Geleneksel fosil bazlı plastikler, ham petrol (yakıt yağı) ve doğal gazdan üretilir. Enerji veya plastik üretimi için fosil yakıtların kullanılması, havaya karbondioksit (CO2) salınmasına neden olur. Bu CO2, küresel ısınmayı artıran sera etkisine katkıda bulunur; ayrıca plastik biyolojik olarak parçalanabilir değildir, plastik atık, gezegen için tartışmasız büyük bir tehdittir. Dünya, 1950’lerden bu yana dokuz milyar tondan fazla plastik üretmiştir ve bunun sadece yaklaşık %9’u geri dönüştürülmektedir. Geçtiğimiz yüzyılda üretilen her bir plastik parçası hala dünyanın bir yerinde mevcuttur, yani çok büyük miktarda plastik atık vardır ve bu durum yakın zamanda ortadan kalkmayacaktır. Petrol bazlı plastiklerin ayrışması 500 yıla kadar sürebilir; bu süreçte zehirli kimyasal katkı maddelerini yavaşça çevreye salar ve zararlı mikroplastiklere dönüşürler. Yanlış şekilde geri dönüştürüldüklerinde, geri dönüştürülebilir plastiklerin tamamını kirletebilir ve geri dönüşüm altyapısına zarar verebilirler. Dahası, petrol bazlı plastikler sınırlı fosil yakıt kaynaklarını tüketmektedir. Geleneksel plastikler birçok ticari ve endüstriyel kullanım için faydalı ve çoğu zaman gerekli olsa da, küresel plastik kirliliği artmaya devam ederken endüstriler performanstan ödün vermeden çevresel etkiyi azaltacak, daha sürdürülebilir bir alternatife geçiş arayışındadır. Bu değişim, selüloz, mısır nişastası, deniz yosunu, şeker kamışı, şeker pancar, bambu lifi, tarımsal yan ürünler gibi kısmen veya tamamen yenilenebilir biyolojik kaynaklardan elde edilen bitki bazlı plastiklere olan ilgiyi hızlandırmıştır. Şu anda dünya petrol kaynaklarının yaklaşık %8’ini gerektiren petrole olan bağımlılığı azaltabilecek olan biyo bazlı (veya bitki bazlı) plastikler (biyoplastikler olarak da bilinir) döngüsel, düşük karbonlu bir geleceğe doğru umut vadeden bir yol sunmaktadır.
Bu makale, bitki bazlı plastiklerin ne olduğunu, ham maddelerini, nerelerde kullanıldığını, neden giderek daha önemli hale geldiğini açıklamaktadır.
Biyo Bazlı Plastik ile Biyoplastik Terimi Arasındaki Fark
‘Biyo bazlı’ ve ‘bitki bazlı’ terimleri, plastik polimerlerin kaynağını ifade eden benzer terimlerdir. Gerçekte,” biyo bazlı” ifadesi bileşenin kökenini, bir malzemenin (en azından kısmen) biyokütleden, yani biyolojik kökenli organik malzemeden (jeolojik oluşumlara gömülü ve/veya fosilleşmiş malzemeler hariç) elde edildiği belirtir. Biyokütle örnekleri arasında bitkiler, ağaçlar, algler, deniz organizmaları, mikroorganizmalar, hayvanlar vb. bulunur. “Biyo bazlı” terimi, bir malzemenin üretiminde kullanılan ham maddenin herhangi bir organik atık veya endüstriyel yan ürün türünden elde edildiği anlamına da gelebilir.
‘Biyoplastik’ terimi ise ham maddesi tamamen veya kısmen biyokütleden (yenilenebilir kaynaklardan) elde edilen plastikleri, biyolojik olarak parçalanabilir plastikleri veya hem biyolojik kaynaklı hem de biyolojik olarak parçalanabilir plastikleri ifade edebilir. Bir plastiğin biyolojik bazlı olması, onun biyolojik olarak parçalanabilir olduğu anlamına gelmez.
Biyolojik olarak bozunabilir ya da parçalanabilir (biyo bozunur, biyo çözünür) ifadesi malzemenin nasıl parçalandığını ifade eder. Malzemeler, çeşitli doğal organizmalar tarafından su, karbondioksit ve kompost gibi doğal maddelere dönüştürülebiliyorsa biyobozunurdur. Çoğu durumda, mikrobiyolojik biyobozunma en önemli süreçtir. Biyobozunma, su ve topraktaki mikroorganizmaların yaşam koşullarına büyük ölçüde bağlıdır. Ayrıca, biyobozunma süreci oksijenin varlığına veya yokluğuna bağlıdır. Biyolojik bozunma özelliği, bir malzemenin kaynak tabanına bağlı değildir, daha çok kimyasal yapısıyla ilgilidir. “Biyolojik olarak bozunabilir” terimi, malzemenin doğal olarak bozunması için gerekli olan zaman aralığını veya çevresel koşulları belirtmez. Biyo bazlı plastik içeren bazı ürünler, yanlış bir şekilde “plastik içermez” olarak pazarlanmaktadır, ancak bazı biyo bazlı plastikler geleneksel plastikler kadar dayanıklı olacak şekilde tasarlanmış olabilir ve doğal olarak parçalanmaz ya da ayrıştırılamaz; PLA ve selüloz gibi diğerleri ise doğru koşullar altında tamamen kompostlanabilir.
