Ambalaj malzemeleri tek kullanımlık plastikler içinde en önemli paya sahiptir ve dolayısıyla çevre kirliliğinde baş aktör durumundadırlar. Bu nedenle biyobozunur ambalaj plastiklerine olan ilginin yakın gelecekte ciddi anlamda artması bekleniyor. Bu amaçla kullanılan hammaddeler daha önceki yazılarımızda da belirttiğimiz gibi, doğal kaynaklıdır. Son zamanlarda ambalaj imalatında temelde mısır olmak üzere çeşitli bitkilerden imal edilmiş biyolojik olarak çözünebilir çeşitli plastik formları piyasaya sürülmektedir. Bu durum çevresel duyarlılığa sahip tüketiciler ve geri dönüşüm ile ilgili yasal düzenlemelerle güçlendirilen bir trend haline gelmiştir. Bu ürünlerdeki Pazar payının hızlı bir büyüme göstermesi beklenmektedir ve biyo-tabanlı ambalajların, yaygın şekilde kullanılan polietilen teraftalat (PET), polietilen (PE) polipropilen (PP) gibi petrol-bazlı plastiklerin yerini giderek daha fazla ikame edeceği tahmin edilmektedir. Bütün bu polimerler gıda ve içecek sektörleri için çeşitli kap ve filmlerin üretilmesinde kullanılmaktadır.
Artan çevre kirlenmesi ve farkındalık nedeniyle biyo-çözünebilir ambalaj malzemelerinin hızlı bir büyüme potansiyeli olduğu açıktır. Dünya genelinde biyoplastik ürün üreticilerinin sayısı hızla artmakta ve rekabet sektörün gelişimine daha da ivme vermektedir. Süpermarketler ve gıda sektörü çevre dostu ürünlerde biyo-çözünebilir ambalajlamaya doğru tercihlerini değiştirmeye başlamışlardır.
Biyo-çözünebilir polimerler grubunda iki tip malzeme yer almaktadır: kolay bozunmayan yenilenebilir hammaddelerden yapılan polimerler; kolayca çözünen ve mikro-organizmalar tarafından parçalanabilen polimerler.
Teknolojik gelişmeler ile de, bu tür biyo-bozunur malzemelerin teknik özellikleri ve sağlamlıkları, neredeyse petrol türevli plastikler kadar artmıştır. Yeni trend ticari biyo materyallerin birleştirilmesi, böylelikle yeni işlevsel özellikler elde edilmesidir. Bu tür yeni nesil malzemelerin doğada bozunma hızının neredeyse muz kabuğunun bozunma hızında daha fazla olduğu ifade edilmektedir. Aynı durumun plastik ambalaj ve taşıma poşetlerinde uzun yıllarla ifade edildiğini belirtmekte fayda var.
Nişasta bazlı ambalaj malzemeleri
Nişasta bazlı malzemeler genelde darı, mısır, şeker kamışı ya da patates nişastasından yapılmaktadır. Bu alanda en önemli malzemenin mısır olduğunu belirtmek gerekir. Gıda şirketlerinin kullanımı için yapılan bu tür ambalaj malzemeleri doğal olarak bahçe kompostuna ayrışarak doğa tarafından yok edilebilmektedir. Mısır nişastasından imal edilen ambalajlar doğada kendiliğinden, geride toksik kalıntı bırakmaksızın 60-180 gün içinde ayrışır. Gene mısır nişastasından imal edilmiş su şişeleri, 12 hafta içinde bozunarak toprağa dönebilmektedir.
Özellikle çikolata, bisküvi gibi şekerleme sektörü için geliştirilmiş biyo-çözünebilir esnek ambalajları ticari olarak önemli bir Pazar payına sahiptirler. Bu ürünler suyla temasta hızla çözülebilmektedir. Suyla temas olmadan ise altı ay sonunda bozunmaya başladığı rapor edilmektedir.
Diğer biyo-çözünebilir malzemelerle karıştırılmış buğday nişastasından imal alışveriş çantaları 30 ila 60 gün içinde tamamen bozunduğu belirtilmektedir. Alışveriş çantaları için olduğu kadar, bu malzemeler sebzelerin paketlenmesi için, fırınlanmış besinlerde polistren kaplar yerine kullanılabilir.
Çapraz-bağlı nişasta, ikameli nişasta, asitle hidrolize edilmiş nişasta ve önceden jelatinize edilmiş nişasta gibi dönüştürülmüş nişastalar, çorbalar, soslar, fırınlanmış ürünler, mandıra ürünleri ve şekerleme gibi bir dizi alanda kullanım alanına sahiptir.
