Günümüzde kullanılan ve üretilen polimerlerin büyük bir kısmı sentetiktir. Polietilen ve polistiren gibi sentetik malzemeler kararlı bir yapıya sahiptir ve nemli ortamlarda bozunmaya karşı oldukça dirençlidir. Özellikle 1970’li yıllarda üretilmeye başlanan plastiklerin oluşturduğu atıkların, en az 100 yıl sonra çözünebilmesi dolayısıyla çöp toplama alanlarında fazlaca alan kaplayacağı endişesi vardı. Bu nedenle polimer malzemelerin bozunmaya karşı direnci bir sorun olarak görülüyordu. Bunun üzerine biyo bozunur polimerlerin üretimi; çöpe atılan plastiklerin yok edilebilirliği açısından avantaj sağladığı için polimer endüstrisi bu alana yönelmiştir.
Doğada kendiliğinden mikrobiyal etki ile bozunanan biyo bozunabilir polimerler, polimer endüstrisinde büyük önem taşımaktadır. Mikrobiyal etkiyi kısaca özetleyecek olursak; polimer zincirinin mikroplar tarafından koparılmasıyla molekül boyutu küçülür. Bitkilerin çürümesi gibi bir mekanizma ile koparılma sonucu oluşan küçük moleküller mikroplar tarafından sindirilir. Biyo çözünebilir ve mikroplarda kolay sindirilen doğal polimerlere bakacak olursak yün, pamuk ve odundan söz edebiliriz.
Biyo bozunabilir polimerleri ”ilk kuşak” ve ”yeni nesil” olarak ikiye ayırabiliriz. Polietilen gibi yaygın kullanılan polimerler ilk kuşak biyo bozunabilir polimerler grubuna girmektedir. Bu malzemelerin yapısına; güneş ışığında ayrışabilen, oksijenle tepkimeye girerek oksitlenen ve biyolojik olarak bozunan bileşenler eklendiğini söyleyebiliriz. Fakat ilk kuşak biyo polimerler istenilen özellikleri karşılama konusunda yetersiz kalmıştır. Elde edilmek istenilen tepkimeler çöp sahasında fark edilemeyecek kadar yavaş olmuştur. Bu deneyin başarısızlıkla sonuçlanması, bozunabilir polimerlere ait gelişmeleri engellemiştir. Bunun sonucunda polimer endüstrisi, bozunma metodunun tanımlanmasının haricinde, bozunma hızının doğru şekilde ölçülebildiği yeni standartlar oluşturmuştur. Yapılan çalışmalar biyo bozunabilir polimerlerin yeniden ilgi odağı olmasında büyük rol oynamıştır.
Yeni nesil biyo bozunabilir polimerlerin ömürleri ise ilk kuşağın aksine kısadır. Bu nedenle bu malzemeler niş uygulamalarda daha sık karşımıza çıkar. İçerisindeki atıkları torbadan çıkarmaya ihtiyaç duymadan çözünebilmesi nedeniyle, biyo bozunabilir çöp torbası ve yaprak günümüzdeki en önemli uygulamalardandır. Ayrıca çiftçilikte de biyo bozunabilir polimerlerin kullanıldığından söz edebiliriz. Bu uygulama toprağın üzerinin kuru otla kaplanması ve devamında üzerine örtü kapatılması şeklindedir. Soğuk bölgelerde ise büyüme sezonunu uzatıp, alınan mahsulü arttırarak maliyeti düşürmek amacı ile tohum yastıkları plastik örtü ile kaplanır. Isıyı emerek toprağın sıcaklığını yükseltmek ve nemin daha uzun muhafaza edilmesini sağlayan şey bahsettiğimiz bu plastik örtüdür. Bu uygulamanın eskiden biyo bozunabilirliği olmayan siyah polietilen ile yapıldığından bahsedebiliriz. Fakat sezon sonunda, siyan polietilen kendiliğinden çözünemediği için elle toplanarak tarladan bertaraf edilmesi söz konusuydu. Bu durumu engellemek amacıyla yakın zamanda biyo bozunabilir örtüler geliştirilmiştir. Geliştirilen bu örtüler elle toplamaya gerek kalmadan, hasat sonrası sürülerek toprağa karıştırılmaktadır ve böylece çözünmeleri gerçekleşmektedir.
Biyo bozunabilir polimerlerin hazır yiyecek endüstrisinde kullanılması ise bir başka potansiyel uygulama alanıdır. Şu an kullanılan plastik tabaklar, bardaklar, ambalaj ürünleri ve diğer atıkların üretimi biyo bozunur malzemelerle yapılsaydı, yemeklerden kalan atıklar ile kaynaşır ve yok olurdu. Bu uygulama çöp sahasına giren atık miktarını azalttığı gibi sera gazı emisyonlarının azalmasında da etkili olurdu.
Ekilerek elde edilen yenilenebilir özellikteki biyo bozunur polimerler ayrıca ”petrol bağımlılığını” ve ”sera gazı salınımını” azaltmak için çok önemlidir. Bu uygulamaların geliştirilmesi ve gerçekleştirilmesi amacıyla büyük emek harcanmaktadır. Aşina olmadığımız bu yeni malzemelerin geleneksel yani ekstrüzyon ve enjeksiyon kalıplama gibi yöntemlerle üretilebilir olması gerekmektedir. Ayrıca maliyet açısından bakacak olursak bu konuda mevcut polimerlerle yarışabilmesi söz konusudur. 30 yılı aşkın süredir, biyo yenilenebilir polimerlerin sentezi yapılmaktadır. Petrol bazlı polimerlerle karşılaştırılabilen bu malzemelerin bazıları biyo bozunabilir olurken bazıları biyo bozunabilir olmamaktadır. Poli(l-laktik asit) (PLA) ise ekilerek elde edilen polimerlerin en bilinen örneğidir.
Mühendislik kategorisindeki diğer makaleleri de okumanızı tavsiye ederiz!