Biyo Bazlı Plastiklerde Kullanılan Yaygın Ham Maddeler
Biyo bazlı plastiklerin üretiminde kullanılan biyokütle, farklı ham maddelerden elde edilebilir. Şu anda, biyo bazlı plastikler en çok mısır veya şeker kamışı gibi karbonhidrat açısından zengin gıda bitkilerinden veya yağlı bitkilerden üretilmektedir. Bu geleneksel tarım ürünleri birinci nesil ham madde olarak adlandırılır ve günümüzde biyo bazlı plastik üretimi için en kaynak verimli ve maliyet etkin yöntemdir. Ancak, bu bitkilerin çevre ve insanların yaşamları üzerindeki etkileri, sürdürülebilirlikleri konusunda endişelere yol açmıştır. Gıda ve hayvan yemi üretimi ile rekabet, arazi tüketimi, su kullanımı, pestisitler ve hem işçiler hem de yerel halk için tehlikeli koşullar gibi sorunlar çoktur. Tarım ve ormancılıktan elde edilen ham maddeler gerçekten yenilenebilir olmakla birlikte, bunların arzı sınırsız değildir ve her zaman mevcut değildir. Yoğun tarım ve ormancılığın iklim ve çevre üzerinde olumsuz etkileri olduğu şüphesizdir; bu nedenle, biyojenik kaynakların sürdürülebilir ve kaynak tasarrufu sağlayacak şekilde kullanılması gerekmektedir. Bu arada, biyo bazlı plastikler için ikinci ve üçüncü nesil ham maddeler üzerinde çalışmalar sürdürülmekte ve bu ham maddeler geliştirilmektedir. Selülozik ham madde ile saman, mısır sapı, şeker kamışı posası veya organik atık gibi gıda bitkilerinin yenilebilir olmayan yan ürünlerinin (ikinci nesil ham madde) kullanılmasına yönelik yöntemlerde ilerleme kaydedilmektedir. İkinci nesil ham maddeler hala gıda bitkileri pazarının dinamikleriyle bağlantılıdır. Biyo bazlı polimerlerin üretimi için kullanılan üçüncü nesil ham maddeler ise yosun veya tarım dışı atıklardır. Son teknolojik gelişmeler, organik atık malzemelerin ve petroplastiklerin (örneğin PET) sentetik biyo bazlı plastiklerin (örneğin polihidroksialkanoatlar veya PHA’lar) üretiminde kullanılmasının artık mümkün olduğunu kanıtlamıştır.
Bitkisel bazlı plastiklerin üretiminde yaygın olarak kullanılan bileşenler şunlardır:
Nişasta
Günümüzde biyolojik bazlı plastiklerin büyük çoğunluğu (mevcut biyo bazlı plastiklerin yaklaşık %80’i) ham madde olarak nişasta kullanılarak üretilmektedir. Bu nişastanın başlıca kaynakları mısır, patates ve manyoktur. Diğer potansiyel kaynaklar arasında ararot, arpa, bazı liana türleri(tropikal bir tırmanıcı), darı, yulaf, pirinç, sago, sorgum, tatlı patates, taro (Türkiye’de “gölevez” denir) ve buğday sayılabilir. Kaynak bitkiye bağlı olarak nişasta elde etmek için çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Buğdayda nişasta genellikle kuru tahıl öğütme işlemleriyle elde edilir. Patates ve manyokta ise hücreleri parçalayıp nişastayı serbest bırakmak için “rendeleme” yöntemi kullanılır. Elde edilen nişasta daha sonra protein ve liflerden arındırılmak üzere rafine edilir ve saflaştırılır. Biyo bazlı plastik üretiminde nişasta seçimini belirleyen dört temel faktör vardır. Bunlar fiyat, kaynağın konumu, kalite / saflık ve nişasta özellikleridir. Günümüzde Avrupa’da kullanılan biyo bazlı plastik malzemelerin çoğu nişasta bazlıdır.
Yağlar
Hint yağı bitkisi tohumları, soya fasulyesi ve kolza tohumlarından elde edilen yağlar, sırasıyla boru ve yalıtım ürünleri için poliamidler (naylon) ve poliüretan gibi biyo bazlı plastiklerin üretiminde kullanılır. Ancak bu plastikler genellikle biyolojik olarak parçalanamaz olup, petroplastik muadillerine çok benzer (hatta aynı) özelliklere sahiptir. Yağlar, yağlı tohumlardan presleme, organik çözücü (heksan) veya enzim işlemi ile ekstrakte edilebilir. Son iki işlem daha yüksek verim sağlar. Elde edilen yağ daha sonra çeşitli filtreleme ve kimyasal işlemlerle saflaştırılır. Bitkisel yağ poliolleri (1,3 propanediol ve 1,4 butanediol), poliüretan (PU) ve polibütilen tereftalat (PBT) gibi plastiklerin üretiminde kullanılabilir.
