- Üyelik Tarihi
- 8 Ara 2012
- Konular
- 4,182
- Mesajlar
- 11,469
- MFC Puanı
- 34,700
Biyoplastik? Biyoplastik Nedir? Biyoplastik Endüstri Nedir? Biyoplastik Endüstri Gelişimi Nedir? Biyoplastik Endüstri Geleceği Nedir? Polilaktik Asit Nedir?
Biyoplastik, Plastik endüstrisinin son yıllarda gösterdiği özen ve proaktif tutum, biyo-bazlı maddelerden üretilen polimerlerin gelişmesini ve bu malzemelere duyulan ilginin artmasını sağladı. 35 yıldır oldukça yavaş ilerleyen biyopolimer (biyoplastik) endüstrisi ivme kazanmış gibi görünüyor, ancak, hala katedilmesi gereken uzun yollar var. İnternet üzerinde yapılan bir ankette, “Biyopolimerler, plastik endüstrisinde yoğun olarak kullanılan petrol-bazlı polimerlerin yerine ne zaman geçecek?”sorusunun cevabı olarak “10 yıl”, “25 yıl” ve “Hiçbir zaman” şıkları sunuluyor. Plastik malzeme uzmanlarının birçoğu bu sürenin 25 yıldan uzun olacağı görüşünde. Tahmin edilen sürenin bu kadar uzun olması sadece teknik gelişim ihtiyacına değil, temel üretim gereksinimlerine de bağlıdır. Bu yazımızda, hem temel üretim gereksinimlerinin ne kadar önemli olduğunu hem de biyo-plastiklerin teknik olarak ne kadar ilerlediklerini özetliyoruz.
1990’lı yıllara geri baktığımızda biyoplastikler biyoçözünürlük başlığı altında ilerliyordu. 2000’lere geldiğimizde biyoplastikler karbon tüketimini azaltacak fikri vardı. 2010 senesinde ise biyoplastiklerin de plastik oldukları ön plana çıkartıldı. Yaklaşık 35 yıllık bu süreçte biyoplastiklerin 3 değer önermesi olduğu anlaşıldı:
1) Çevresel ve sürdürebilirlik,
2) Petrokimya bazlı plastiklere göre daha istikrarlı fiyat,
3) Petrol ve doğalgaz ihracatına olan bağımlılığın azalması.
Biyoplastik üretiminin sürdürülebilirliliğini temel üretim aşamaları yönünden incelemek gerekir. Mesela, tahıldan propandiol elde etmek ya da şeker pancarından etilen türetmek güzel fikirler gibi olsa da geçtiğimiz 10 yılda mısırdan üretilen alkolün yiyecek endüstrisinde nasıl bir fiyat artışı olduğunu hepimiz yakından gördük. Batılı ülkelerde bunun etkileri çok görülmese bile Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerde tarım endüstrisi etkilendi. Eğer 7 milyarlık dünya nüfusunun en az 1 milyarının açlık sınırında yaşadığını düşünürsek, yenilebilir tahılların erişimini kısıtlayacak bir endüstri insanlığı ciddi ölçüde etkileyebilir.
Endüstrinin şu andaki durumunu incelersek, dünyadaki tahıl oranının yaklaşık %60’ı insanlar tarafında tüketilirken, %35’i hayvancılıkta yem olarak, geriye kalan %5’i ise hali hazırda biyo-yakıt ve biyo-plastik endüstrisinde kullanılıyor. Biyoplastik üretimi doğa ve insanlık için iyi bir fikir. Tabi ki bu ekonomik sistem plastik endüstrisindeki komodite ürünlere bağlıdır. Örnek olarak, şu anda bitkiden (mısırdan) elde edilen polilaktik asidi (PLA) ele alalım.(Mısır nişastası ile laktik asidin polimerleşmesinde elde edilen, gıda ambalajlamada kullanılan, doğrusal ve alifatik bir polyester.) 2011 senesinin dördüncü çeyreğinde, PLA’nın kilosu 1.98 dolara satılırken, polistiren (PS) 2.20 dolar/kg ve poliester (PET) 1.76 dolar/kg fiyatlarındaydı. Yani biyoplastiklerin üretim hacmi arttıkça, son 5 yılda olduğu gibi, yavaş yavaş fiyatları da düşmektedir.
Peki üretim hacminin artması yenilebilir bitkileri ve tarım arazilerini etkiler mi?
PLA örneği üzerinden devam edelim. Eğer PLA üretimi 2.1 milyon tonluk PS üretimini yakalasa dahi, bugun tüketilen şeker pancarının sadece %1.65’lik kısmını tüketecektir. Aslında bu oran bile çok doğru sayılmaz çünkü önümüzdeki 5 yıl içinde selüloz bazlı biyoatıkların fermentasyon kimyası geliştirlecek ve biyoplastik endüstrisi tarım atıklarını ve yenileMEyen bitkileri kullanmaya başlayacak.
