Atık çay posasındanbiyobozunur ve antimikrobiyal polimerik jel-film üretimi ve karakterizasyonu

Petrol esaslı polimerik malzemelerin çevresel zararları (örneğin küreselısınmaya neden olmak veya aşırı CO2 emisyonu, biyobozunur olmamaları), canlılar üzerindeki toksik etkileri ve petrol rezervinin sınırlı oluşu nedeni ile yakın gelecekte enerji darboğazı ile karşılaşılma ihtimali; polimerik mamullerin üretimi için alternatif ve sürdürülebilir hammadde arayışını doğurmuştur. Bu sebeple, son zamanlarda bitkisel ve hayvansal esaslı sürdürülebilir kaynaklardan biyobozunur ve çevre dostu polimerik mamullerin üretim yöntemlerinin geliştirilmesine yönelik çalışmalar artmaktadır. Üretilen biyopolimerlerin petrol esaslı polimerik mamullerle ticari alanda rekabet edebilmeleri için, mekanik/elastik/su dayanım özelliklerinin artırılmasına yönelik spesifik çalışmalar sürdürülmekle birlikte, ticari-teknik-ekonomik ve sürdürülebilir kaynaklar konularındaki mevcut soru işaretleri yerini korumaktadır. Bu çalışmada, daha önce polimerik malzeme üretiminde değerlendirilmemiş evsel atık nitelikli bir biyokütle kaynağı olan çay posası kullanılarak; mekanik/su dayanımı yüksek, nem tutma kapasitesi ve su buharı geçirgenliği düşük (su buharı bariyeri gibi davranan), çevresel uyarıcılara (pH, sıcaklık) duyarlı, biyobozunur, antimikrobiyal polimerik jel film üretilmesi amaçlanmıştır. Üretilen polimerik jel filmin çevresel pH değişimine cevabı, geleneksel akıllı polimerlerik jellerin aksine şişme ve büzülme hareketi ile değil, pH değişimi ile jel filmin renk değişimi şeklinde gerçekleştirilmiştir. Polimerik jel filmin pH ve sıcaklığa karşı duyarlılığı, antimikrobiyal ve mekanik dayanımı sırasıyla polimerik yapıya katılan doğal bitkisel pH indikatörü (mor lahana ekstraktı), komonomerler, bitkisel uçucu yağlar (nane, biberiye, kekik, ardıç vb.) ve doğal katkı maddeleriyle (kitin, kitosan, montmorillant, bentonit) sağlanmıştır. Jel filmin su dayanımı ise polimerik jelin çapraz bağlı ağ yapısı ile sağlanmıştır. Çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, yerel piyasadan temin edilen çay posası uygulanan ön işlemleri takiben ekstraksiyon yöntemi ile temel bileşenlerine (selüloz-hemiselüloz-lignin) ayrıştırıldı ve elde edilen bileşenler uygun enstrümantal yöntemler (FTIR, XRD ve H-NMR) kullanılarak karakterize edildi. İkinci aşamada, üretilen polimerik jel filme pH duyarlılığı kazandırmak için mor lahanadan renk pigmenti su ile ekstrakte edildi ve yapısı FTIR ile analiz edildi. Üçüncü aşamada, ekstraksiyon işlemi sonucu elde edilen ve karakterize edilen hemiselülozun polimerizasyonu ile pH ve sıcaklık duyarlı polimerik jel film üretilerek karakterize edildi. Jel film çözelti döküm tekniğine uygun olarak üretildi. Üretilen jel filmlerin fizikokimyasal özellikleri ve çevresel uyarıcılara duyarlılığı üzerine; komonomer, çapraz bağlayıcı ve başlatıcının tür ve miktarı, doğal indikatörün miktarı, antimikrobiyal bitkisel ürünlerin türünün etkisi incelendi. Sentezlenen polimerik jel filmlerin yapısal, morfolojik, fizikokimyasal, termal ve optik özellikleri belirlenerek karakterizasyonları sağlandı. Bu amaçla, sentezlenen jel filmlerin FTIR, SEM ve DSC analizleri yapılarak, su buharı geçirgenlik testi, nem tutma kapasitesi testi, denge ve dinamik şişme testleri, ışık geçirgenlik testleri gerçekleştirildi. Hemiselüloz bazlı jel filmlerin %100 bağıl nem içeren ortamda maksimum %1, nem sorbe ettiği belirlenmiştir. Tez kapsamında üretilen polimerik filmlerin ortalama çözünürlük değerlerinin, yaklaşık olarak % 0.4 ile % 1.8 arasında değiştiği tespit edilmiştir. Üretilen filmler içinde en düşük su buharı geçirgenliğine (5.88x10-10g/sn.Pa.m) sahip filmin, kitosan katkılı film olduğu saptanmıştır. Mor lahana ekstratı ekleyerek hazırlanan jel filmlerin farklı pH ortamlarına konduğunda geri dönüşümlü bir renk değişimi gösterdiği gözlenmiştir.Hemiselüloz esaslı polimerik jel filmlerin ışık geçirgenliğinin yaklaşık% 45 ila% 65 arasında değiştiği ve opaklık/kalınlık değerlerinin 0.0027-0.0011 μm-1aralığında olduğu belirlenmiştir.Bu çalışma kapsamında üretilen biberiye, kekik, karanfil ve ısırgan uçucu yağları içeren polimerik filmlerin antimikrobiyal aktiviteye sahip olduğu ve E-coli üzerinde önemli bir inhibitör etkisi olduğu gösterilmiştir.Sentezlenen hemiselüloz bazlı jel filmlerin beklendiği gibi biyobozunur olduğu belirlenmiştir. Farklı koşullar altında üretilen polimerik filmlerin, 60 gün sonra toprakta% 80-98 oranında bozulduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Biyobozunur, antimikrobiyal, polimer, jel film, çay posası, alkali oksidatif ekstraksiyon, doğal indikatör, pH ve sıcaklığa duyarlı polimerler.