Nanoteknolojik ambalaj kağıdı ve karton üretiminde enzimatik/kimyasal ön muamele yöntemlerinin ürün performans özellikleri üzerine etkisinin araştırılması

Türkiye'de birçok tarımsal ürüne ait atıklar hasat sonrası tarlada çürümeye bırakılmakta veya yakılmaktadır. Oysaki sürdürülebilir bir tarım, atıkların etkin bir şekilde bertarafı ile mümkündür. Son yıllarda tarımsal atıklar birçok alanda değerlendirilebilir hale gelmiştir. Bunlardan biri de nanoteknoloji alanındaki uygulamalardır. Bu çalışmanın amacı; buğday saplarından mikrofibrillenmiş selüloz/nanofibrillenmiş selüloz ve okside mikrofibrillenmiş selüloz/okside nanofibrillenmiş selüloz elde ederek, bu ürünlerin ambalaj kağıdı ve karton üretiminde ortaya çıkan ve maliyetlere ciddi etkisi görülen yurtdışı kaynaklı kimyasal ürünler yerine kullanılarak atık kağıt liflerinden daha üstün özelliklere sahip ambalaj kağıdı ve karton üretimini gerçekleştirmektir. Bu kapsamda ana hammadde kaynağı olan buğday saplarının bir dizi pişirme ön denemesi ile lif üretim metoduna karar verilmiştir. Optimum pişirme işlemi sonrasında elde edilen lifler, klorit ağartma yöntemi ile delignifikasyona ardından enzimatik ve oksidasyon ön muamelelerine tabi tutularak homojenizasyon kademesinde mikro ve nano boyuta indirgenmişlerdir. Elde edilen mikro ve nanoselülozlardan optimum olarak belirlenen ürünler, fluting kağıt ile mihver karton üretimlerinde bünyeden veya yüzeyden (size press kısmında) eklenerek kullanılmıştır. Çalışma kapsamında elde edilen kağıtların; mekanik, fiziksel ve drenaj özellikleri ilgili standartlara göre belirlenmiştir. Metodolojik açıdan ve maliyet açısından optimum olarak belirlenen nanoselüloz ve ticari nanoselüloz kullanılarak üretilen kağıtların test sonuçları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; enzimatik muamelede selülaz enziminin hemiselülaz enzimine nazaran ve oksidasyon işlemlerinde ise 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oksil'in (TEMPO) N-hidroksi ftalimit (PINO) ve periyodat oksidasyonlarına nazaran daha fazla etkili olduğu gözlemlenmiştir. Öte yandan homojenizasyon işleminden sonra elde edilen sonuçlar lifsel yapının tamamen değiştiğini ve liflerin homojen bir şekilde nano boyuta indirgendiğini ortaya koymuştur. Optimum nanoselüloz ve ticari nanoselülozun (P-CNF) kağıt hamur liflerine bünyeden ve yüzeyden ilavesi ile kağıtların mekanik özellikleri geliştirilmiş olup drenaj özellikleri olumsuz yönde etkilenmiştir. Bunun yanı sıra kağıt hamur liflerine yapılan optimum CNF ve P-CNF ilaveleri sonucunda fiziksel özelliklerde düşüş meydana geldiği gözlemlenmiştir.