Görüldüğü gibi üretim hacmi arttıkça problemler su üstüne çıkmakta ve dolayısıyla ihtiyaçlar netleştiği için biyoplastikler üzerine yapılan araştırma çalışmaları da ilerlemektedir. Büyük PLA üreticilerinden Natureworks’ün BioAmber ile ortaklığı sonucu PLA ve süksinik asit-bazlı, polibütilen sükkinat (PBS) ve PBS-adipat kopolimeri gibi biyoplastikleri geliştirilmesine ve üretimine başlanmıştır. BioAmber firması DuPont’tan lisansladığı fermentasyon sentezi teknolojisini kullanarak, buğdaydan da biyoplastik elde etmeye ve bu yöntemle PBS ve bütendiyol yapımına başlamıştır. Yeni tür bu biyoplastiklerin termoform ve enjeksiyon kalıplama için üretilen gradeleri de piyasaya sürülmektedir. Piyasada yer edinmeye başlayan ve üretim artışı hedeflenen biyoplastik karışımlarının ya da kopolimerlerinin biyoçözünür olmaları, bu polimerlerden üretilen tüketici ürünlerine pazarda farklılık ve avantaj sağlamaktadır.
Son zamanlarda biyoplastiklerle yapılan en ilgi çekici üretim ve araştırma alanlarında biri biyoplastiklerden ya da biyo-plastik/konvansiyonel plastik karışımlarından elde edilen dayanıklı ya da yarı-dayanıklı tüketim ürünleridir. Arkema’nın ürettiği PLA –akrilik bazlı karışımlar bu malzeme yelpazesine verilecek güzel bir örnektir. Bu karışımlar sadece biyoplastik ve geri dönüşüm özellikleri katmakla kalmamış aynı zamanda geleneksel akrilik polimerinin üretimini de kolaylaştırdığı için hem tüketiciye hem de üreticiye hitap eden bir çözüm sunmuştur. Polimetilmetakrilat (PMMA) polimerine %25 ya da daha fazla katılan PLA ile akışkanlık, çekme altında uzama ve sünme ciddi ölçüde arttırılmıştır. PLA ve PMMA polimerler karışımının her oranda birbiriyle tamamen karıştıkları da paylaşılan notlar arasında yerini almaktadır.
Endüstride denenmiş bazı PLA karışımlarının özellikleri aşağıdaki tabloda görülebilir:
Ingeo ve BioAmber firmalarına ek olarak, biyoplastikler alanında araştırma ve yatırım yapan diğer büyük şirketler Lanxess, Mitsubishi Chemical, PTT Global Chemical, IBM, NEC ve PolyOne olarak sayılabilir. Bu firmalar içinde PolyOne firması özellikle kompounding ve özel polimerler alanında uzmanlaşmış bir şirkettir. PolyOne firması biyoplastikler alanına sadece polimer sentezi bakış açısıyla değil, polimer karışımı, polimer alaşımı, hibrit ve özel formülasyonlar açısından da yaklaşmaktadır. Mesela, halojensiz alev itmeyen karışımları biyoplastik endüstirisinde geliştirmeye çalışmaktadır. Ürettikler PLA-bazlı tescilli malzemelerden biri, endüstride standard plastik olarak bilinen (Bayer tarafından üretilen) BayBlend FR 3010 PC/ABS polimerinin özelliklerini sunabilmektedir. Daha önce sitemizde bahsettiğimiz NEC firması da halojensiz alev iletmeyen polimerler üretmekte ve bu malzemelere ek olarak yine PLA-bazlı termo-geri dönüşümlü çapraz-bağlanma özelliğine sahip şekil-hatırlayan (shape-memory) malzemeler de üretmektedir.
Gördüğümüz gibi endüstride biyoplastiklerin gelişimine ağırlık verilmekte ve özellikle hızlı atık ürünlerinde kullanımını yaygınlaştıracak alaşımların üretimi üzerine çalışmalar sürmektedir. Biyo-plastik bazlı saf ya da alaşım malzeme araştırmaları tüketici ve üretici odaklı olurken, bu polimerlerin sentezine odaklanmış firmalar ise üretici ve tüketiciye ek olarak hammadde kanalına da dikkat etmekte ve yenilebilir tarım hammaddelerinden uzaklaşmayı sağlayacak kimyasal yöntemleri geliştirmeye çalışmaktadırlar. Biyoplastikler konusunu bu makalede tamamen irdelemek mümkün olmasa da bu alandaki gelişmeleri ve tedirginlikleri belirtmekte ve bu endüstri kolunun ilerlemek için nasıl bir yol çizdiğini paylaşmak gerekmektedir. Biyo-plastikler konusundaki yazılarımız katkı maddeleri ve üretim avantajlarını da içerecek şekilde devam edecektir.
