon, G.A. Morris, 13 - Biopolymers as wound healing materials, Editor(s): Magnus S. Ågren, Wound Healing Biomaterials, Woodhead Publishing, 2016, Page
261, ISBN 9781782424567, 2. Shilpi Agarwal, Shailey Singhal, Chirag B. Godiya & Sanjay Kumar (2021): Prospects and Applications of Starch based Biopolymers, International
Journal of Environmental Analytical Chemistry. 3. European Bioplastics (2022, March 19). Global Production Capacities of Bioplastics 2022. Retrieved March 19, 2022, from
https://www.european-bioplastics.org/news/multimedia-pictures-videos/#iLightbox[gallery_image_2]/3. 4. Starch. BYJUS. https://byjus.com/chemistry/starch/2023.
Üstün Utkan Acar - Ar-Ge Araştırmacısı
İzel Kimya
Dr. Cemil Dizman - Ar-Ge Müdürü
İzel Kimya