Selüloz ve Lignin
Glikozun bir polimeri ve bitki hücresinin ayrılmaz bir yapısal bileşeni olan selüloz (karmaşık bir karbonhidrattır), yaklaşık 140 yıldır plastik üretiminde kullanılmaktadır. Yaygın selüloz kaynakları arasında odun hamuru, pamuk, kenevir ve diğer bitki lifleri bulunur. Selüloz bazlı plastikler genellikle kimyasal olarak modifiye edilmiş selülozdan yapılır; bunların en yaygın olanı ambalaj filminde kullanılan selüloz asetattır. Selüloz filmler güçlü oksijen bariyeri, mekanik dayanıklılık özellikleri sunar, yağlara ve greslere karşı dayanıklıdır, yüksek şeffaflığı korur. Selüloz plastiklerin diğer kullanım alanları arasında termoplastikler, gözlük çerçeveleri, elektronik ürünler, levhalar, çubuklar vb. yer almaktadır. Kalıplama malzemeleri, selüloz plastikler için en baskın uygulama segmentidir ve bu trendin devam etmesi beklenmektedir. Genellikle geri dönüştürülmüş kâğıttan elde edilen bitki liflerini kullanan selüloz bazlı malzemeler biyobozunur ve yenilenebilir doğaları nedeniyle ambalajda sürdürülebilir bir alternatiftir. Geri dönüştürülmüş kâğıt kullanımı sadece atıkları azaltmakla kalmaz, aynı zamanda geri dönüşüm döngüsünü destekleyerek daha döngüsel ve sürdürülebilir bir ambalaj ekosistemine katkıda bulunur. Evde kompostlama koşullarında doğal olarak parçalanır ve geride mikroplastik bırakmaz.
Odunsu bitkilerde bulunan karmaşık bir bileşik olan lignin de biyo bazlı plastiklerin üretiminde kullanılmaktadır. Lignin genellikle kâğıt hamuru üretim atıklarından elde edilir.
Proteinler
Protein bazlı biyoplastikler buğday gluteni, kazein ve süt gibi protein kaynakları kullanılarak üretilir. Bitkisel ve hayvansal proteinlerden üretilen protein bazlı filmler ve kaplamalar konusunda gıda ambalajlarında önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Biyo bazlı plastikler Henry Ford döneminde otomotiv parçaları için de değerlendirilmiştir. 1920’lerde, Amerikalı bir sanayici ve Ford Motor Şirketi’nin kurucusu, Ford otomobillerinin üreticisi olan Henry Martin Ford (1863 – 1947), plastiklerde soya proteinlerinin kullanımı konusunda deneyler yapmıştır. Günümüzde bahçecilik ve tıbbi amaçlı biyo bazlı plastik üretiminde hem soya hem de mısır proteinlerinin kullanımına yönelik ilgi yeniden artmaktadır. Kan unu proteinleri gibi hayvansal atık ürünler de biyo bazlı plastikler için hammadde olarak kullanılabilir.
Ksilanlar
Ksilanlar, ksiloz şekerini içeren karmaşık bileşiklerdir. Tahıl tanelerinin kavuz ve kapçıklarından izole edilebilirler ve gıda ambalajları için polimer kaplamalar üretmek amacıyla kullanılırlar. Önemli bir nokta olarak, alkol üretimi için fermantasyondan önce buğdaydan ksilanların ayrıştırılması, biyoetanol üretimi için buğday işleme sürecinde gereken su ve enerji miktarını azaltmada faydalı olabilir.
Alifatik Polyesterler
Ticari kullanım kazanmış veya şu anda araştırılmakta olan bazı biyolojik bazlı polyesterler arasında polilaktik asit (PLA), Polihidroksialkanoat (PHA) , poliglikolik asit (PGA), polikaprolakton (PCL), polihidroksibutirat (PHB) ve poli 3-hidroksi valerat (PHV) bulunmaktadır. Bununla birlikte, bunlardan sadece küçük bir kısmı ticari olarak mevcuttur. Alifatik polyesterler ve diğer biyopolimerler, ilaç dağıtım sistemleri, yara kapatma, cerrahi dikişler, implantlar ve doku mühendisliği gibi tıp ve ilaç teknolojisinde birçok uygulama alanına sahiptir.
PLA (Polilaktik Asit): PLA, sürdürülebilir ambalaj dünyasında son zamanlarda çok konuşulan bir malzemedir. PLA biyoplastiklerinin geleneksel plastiklere göre çevresel ve ekonomik avantajları ölçülebilir ve önemlidir. PLA, laktik asit ve laktit olmak üzere iki olası monomer veya ‘yapı taşı’ ile üretilen bir polyester (ester grubu içeren polimer) türüdür. PLA sentezi laktik asit (LA) üretimiyle başlar, ardından laktit (veya laktid) oluşumuyla devam eder ve son olarak LA polimerizasyonuyla sona erer. Laktik asit, kontrollü koşullar altında bir karbonhidrat kaynağının bakteriyel fermantasyonuyla üretilebilir. Bu durumda, karbonhidrat kaynağı çoğu kez mısırdır çünkü mısır, dünya çapında en ucuz ve en kolay bulunan şekerlerden biridir. Bununla birlikte, patates, şeker kamışı, manyok kökü, tapyoka (manyok kökünden elde edilen nişasta ) ve şeker pancarı posası da diğer seçeneklerdir. Tarım ürünlerinin kendisinin yanı sıra, sap, saman, kabuk ve yaprak gibi ürün artıkları da işlenerek alternatif karbonhidrat kaynakları olarak kullanılabilir. Bu, hasattan sonra geriye kalan ve aksi takdirde çöpe atılacak olan tarımsal yan ürünlerden faydalanılabileceği anlamına gelir. Fermente edilemeyen artıklar ise ısı kaynağı olarak kullanılabilir ve bu da nihayetinde fosil yakıtlardan elde edilen hidrokarbonların kullanımını azaltabilir.