Biyoplastik, Plastik endüstrisinin son yıllarda gösterdiği özen ve proaktif tutum, biyo-bazlı maddelerden üretilen polimerlerin gelişmesini ve bu malzemelere duyulan ilginin artmasını sağladı. 35 yıldır oldukça yavaş ilerleyen biyopolimer (biyoplastik) endüstrisi ivme kazanmış gibi görünüyor, ancak, hala katedilmesi gereken uzun yollar var. İnternet üzerinde yapılan bir ankette, “Biyopolimerler, plastik endüstrisinde yoğun olarak kullanılan petrol-bazlı polimerlerin yerine ne zaman geçecek?”sorusunun cevabı olarak “10 yıl”, “25 yıl” ve “Hiçbir zaman” şıkları sunuluyor. Plastik malzeme uzmanlarının birçoğu bu sürenin 25 yıldan uzun olacağı görüşünde. Tahmin edilen sürenin bu kadar uzun olması sadece teknik gelişim ihtiyacına değil, temel üretim gereksinimlerine de bağlıdır. Bu yazımızda, hem temel üretim gereksinimlerinin ne kadar önemli olduğunu hem de biyo-plastiklerin teknik olarak ne kadar ilerlediklerini özetliyoruz.
1990’lı yıllara geri baktığımızda biyoplastikler biyoçözünürlük başlığı altında ilerliyordu. 2000’lere geldiğimizde biyoplastikler karbon tüketimini azaltacak fikri vardı. 2010 senesinde ise biyoplastiklerin de plastik oldukları ön plana çıkartıldı. Yaklaşık 35 yıllık bu süreçte biyoplastiklerin 3 değer önermesi olduğu anlaşıldı:
1) Çevresel ve sürdürebilirlik,
2) Petrokimya bazlı plastiklere göre daha istikrarlı fiyat,
3) Petrol ve doğalgaz ihracatına olan bağımlılığın azalması.
Biyoplastik üretiminin sürdürülebilirliliğini temel üretim aşamaları yönünden incelemek gerekir. Mesela, tahıldan propandiol elde etmek ya da şeker pancarından etilen türetmek güzel fikirler gibi olsa da geçtiğimiz 10 yılda mısırdan üretilen alkolün yiyecek endüstrisinde nasıl bir fiyat artışı olduğunu hepimiz yakından gördük. Batılı ülkelerde bunun etkileri çok görülmese bile Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerde tarım endüstrisi etkilendi. Eğer 7 milyarlık dünya nüfusunun en az 1 milyarının açlık sınırında yaşadığını düşünürsek, yenilebilir tahılların erişimini kısıtlayacak bir endüstri insanlığı ciddi ölçüde etkileyebilir.
Endüstrinin şu andaki durumunu incelersek, dünyadaki tahıl oranının yaklaşık %60’ı insanlar tarafında tüketilirken, %35’i hayvancılıkta yem olarak, geriye kalan %5’i ise hali hazırda biyo-yakıt ve biyo-plastik endüstrisinde kullanılıyor. Biyoplastik üretimi doğa ve insanlık için iyi bir fikir. Tabi ki bu ekonomik sistem plastik endüstrisindeki komodite ürünlere bağlıdır. Örnek olarak, şu anda bitkiden (mısırdan) elde edilen polilaktik asidi (PLA) ele alalım.(Mısır nişastası ile laktik asidin polimerleşmesinde elde edilen, gıda ambalajlamada kullanılan, doğrusal ve alifatik bir polyester.) 2011 senesinin dördüncü çeyreğinde, PLA’nın kilosu 1.98 dolara satılırken, polistiren (PS) 2.20 dolar/kg ve poliester (PET) 1.76 dolar/kg fiyatlarındaydı. Yani biyoplastiklerin üretim hacmi arttıkça, son 5 yılda olduğu gibi, yavaş yavaş fiyatları da düşmektedir.
Peki üretim hacminin artması yenilebilir bitkileri ve tarım arazilerini etkiler mi?
PLA örneği üzerinden devam edelim. Eğer PLA üretimi 2.1 milyon tonluk PS üretimini yakalasa dahi, bugun tüketilen şeker pancarının sadece %1.65’lik kısmını tüketecektir. Aslında bu oran bile çok doğru sayılmaz çünkü önümüzdeki 5 yıl içinde selüloz bazlı biyoatıkların fermentasyon kimyası geliştirlecek ve biyoplastik endüstrisi tarım atıklarını ve yenileMEyen bitkileri kullanmaya başlayacak.