Bir nişasta türevi olan Poli Laktik Asit (PLA) darı ya da diğer bitkilerden üretilebilir ve biyo-çözünebilir, bozunan bir plastik malzemedir. Malzeme bir dizi karışım halinde sağlanabilir ve gıda ambalajları dahil farklı ürünlerde yaprak ya da film formunda kullanılabilir. PLA sağlam termoformlar, filmler, etiketler ve şişeler için kullanılabilir ama biyo-çözünebilirlik özellikleri nedeniyle gazlı içeceklerde kullanılamaz. PLA ayrıca su, meyve suları gibi karbonsuz ürünlerde ve yenilen yağ ürünlerinde de kullanılabilir. PET ambalajlara yakın sağlamlık değerlerine sahiptir. Tek katmanlı PLA şişeler PET ile aynı kalıplama ekipmanında enjeksiyonla kalıplama ve üfleme-kalıplama sistemleriyle şekillendirilebilir.
Poli-L–laktik asit (PLLA) özellikle çöp ve alışveriş poşetleri ya da yemek tabakları ve kupaları olmak üzere ambalajlama amacıyla kullanılabilir. Bugünlerde PLLA ile üretilmiş ambalajlar temelde manav ve çöp poşetleri, kaplamalar ve fast-food kaplarını içermektedir.
PLA plastiklerin bozunma süresi 75 ila 80 gündür. Üstelik bozunan kompostu gübre olarak kullanılma imkanı da vardır. Kompost bir sonraki yıla ait mahsülün gübrelenmesinde kullanılabildiğinden tamamen geri dönüşebilir bir ürün olarak çevrimi tamamlamaktadır. Plastik kapların üretiminde kullanıldığı gibi, folyo imalatında da kullanılır. Bu ürün poşet ve ambalajlama malzemeleri için şu an açık ara önde gitmektedir.
Selüloz bazlı ambalaj malzemeleri
Kağıt hamurundan türetilen selülozdan üretilirler. Bu ürünler taze gıdaların paketlenmesinde kullanılabilir. Biyo-çözünebilir olması yanında, ayrıca bozunabilirdir. Derin dondurucu gibi soğuk koşullarda kullanmaya uygundurlar. Diğer biyopolimerlerden daha sağlamdır. Özellikle meyve sebze ambalajlamada kullanılırlar. Bu tür malzemelerin bir yüzeyi metalize kaplama ile gıda ambalajlama da kullanımı oldukça yaygındır.
Kısmen biyo-çözünebilir ambalaj malzemeleri
Tamamen biyo-çözünebilir polimerlere ek olarak, nişasta katılmış sentetik polimer karışımları gibi kısmen biyo-çözünebilir polimerler de sağlanmaktadır. Bu malzemelerin dezavantajı sadece nişastanın biyo-çözünebilir olması ve kalanın çevreye karışmasıdır. Sentetik filmin bozunması dolgu olarak kullanılan nişasta yoluyla hızlandırılabilir. Düşük Yoğunluklu ve yüzde 10 darı nişastası içeren Polietilen (LPDE) karışımları konvansiyonel tekniklerle üretilmiş ve nihai ürünler alışveriş ya da çöp poşetlerinde kullanılmaktadır.
Biyo-çözünebilir ambalaj geliştirme alanındaki bir zorluk tamamen biyo-çözünebilir polimerlerin sentetik polimerlerle aynı niteliklere sahip film ya da lamine film karışımlarıyla kombine edilmesidir.
Biyopropilen adı verilen bu kısmen bozunur biyo plastikler ambalaj endüstrisinde geleneksel polipropilenin yerini alabileceği düşünülmektedir. Bu biyo reçineler, ciddi miktarda petrol bazlı katkının yerine tapyoka, mısır, buğday ve patates gibi ürünlerden elde edilen nişastayı içermekte, sürdürülebilir plastiklerde tüketici ve imalatçıların ihtiyaçlarını karşılamaktadır. Ayrıca mısır, buğday ve patates nişastaları gibi biyo-tabanlı nişasta ürünlerinin neredeyse yüzde 100 oranda petrol bazlı katkıların yerini aldığı bozunabilir reçineleri bulunmaktadır. Bu durumda ticari işletmelerde arkada kimyasal kalıntı bırakmadan 180 gün içinde çözünecek ürünler ortaya çıkmaktadır.
Diğer bir tür Polietilenle karıştırılmış nişasta biyo tabanlı (hidro bozunabilir) malzeme olarak da bilinmektedir ve 180 günden az sürede yüzde 60 oranda bozunabilmesiyle bilinirler.