Geleneksel petrol bazlı kompozit malzemelerle karşılaştırıldığında, PLA düşük yoğunluğa, düşük maliyete, iyi plastisiteye ve sertliğe sahiptir. PLA, mükemmel işlenebilirliğe sahip olması nedeniyle spor ekipmanlarının 3D baskısı için ideal bir seçimdir. PLA’nın biyolojik bozunması algler, mantarlar ve bakterilerin varlığında doğal olarak gerçekleşir. Endüstriyel koşullar altında kompostlanabilir özelliklere sahip olan PLA’nın diğer kullanım alanları gıda ambalajları (tabaklar, folyolar, bardaklar), sigara filtresi filmleri, tütün ambalajları, kozmetikler, kalıplanmış parçalar, biyokompozitlerdir. Mükemmel baskı kalitesi ve yüksek şeffaflığı sayesinde, temiz bir görsel görünüm gerektiren ürünler için idealdir.
PHA (Polihidroksialkanoat): PHA, karbon bazlı hammaddelerin mikrobiyal fermantasyonu yoluyla üretilen, her ortamda doğal olarak olarak parçalanabilir ve kolayca kompostlanabilir bir termoplastiktir. Ayrıca organik malzemelerden plastik üreten mikroorganizmalar tarafından da üretilebilir. PHA’lar doğal kaynaklardan, özellikle şekerler (glikoz), bitkisel yağlar (kanola veya soya yağı gibi) veya tarımsal atıklardan fermantasyon yoluyla üretilir. PHA üreten mikroorganizmalar, ideal bir besin ortamında bir fermantasyon reaktöründe yetiştirilir ve çoğaltılır. Sıcaklık, oksijen basıncı ve pH kontrol edilir. İnsanlar için toksik olmayan, canlı dokularla temas halinde biyolojik olarak uyumlu olan PHA, gıda, içecek ve tüketim ürünlerinin tek kullanımlık ambalajlarında; dikiş iplikleri, doku iskeleleri, ilaç kapsülleri ve implantlar, kemik plakaları gibi tıbbi ekipmanlarda; ayrıca tarım amaçlı folyo ve filmlerde kullanılır. PHA’lar şekillendirilebilir kalıplama ile iyi bir şekilde işlenebilir. Doku mühendisliği ve biyomedikal uygulamalar için PHA mükemmel bir seçimdir. Bununla birlikte, PHA’ların çalıştırılması için gereken enerji yoğun ekstraksiyon ve saflaştırma adımı, onları en pahalı biyobazlı plastiklerden biri haline getirir.
PBS (Polibütilen süksinat): Kısmen veya tamamen biyolojik bazlı ve tamamen biyolojik olarak parçalanabilen bir başka biyoplastik PBS’dir. Ham maddeleri nişasta (mısır), şeker (şeker kamışı, pancar) gibi biyokütlelerdir. PBS, biyolojik bazlı üretim olasılığı, dengeli özellikleri, gelişmiş işlenebilirliği ve mükemmel biyolojik bozunabilirliği nedeniyle giderek daha fazla ilgi çeken alifatik bir polyesterdir.
Hem petrol bazlı kaynaklardan elde edilen monomerler hem de bakteriyel fermantasyon yoluyla üretilebilir. Fermantasyon yoluyla üretim, benzoik asidin anaerobik ve pro-fermentatif mikroorganizmaların metabolizmasında tercih edilen ara madde olmasından kaynaklanır. Petrokimya süreciyle karşılaştırıldığında, fermantasyon süreci daha hafif koşullar ve mineral ham maddelerden bağımsızlık avantajlarına sahiptir. Bununla birlikte, ayırma ve saflaştırma süreçleri ve daha uzun fermantasyon süresi, fermantasyon sürecinin başlıca dezavantajlarından bazılarıdır. Fermantasyon sürecindeki en kritik adım, esas olarak toplam yan ürünün yaklaşık %60–70’ini oluşturan bikarbonattan asetik asidin saflaştırılmasıdır. Bununla birlikte, hem endüstri hem de akademik çevre, daha verimli mikrobiyal suşlar bulmaya ve fermantasyon sürecinin rekabet konumunu iyileştirmeye çalışmaktadır. Isıya dayanıklı, esnek, diğer biyo bazlı polimerlerle karıştırılabilir özellikte olan PBS, gıda ambalajı, malçlama filmleri, balık ağları, bitki saksıları, hijyen ürünlerde kullanılır.
