TDPA Teknolojisi Epi

Epi
TDPA Teknolojisi

Bundan hemen hemen yirmi yıl önce, EPI Çevresel Ürünler Şirketi'ndeki uzmanlar, bildiğimiz polietilen, polipropilen ve polistren reçinelerinin yaşam sürelerinin denetim altına alınmasını sağlayan malzeme  [Tam Bozunabilirlik Sağlayan Plastik Katkıları: TDPAT] ve yöntemler geliştirdiler. Alışılagelmiş plastik hammaddelerine EPI'ın  TDPAT katkıları eklenerek üretilen plastik filmler, geleneksel ürünlerin tüm üstünlüklerine sahip olmalarının yanı sıra, kullanılıp atıldıktan sonra doğada hızla çözünme özelliği de göstermektedir.  Çözünme süreci doğal işleyişle gerçekleşmekte ve çevre üzerinde istenmeyen etkiler yaratmamaktadır.  Bunun basit bir açıklaması vardır: 

Bazı hidrokarbonların, örneğin poliolefinlerin, oksijen varlığında  "yükseltgenme yoluyla bozunma" adı verilen bir süreçten geçerek ağır ağır bozunmaya uğradıkları bir süredir bilinmekteydi (Kaynakça 1 ve 2  ). Atmosferdeki oksijenin plastik moleküllerindeki karbon ve hidrojenle birleşmesine yol açan bu "serbest radikal oluşumu tepkimeleri"nin bazı kaçınılmaz  sonuçları vardır:

  • Polimer molekülleri küçülür ve oksijen molekül parçacıklarına bağlanır;
  • Moleküllerin -basınç dayanımı, gerilme ve esneme de dahil olmak üzere- mekanik özelliklerinde zayıflama olur;  
  • Plastik film,  su itici (hidrofob) özelliğini kaybederek su emici (hidrofil) özellik kazanır;
  • Kırılgan hale gelen plastik dağılır.

Geleneksel poliolefinler, moleküllerinin büyük ve su itici özelliğe sahip olmasından dolayı, biyolojik bozunmaya uğramazken;  yükseltgenme sonucu ortaya çıkan çok daha küçük ve su emici poliolefin molekülleri uğrar (Kaynakça 3, 4, 5 ve 6). Yükseltgenme tepkimesi ve tepkime ürünlerinin biyo-bozunması şeklinde ilerleyen  iki kademeli süreçten katkısız olefin molekülleri de geçebilir. Ancak sürecin tamamlanması uzun yıllar alır.  Poliolefinlerin yükseltgenme/biyo-bozunma süreciyle doğada bulunan yaprak, saman ve doğal kauçuk gibi maddelerin yavaş yavaş biyolojik bozunmaya uğrayarak çevrenin parçası haline gelmesi arasında benzeşim kurulabilir. 

Poliolefinlerin yavaş ilerleyen doğal yükseltgenme/biyo-bozunma sürecinin uzun dönemde yarar sağladığı anlaşılmıştır. Atık plastik ürünlerinin yönetiminde bu iki kademeli süreçten yararlanılabilmek için ise ona müthiş bir hız kazandırmak gerekmektedir.  Ancak, moleküllere hızlı yükseltgenme/biyo-bozunma özelliği kazandırılırken, poliolefinin tüm faydalı özelliklerinin korunması da elzemdir. Yükseltgenme/bozunma süreci, plastiğin faydalı ömrü sona ermeden başlamamalıdır. Örneğin, poliolefinler, su itici özelliğe sahiptir ve  bu yüzden biyolojik bozunmaya uğramaz. Su itici olmaları, çabuk bozulan gıda maddelerinin taşınması ve sunumu sırasında, ambalajın, içindeki malzemeyi etkilememesi bakımından önemlidir. Ayrıca, poliolefinlerin normalden kısa sürede bozunmalarını sağlamak görece daha kolay olmakla birlikte, istenen bu değildir.  Malzemenin kolay işlenebilirlik özelliği, raf ömrü ve kullanım süresine ilişkin özellikleri mutlaka korunmalı; bozunma, malzeme-tercihan birkaç defa-kullanılıp elden çıkarılmadan başlamamalıdır. Raf  ömrü ve kullanım süresi (gıda ambalajlarında gördüğümüz üzere) birkaç ay gibi kısa veya (zirai malç filmlerinde gördüğümüz üzere) birkaç yıl gibi uzun süreler olabilir. 