Görüldüğü gibi üretim hacmi arttıkça problemler su üstüne çıkmakta ve dolayısıyla ihtiyaçlar netleştiği için biyoplastikler üzerine yapılan araştırma çalışmaları da ilerlemektedir. Büyük PLA üreticilerinden Natureworks’ün BioAmber ile ortaklığı sonucu PLA ve süksinik asit-bazlı, polibütilen sükkinat (PBS) ve PBS-adipat kopolimeri gibi biyoplastikleri geliştirilmesine ve üretimine başlanmıştır. BioAmber firması DuPont’tan lisansladığı fermentasyon sentezi teknolojisini kullanarak, buğdaydan da biyoplastik elde etmeye ve bu yöntemle PBS ve bütendiyol yapımına başlamıştır. Yeni tür bu biyoplastiklerin termoform ve enjeksiyon kalıplama için üretilen gradeleri de piyasaya sürülmektedir. Piyasada yer edinmeye başlayan ve üretim artışı hedeflenen biyoplastik karışımlarının ya da kopolimerlerinin biyoçözünür olmaları, bu polimerlerden üretilen tüketici ürünlerine pazarda farklılık ve avantaj sağlamaktadır.
Son zamanlarda biyoplastiklerle yapılan en ilgi çekici üretim ve araştırma alanlarında biri biyoplastiklerden ya da biyo-plastik/konvansiyonel plastik karışımlarından elde edilen dayanıklı ya da yarı-dayanıklı tüketim ürünleridir. Arkema’nın ürettiği PLA –akrilik bazlı karışımlar bu malzeme yelpazesine verilecek güzel bir örnektir. Bu karışımlar sadece biyoplastik ve geri dönüşüm özellikleri katmakla kalmamış aynı zamanda geleneksel akrilik polimerinin üretimini de kolaylaştırdığı için hem tüketiciye hem de üreticiye hitap eden bir çözüm sunmuştur. Polimetilmetakrilat (PMMA) polimerine %25 ya da daha fazla katılan PLA ile akışkanlık, çekme altında uzama ve sünme ciddi ölçüde arttırılmıştır. PLA ve PMMA polimerler karışımının her oranda birbiriyle tamamen karıştıkları da paylaşılan notlar arasında yerini almaktadır.
Endüstride denenmiş bazı PLA karışımlarının özellikleri aşağıdaki tabloda görülebilir:
Ingeo ve BioAmber firmalarına ek olarak, biyoplastikler alanında araştırma ve yatırım yapan diğer büyük şirketler Lanxess, Mitsubishi Chemical, PTT Global Chemical, IBM, NEC ve PolyOne olarak sayılabilir. Bu firmalar içinde PolyOne firması özellikle kompounding ve özel polimerler alanında uzmanlaşmış bir şirkettir. PolyOne firması biyoplastikler alanına sadece polimer sentezi bakış açısıyla değil, polimer karışımı, polimer alaşımı, hibrit ve özel formülasyonlar açısından da yaklaşmaktadır. Mesela, halojensiz alev itmeyen karışımları biyoplastik endüstirisinde geliştirmeye çalışmaktadır. Ürettikler PLA-bazlı tescilli malzemelerden biri, endüstride standard plastik olarak bilinen (Bayer tarafından üretilen) BayBlend FR 3010 PC/ABS polimerinin özelliklerini sunabilmektedir. Daha önce sitemizde bahsettiğimiz NEC firması da halojensiz alev iletmeyen polimerler üretmekte ve bu malzemelere ek olarak yine PLA-bazlı termo-geri dönüşümlü çapraz-bağlanma özelliğine sahip şekil-hatırlayan (shape-memory) malzemeler de üretmektedir.
Gördüğümüz gibi endüstride biyoplastiklerin gelişimine ağırlık verilmekte ve özellikle hızlı atık ürünlerinde kullanımını yaygınlaştıracak alaşımların üretimi üzerine çalışmalar sürmektedir. Biyo-plastik bazlı saf ya da alaşım malzeme araştırmaları tüketici ve üretici odaklı olurken, bu polimerlerin sentezine odaklanmış firmalar ise üretici ve tüketiciye ek olarak hammadde kanalına da dikkat etmekte ve yenilebilir tarım hammaddelerinden uzaklaşmayı sağlayacak kimyasal yöntemleri geliştirmeye çalışmaktadırlar. Biyoplastikler konusunu bu makalede tamamen irdelemek mümkün olmasa da bu alandaki gelişmeleri ve tedirginlikleri belirtmekte ve bu endüstri kolunun ilerlemek için nasıl bir yol çizdiğini paylaşmak gerekmektedir. Biyo-plastikler konusundaki yazılarımız katkı maddeleri ve üretim avantajlarını da içerecek şekilde devam edecektir.
Alıntıdır.