PHBV (Poli(3-hidroksibütirat-co-3-hidroksivalerat): Poli(3-hidroksibütirat- co -3-hidroksivalerat), poli(3-hidroksibütirik asit- co- 3-hidroksivalerik asit) veya sadece poli(hidroksibütirat- co- hidroksivalerat) olarak da bilinir ve genellikle PHBV veya PHBHV olarak kısaltılır. Bakteriler tarafından doğal olarak üretilen, toksik olmayan, polihidroksialkanoat (PHA) ailesinden bir kopolimerdir. PHBV’nin biyouyumluluk ve %100 biyolojik olarak parçalanabilirlik özellikleri, onu çok çeşitli sektörlerde geniş uygulama alanlarına sahip olağanüstü bir malzeme haline getirmektedir. Emilim kapasitesi, biyolojik kökeni, düşük sitotoksisitesi, piezoelektrikliği ve termoplastikliği gibi mükemmel özellikleri, onu kardiyovasküler stentlerin , kontrollü ilaç salınımı ve taşıma sistemlerinin, biyolojik olarak parçalanabilir implantların, biyosensörlerin, emilebilir cerrahi dikişlerin ve tıbbi ambalajların üretimi gibi biyomalzeme uygulamaları için çok umut verici kılmaktadır. Mekanik dayanım, su emme ve difüzyon, elektriksel ve/veya termal özellikler, antimikrobiyal aktivite, ıslatılabilirlik, biyolojik özellikler ve gözeneklilik gibi bazı özelliklerinden yoksun olması, uygulamalarını sınırlamaktadır. Bu nedenle, dünyanın dört bir yanındaki birçok araştırmacı, bu umut vadeden malzemenin dezavantajlarının üstesinden nasıl gelineceği üzerinde çalışmaktadır.
Biyomedikal alan dışındaki diğer endüstri sektörlerinde, poşetler, kaplar, ambalajlar, kozmetik ürünler, hijyen ürünleri (havlular, bebek bezleri ve mendiller) gibi günlük tek kullanımlık nesnelerden, bisikletçiler için kasklar ve baskılı devre kartları (elektronik için) ve çeşitli otomobil panelleri gibi yüksek mekanik direnç gerektiren ürünlere kadar geniş bir uygulama yelpazesi bulunmaktadır. Ayrıca, mevcut araştırmalar, atık sudaki yüksek nitrat konsantrasyonunu ortadan kaldırmak için denitrifikasyon sistemlerinde PHBV uygulamasını desteklemektedir. Ancak, PHBV’nin yarattığı büyük beklentilere rağmen, yüksek üretim maliyeti nedeniyle kullanımı sınırlı kalmaktadır. Bu nedenle, uluslararası bilim camiası üç ana araştırma alanına büyük çaba sarf etmektedir: daha yüksek seviyelerde PHBV biriktirebilen yeni mikrobiyal suşlar bulmak, substrat olarak yenilenebilir kaynaklarla çok daha verimli fermantasyon yolları geliştirmek ve polimer ekstraksiyon sürecinin maliyetlerini düşürmek.
Biyo Bazlı Plastiklerin Uygulama Alanları
Bitkisel bazlı plastikler (veya biyoplastikler), geleneksel petrol bazlı plastiklerin üretiminde kullanıldığı birçok şeyin üretiminde kullanılır. Bitkisel bazlı plastiklerin yaygın kullanım alanlarından biri ambalajlamadır. Ürün sunumu ve korunmasında ambalajın hayati bir rol oynadığı perakende ve e-ticaret sektörlerinde, bitki bazlı malzemeler uygulanabilir alternatifler olarak ortaya çıkmıştır. Tek kullanımlık ambalajlar, özellikle tek kullanımlık tabaklar, kaseler ve çatal bıçak takımları için çevre dostu bir ambalaj çözümü sunmaktadır. Biyo bazlı plastikler doku mühendisliği ve biyomedikal alanlarda da uygulanmaktadır.
Biyo Bazlı Tüm Plastikler Biyobozunur Mu?
Hayır, biyobozunurluk (biyolojik olarak parçalanabilirlik) kaynakla değil, plastiğin kimyasal özellikleriyle ilgilidir. Tüm plastikler, monomerlerden (tek moleküller) oluşan polimerlerden (molekül zincirleri) meydana gelir ve bu moleküller bitki bazlı veya petrol bazlı kaynaklardan elde edilebilir. Biyoplastikler olarak da adlandırılan biyo bazlı biyobozunur (hidro-biyobozunur) plastiklere örnek olarak Polilaktik Asit (PLA) ve Polihidroksialkanoatlar (PHA) verilebilir. Petrol bazlı biyobozunur (okso-biyobozunur) plastikler, geleneksel sınırlı kaynaklardan üretilir, ancak polibütilen adipat tereftalat (PBAT) gibi sıradan plastiklerden daha hızlı bozunacak şekilde üretilir. Biyobozunur plastikler genellikle ambalaj malzemeleri, tarım filmleri ve hatta çözünebilir dikiş iplikleri için kullanılır; bu da biyobozunur plastiklerin çok yönlülüğünü ve birçok sektörde plastik atıkların azaltılmasına yardımcı olma potansiyelini gösterir.