EPI'ın poliolefinler konusunda geliştirdiği, denetim altına alınmış yaşam süresi teknolojisi şöyle işler:  Tescilli TDPAT ürünlerindeki etken ana madde, bazı özel geçiş metallerinin ( örneğin; demir bir geçiş metalidir) yağ asitleriyle oluşturdukları bileşiklerdir. Bu bileşikler, yükseltgenme/bozunma tepkimelerinin normal hızını arttıran birer tezgen*  (katalizör, hızlandırıcı) görevi görürler. Böylece,  yükseltgenme/bozunma tepkimelerinin hızı sürecin tamamında 101, 102, 103 mertebelerinde artar.  (* Doğada çeşitli tezgen maddeler bulunduğu ve bir çok tezgenin de sanayide yaygın olarak kullanıldığı hususuna dikkat edilmelidir. Bu maddelerin doğası gereği, istenen sonucun elde edilmesi için az  miktarlarda kullanılmaları yeterli olmaktadır. Tezgen tepkimeye girmediğinden,  miktarında herhangi bir azalma olması söz konusu değildir.)  Tezgen kullanılarak oluşturulan yükseltgenme/bozunma tepkimeleri sonucunda ortaya çıkan ürünler, özgün poliolefinin taşıdığı tüm özelliklere sahiptir. Çünkü, içerdikleri az miktardaki  TDPAT dışında, alışageldiğimiz poliolefinlerden hiçbir farkları yoktur. Ticari  hidrokarbon bileşiklerinin bir çoğu  (örneğin; pişirmede kullanılan yağlar, poliolefinler ve diğer plastik ürünleri), depolama ve kullanım sırasında yükseltgenmelerini önleyen, "antioksidan" adı verilen katkı maddelerinden az miktarda içerir.   Antioksidanlar, bozunmaya yol açan serbest radikalleri "etkisiz" hale getirme işlevine sahiptir. Plastiğin yaşam süresi  (raf ömrü + kullanım süresi) antioksidan düzeyiyle; elden çıkarıldıktan sonra uğrayacağı bozunmanın hızı ise, TDPAT tezgenin yapısı ve kullanım miktarıyla denetim altına alınır. TDPAT, bir ana polimer karışımına iyice yedirilmiş olarak kullanıma sunulan  EPI ürünüdür. Film üreticisi bu ürünü, yapacağı uygulamaya ve istenen ürün özelliklerine bağlı olarak, geleneksel poliolefin karışımına EPI tarafından tavsiye edilen düzeylerde (genellikle %2 - %10  aralığında olmak üzere)  ekler. 

Kaynakça

  • N.C. Billingham ve P. D. Calvert in Degradation and Stabilisation of Polyolefins, N. S. Allen (editör) London, Applied Science, sayfa. 1-28, 1983.
  • 2. D. M. Wiles in Biodegradable Polymers for Industrial Applications, Ray Smith (editör) Cambridge, Woodland Publishing (CRC Press) Bölüm 3, sayfa 57-76, 2005.
  • E. Chiellini, A. Corti ve G. Swift, "Biodegradation of thermally oxidized, fragmented low-density polyethylenes", Polymer Degradation and Stability, 81, sayfa. 341-351, 2003.
  • E. Chiellini, A. Corti, S. D. Antone ve R. Baciu, "Oxo-biodegradable carbon backbone polymers - oxidative degradation of polyethylene under accelerated test conditions," Polymer Degradation and Stability, Cilt 91, sayfa 2739 - 2747, 2006.
  • R. Arnaud, P. Dabin, J.Lemaire, S. Al-Malaika, S. Choban, M. Coker, G. Scott, A. Fauve ve A. Maarooufi, "Photooxidation and biodegradation of commercial photodegradable polyethylenes," Polymer Degradation and Stability, 46, sayfa 211- 224, 1994.
  • I. Jakubowicz, "Evaluation of biodegradable polyethylene," Polymer Degradation and Stability, 80, sayfa 39-43, 2003.