Kitosanın kompost ortamında degredasyonunun incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomühendislik A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: EMİNE ALTUN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): HÜLYA YAVUZ ERSAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Her geçen gün hızla artan nüfus, gelişen teknoloji ve değişen yaşam standardına paralel olarak oluşan atıkların hem içeriği değişmekte hem de miktarı hızla artmakta olup bunun önemli bir kısmını plastikler oluşturmaktadır. Plastikler, petrokimyasal kaynaklı sentetik polimerler olup dayanıklılık özelliklerinin yüksek olması ve ucuz maliyete sahip olmaları nedeniyle çok çeşitli ürünlerin oluşturulmasında üreticiler tarafından tercih edilmektedir. Doğaya bırakıldıklarında biyolojik olarak parçalanamamaları nedeniyle uzun yıllar yapılarını koruması hem çevre kirliliğine neden olmakta hem de bulundukları ortamlardaki canlılığı tehdit etmekte olup kullanım alanlarının sınırlandırılması gerekmektedir. Bu yüzden doğada bozunabilen ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilen polimerler son yıllarda uygulamalarda daha çok tercih edilmekte olup kullanımları sonrası oluşan atıkların çevreye, toplum sağlığına ve ekonomiye uygun şekilde bertaraf edilmeleri konusu önemli hale gelmiştir. Tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de atıkların bertarafında yaygın olarak kullanılan düzenli depolama alanlarında bertaraf (landfill) yöntemine önemli kısıtlamalar getirilmiştir. Bu kısıtlamaların başında atıkların depolanmasına dair yönetmelikte (26.03.2010) düzenli depolama tesislerinde bertaraf edilecek biyobozunur atık miktarının azaltılması gerekliliği gelmektedir. Kompostlaştırma yöntemi, organik atıkların mikroorganizmaların aktiviteleri sonucu kontrollü olarak parçalanması işlemi olup biyobozunur atıkların bertarafında kullanılabilecek en uygun yöntemdir. Bu durum özellikle biyobozunur atık miktarı yüksek olan ülkemizde kompostlaştırma yönteminin önemini açıkça ortaya koymakta olup hazırlanma süreci devam eden "Biyobozunur Atık Yönetimi Yönetmeliği Taslağı" de bunu desteklemektedir. Başta kitosan olmak üzere çeşitli polimerler sahip oldukları üstün özellikler nedeniyle gıda endüstrisi, tarım, ilaç sanayisi gibi farklı sanayi kollarında uygulama alanı bulmaktadır. Toksik özellikte olmaması ve sahip olduğu polikatyonik özellik nedeniyle özellikle gıda endüstrisinde yiyeceklerin ambalajlanmasında gıdaların raf ömrünü uzatmak ve yapılarında bozunma meydana gelmeden korunmalarını sağlamak amacıyla film formunda kullanılmaktadır. Bu nedenle, kitosan ya da kitosan kompozit filmlerinin üretimine yönelik çalışmalar önem kazanmış olup bu amaçla yapılan çalışmaların sayısında görülen artış bunu desteklemektedir. Dolayısıyla, katı atıklar içerisindeki paylarını hızlı ve önemli miktarda arttıracak olan kitosan ve kitosan bazlı filmlerin doğaya geri kazandırılmaları sorunu hızla büyüyecektir. Mevcut literatürde kitosan ve benzeri polimerlerin kompost ortamındaki bozunma mekanizmalarına ait yeterli veri bulunmamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, kitosan filmlerin kontrollü kompost ortamındaki biyobozunma davranışı hem ASTM D 5338 hem de ISO 14855:1, 2013 standartlarına göre incelenmiştir. Kitosan filmleri, plastikleştirici olarak gliserol, çözücü olarak ise asetik asit kullanılarak çözücü uzaklaştırma yönteminden yararlanılarak elde edilmiştir. Elde edilen kitosan filmlerin karakterizasyon analizleri için FTIR, TGA ve DSC yöntemleri kullanılmıştır. Kitosan filmlerinin SEM görüntüleri incelendiğinde filmlerin homojen, düzenli ve pürüzsüz bir yapı sergilediği gözlenmiştir. Kitosan filmlerin antimikrobiyal özelliğinin belirlenmesi amacıyla agar difüzyon yönteminden yararlanılmıştır. Test organizmaları olarak gram-negatif bakteri olan E. coli türü, gram-pozitif bakteri olan B. subtilis türü kullanılmıştır. Elde edilen kitosan filmlerin antimikrobiyal özellik gösterdiğini hem FTIR analizi sonuçlarında kitosan filmlerin antimikrobiyal özelliği ile ilişkilendirilen 1405 cm-1'de absorbsiyon bandına sahip olması hem de nötralize edilen filmlerin agar difüzyon testi sonuçları kanıtlamaktadır. Kitosan filmlerin kompost ortamında biyobozunmaya uğradığının kanıtı olarak karbondioksit oluşumu ile reaktörlerden alınan film örneklerinin optik ve SEM görüntüleri gösterilebilir. Elde edilen kitosan filmlerin kompost ortamında biyobozunma oranının 30 gün sonunda %31 -%35 aralığında olduğu görülmüştür. Literatürde yer alan çalışmalar ile karşılaştırıldığında bu çalışmada kullanılan kitosan filmlerin ilk iki günde gözlenen yüksek bozunma hızlarına rağmen biyobozunma yüzdelerinin daha düşük olduğu görülmüştür. Kitosanın kompost ortamında bozunma mekanizması tam olarak bilinmemekle birlikte biyobozunma oranında görülen düşüşün, filmlerin elde edilme yöntemi, filmlerde yer alan gliserol miktarı, gliserolün kompost ortamına ekstrakte olma hızı ve süresi ile beraber kitosan filmlerin antimikrobiyal özelliği ile ilişkili olduğu düşünülmektedir.