Biyobozunur ve Kompostlanabilir Plastik Farkı
Hem biyolojik olarak parçalanabilen hem de kompostlanabilir plastikler çevrelerinde çözünebilse de, bu iki plastik türü aynı şey değildir. Biyobozunur plastik, parçalanma yeteneğiyle tanımlanır ancak her zaman başarılı olmayabilir; oysa kompostlanabilir plastik, kompostlama tesisinde işleme tabi tutulduğunda işe yarayacağından emin olmak için geliştirilir ve test edilir. Genel olarak, biyobozunur ve kompostlanabilir plastikler arasındaki temel fark, çevreye karışarak parçalanabilme yetenekleridir.
Bu iki plastik türü arasındaki farkların özeti aşağıdadır:
Parçalanma Yeteneği: Biyobozunur plastikler genellikle su, karbondioksit ve mikroorganizmaların yardımıyla daha küçük bileşenlere ayrışır; kompostlanabilir plastikler ise belirli bir zaman dilimi içinde (genellikle üç ay gibi kısa bir sürede) organik maddeye ayrışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu süre içinde besin açısından zengin biyokütleye ayrışırlar ve geride toksin veya kalıntı bırakmazlar.
Plastiklerin Parçalanma Şekli: Hem biyolojik olarak parçalanabilir hem de kompostlanabilir plastiklerin parçalanması için ısı, nem ve zamana ihtiyaç duyulur; ancak biyolojik olarak parçalanabilir plastiklerin doğal ortamlarda tamamen parçalanması yıllar alabilirken, kompostlanabilir plastikler daha hızlı parçalanabilir, ancak düzgün bir şekilde parçalanması için endüstriyel bir ortama ihtiyaç duyar.
Gerekli Sertifikalar: Biyolojik olarak parçalanabilir plastiklerin, kompostlanabilir plastikler kadar kapsamlı bir şekilde sertifikalandırılması zorunlu değildir; kompostlanabilir plastiklerin Avrupa’da EN 13432 (ambalajlar için) veya EN 14995 (genel olarak plastik malzemeler için) ve Amerika Birleşik Devletleri’nde ASTM D6400 gibi endüstri standartlarını karşılaması genellikle gereklidir.
Plastik Türlerinin Zorlukları: Biyobozunur plastikler zararlı kalıntılar bırakabilir ve çöp sahalarında veya okyanuslarda tamamen parçalanmayabilir; öte yandan, kompostlanabilir plastikler uygun şekilde parçalanmazlarsa çöp sahalarına karışabilir. Sonuç olarak, kompostlanabilir plastikler, geride hiçbir kalıntı bırakmadan tamamen parçalanabildikleri için döngüsel ekonomi için daha iyi bir seçimdir; oysa biyobozunur plastikler, kompostlanabilir plastiklerle aynı onay sürecinden geçmedikleri için plastik kirliliğine katkıda bulunmaya devam edebilirler.
Biyobozunur Plastiklerin Avantajları ve Dezavantajları
Biyobozunur plastiklerin kullanımının çeşitli faydaları ve dezavantajları vardır; örneğin, aşırı plastik kirliliğini azaltmaya yardımcı olabilir, ancak aynı zamanda belirli koşullar gerektirir ve yanıltıcı çevre etiketlerinin tehlikesini artırabilir. Biyobozunur plastikler, okyanuslarda ve çevrede plastiklerin kalıcı olumsuz etkilerinden kaçınmaya yardımcı olsa da, sonuçta biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin de bir tür plastik olduğunu ve bu nedenle iklim değişikliği ortamında kullanılabilecek en sürdürülebilir malzeme veya kaynak olmadığını belirtmek önemlidir.
Biyobozunur Plastiklerin Avantajları
Plastik Kirliliğini Azaltır: Geleneksel plastiklerle ilgili en önemli çevresel sorunlardan biri, çevrede uzun süre kalmaları ve bunun sonucunda kirliliğe ve uzun süreli ekolojik hasara yol açmalarıdır. Biyobozunur biyo bazlı plastikler atıldıklarında doğal olarak organik bileşenlerine ayrışarak çevresel ayak izini en aza indirir ve ekosistemlerdeki plastik atık miktarının azaltılmasına katkıda bulunurlar. Biyolojik olarak parçalanabilirlik, plastik kirliliğinin kritik sorununa çözüm getirerek, parçalanamayan ambalaj malzemelerinin yarattığı zorluklara somut bir çözüm sunmaktadır. Malzemelerin zarar vermeden doğal çevreye geri dönmesini öngören döngüsel ekonomi prensipleriyle uyumludur.
Fosil Yakıtlara Bağımlılığı Azaltılır: Biyobozunur plastikler yenilenebilir kaynaklardan üretilebildiği için fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltır. Yenilenebilir kaynakların kullanılması, yalnızca yenilenemeyen fosil yakıt rezervlerinin tükenmesini engellemekle kalmaz, aynı zamanda sürdürülebilir tarım uygulamalarını da teşvik eder. Her mevsim yeniden ekilebilen ürünlere bağımlılığı teşvik ederek, bitki bazlı ambalajlar, yenilenebilir ve sürdürülebilir bir kaynak döngüsünün oluşturulmasına katkıda bulunur. Geleneksel plastiklerin üretimi, önemli karbon ayak iziyle ünlüdür. Şu anda geleneksel plastikler dünya genelindeki sera gazı emisyonlarının toplam % 3,3’ünden sorumludur. Buna karşılık, bitki bazlı ambalaj malzemeleri, yaşam döngüleri boyunca daha düşük bir karbon ayak izi sergiler. Bu malzemeler için bitkilerin yetiştirilmesi genellikle karbonu hapsederek doğal bir karbon yutağı görevi görür. Üretim sırasında sera gazı emisyonlarındaki bu azalma, küresel iklim hedefleriyle uyumludur ve endüstrilerin çevresel sürdürülebilirliğe olumlu katkıda bulunmaları için bir yol sunmaktadır. Bitki bazlı malzemeleri seçerek, işletmeler iklim değişikliğiyle mücadeledeki ortak çabaya aktif olarak katılabilir.
Geleneksel Plastik Kullanımını Azaltır: Biyobozunur plastiklerin bazı dezavantajları olsa da, geleneksel plastiklerin yarattığı etkiyi azaltmaya yardımcı olabilirler; yani hem işletmeler hem de haneler, biyolojik olarak parçalanabilen plastik kullanımına geçerek çevresel etkilerini azaltabilirler. Çevresel faydalarının ötesinde, biyo bazlı plastikler ve ambalajlar, sürdürülebilir ve çevre dostu ürünlere yönelik artan tüketici talebine yanıt verir. Ekolojik bilinç tüketici tercihlerine nüfuz ettikçe, bitki bazlı ambalajları benimseyen işletmeler, gelişen tüketici değerleriyle uyum sağlayarak rekabet avantajı elde eder.
Biyobozunur Plastiklerin Dezavantajları
Gerekli Özel Koşullar: Biyobozunur plastik, geleneksel plastikten daha hızlı parçalanabilse de, doğal ortamlarda düzgün bir şekilde parçalanabilmesi için yüksek ısı ve belirli bakteri türleri gibi özel koşullara ihtiyaç duyar.
Pahalı Olması: Biyobozunur plastik, geleneksel plastiğe göre üretimi daha pahalı olduğundan şirketlerin biyolojik olarak parçalanabilen plastiği tedarik etmesi ve sonuç olarak müşterilere alışveriş yaparken bu daha çevre dostu seçeneği sunması daha zor olabilir.
Yanlış Yönlendirici Etiketler: “Biyolojik olarak parçalanabilir” ifadesi her zaman plastiğin tüm ortamlarda parçalanacağı anlamına gelmeyebilir. İnsanlar bu malzemeyi tercih ederek kendi çevresel etkilerini azaltmaya yardımcı oldukları izlenimine kapılabilirler ancak, geleneksel plastiğe göre daha iyi bir alternatif olsa da, biyobozunur plastikler de çöplüklere karışabilir ve metan salınımına katkıda bulunabilir; bu da sonuçta sera gazı emisyonlarına yol açmaya devam eder. Bu, biyoplastiklerin çöplüğe atıldığında (ki bunların çoğu atılmaktadır), PET plastiklerle aynı oranda güçlü sera gazlarına katkıda bulunabileceği anlamına gelir.
Mikroplastik Riski: Tam olmayan biyolojik bozunma, mikroplastiklerin ve diğer sentetik bozunma ürünlerinin oluşmasına yol açar. Mikroplastikler okyanusları ciddi şekilde etkileyebilir ve hatta yiyecekler veya içilen su yoluyla kazara insan vücuduna girebilir. Yapılan bir çalışmada, biyobozunur plastik alışveriş poşetlerinin toprağa gömüldükten tam 27 ay sonra bile toprakta bulunduğu tespit edilmiştir. Tüm bunlara rağmen, dezavantajları da göz önünde bulundurarak biyobozunur plastik kullanımını tercih etmek için hala nedenler mevcuttur.
Biyobozunur Plastik Kullanımına Alternatifler
Genel olarak, biyobozunur plastik, daha yüksek oranda parçalanma ve aşırı sera gazı emisyonlarını azaltma şansına sahip olduğu için geleneksel plastikten kesinlikle daha iyidir ancak yine de gezegeni desteklemenin veya iklim değişikliğini hafifletmenin en verimli yolu değildir. Biyobozunur plastik kullanımına alternatif olabilecek çeşitli seçenekler aşağıdadır:
Yeniden Kullanılabilir Ürünler: Yeniden kullanılabilir su şişesi, alışveriş çantası, cam kaplar, paslanmaz çelik veya silikon gıda ambalajları, biyolojik olarak parçalanabilen plastiklere göre daha çevre dostu alternatiflerdir.
Kompostlanabilir Ambalaj: Bambu, kağıt veya palmiye yaprağı gibi malzemeler, biyolojik olarak parçalanabilen plastikten daha hızlı ayrışır.
Kâğıt Bazlı Ürünler: Karton, kağıt torbalar ve kalıplanmış elyaf ambalajlar, biyolojik olarak parçalanabilen plastiklere göre daha kolay parçalanır.
Minimalizmi Benimsemek: Biyolojik olarak parçalanabilir plastiğe en iyi alternatif belki de genel olarak minimalizmi (gerekli olmadıkça bir şey sipariş etmemek, yeniden kullanılabilir eşyalar kullanmak, toplu alışveriş yapmak, ambalajsız ürünler satın almak ve plastiği tamamen hayattan çıkarmak gibi) benimsemektir.
Pazarlama Hilelerine Karşı Dikkatli Olunmalıdır
Biyo bazlı plastiklerde kullanılan malzemelerin çevre dostu bir imaja sahip olması, bir ürünü gerçekte olduğundan daha çevre dostu gösterme eylemi olan “yeşil aklama”nın gücünün bir kanıtıdır. Birçok kuruluş raporlarında ” çevre dostu” ve “biyobozunur” gibi terimlerin tüketicileri nasıl yanıltıcı hale getirdiğini açıklamaktadır. Durumu daha da karmaşık hale getiren bir diğer nokta ise, “biyolojik kaynaklı” plastikler olarak adlandırılan bazı malzemelerin fosil yakıt ve bitki kaynaklarının bir kombinasyonundan üretilmesine rağmen, pazarlamacıların genellikle fosil yakıtların etkisini küçümseyip bitki kaynaklarının etkisini abartma eğiliminde olmalarıdır. Ham maddenin bir kısmının bitkilerden elde edilmesi, şirketlerin ‘yeşil’ ve ‘doğal’ gibi belirsiz ifadelerle reklam yapmalarına ve görsellerinde yeşil yapraklar ve ağaçlar kullanmalarına olanak tanımaktadır.
Her Türlü Plastik Kullanımı Azaltılmalıdır
Avrupa Biyoplastik Birliği’ne göre, yıllık olarak üretilen tüm plastiklerin yaklaşık %1’i (veya 2,1 milyon metrik ton) biyoplastiktir. Bu, plastik üretiminin küçük bir bölümünü temsil etse de, biyoplastik üretiminin 2019 ile 2024 yılları arasında 300.000 metrik ton artması beklenmiştir. Bu arada, gidişatı değiştirilmezse, normal plastik üretiminin 2050 yılına kadar neredeyse dört katına çıkacağı tahmin edilmektedir. O zamana kadar, plastik endüstrisi tüm petrol tüketiminin %20’sine ve küresel yıllık karbon bütçesinin %15’ine hakim olabilir. Biyoplastikler fosil yakıtlara olan talebi azaltmaya yardımcı olabilir, ancak özellikle deniz ortamlarındaki plastik kirliliğine çözüm getirmezler. Tüketiciler süpermarketlerde mümkünse, kendi yeniden doldurulabilir poşetlerini ya da kaplarını getirebilir veya plastik içermeyen alternatifler arayabilir. Ancak gerçek şu ki, plastik her yerde karşımıza çıkar ve çoğu zaman tek seçenek olarak görülür. Bu nedenle tek kullanımlık plastiklerin üretimini, satışını ve kullanımını azaltan politikalar için kampanya yürütülmekte, şirketler de tüketicilere plastiksiz alternatifler sunmaya çağrılmaktadır.
Özet
Bitki bazlı plastikler daha temiz ve daha bilinçli bir geleceğe doğru giden yolda öncü olan birçok yenilikten biridir. İlk bakışta, biyoplastikler normal plastiklere cazip bir alternatif gibi görünürler. Görünüşleri, dokuları ve performansları plastik gibidir, ancak şekillerini ve sağlamlıklarını petrol yerine mısır nişastası, şeker kamışı ve plastik üreten mikroorganizmalar gibi yenilenebilir kaynaklardan alırlar. Biyo bazlı plastikler, petrol bazlı plastiklerin (petroplastikler) yerine geçmek üzere çeşitli uygulamalarda kullanılabilir. Şu anda, bir plastiğin biyo bazlı olarak sınıflandırılması için minimum bir eşik bulunmamaktadır. Bununla birlikte, biyo bazlı ürünler için çeşitli etiket ve sertifikalar almak için genellikle en az yüzde 20 biyo bazlı karbon içeriği gerekmektedir. Şu anda zorunlu bir minimum oran bulunmamakla birlikte, biyo bazlı içeriğin kesin yüzdesi yine de belirtilmelidir.
Kaynakça:
https://www.bpf.co.uk/plastipedia/polymers/Biobased_plastics_Feedstocks_Production_and_the_UK_Market.aspx
https://bioplasticseurope.eu/about
https://www.yitopack.com/news/plant-based-plastics-what-you-need-to-know/
https://greenly.earth/en-gb/blog/company-guide/what-is-biodegradable-plastic
https://www.tno.nl/en/sustainable/industry/circular-feedstock-processes/circular-plastics/biobased-plastics/
https://maplabiotech.com/biyoplastik-gelecegin-cevre-dostu-malzemesi/#:~:text=T%C3%BCrkiye’de%20Biyoplastik%20Nedir%20ve,i%C3%A7in%20b%C3%BCy%C3%BCk%20bir%20potansiyel%20sunar.
https://www.cevremuhendisligi.org/index.php/79-haberler/yazar-gc/1557-biyoplastikler
https://www.nano-lab.com.tr/tr/blog/detay/surdurulebilir-gida-ambalajlari-biyobozunur-cozumler
https://www.kemahliogluplastik.com/tr/biyoplastik-nedir/
Yazar: Müşerref ÖZDAŞ