Gıda ambalajlarının atılması, dünya çapında çevre kirliliğinin önemli bir nedenidir. Her yıl 350 milyon metrik tondan fazla plastik üretiliyor ve tahminlere göre okyanuslara atılan çöplerin %85’i plastik. Brezilya, yılda yaklaşık 11 milyon metric ton ile dördüncü en büyük üreticidir. Daha da kötüsü, çoğu plastik ambalaj, petrol gibi yenilenemeyen maddelerden elde edilir.
Tüm bu dezavantajlar göz önüne alındığında, plastik üretmek için fosil yakıtların kullanımını azaltmak, dünya çapında çok sayıda araştırmanın hedefidir. Birçok bilim insanı, mikroorganizmalar tarafından kontaminasyonu önleyen ve kayıpları azaltmak için raf ömrünü uzatan biyolojik olarak parçalanabilen ambalaj malzemelerinin geliştirilmesi üzerinde çalışıyor.
Ilha Solteira’daki São Paulo Eyalet Üniversitesi’nde (UNESP) Kompozitler ve Hibrit Nanokompozitler Grubu (GCNH) adlı bir araştırma ekibi tarafından yürütülen bir araştırma, bu çabaya önemli bir katkı sağladı. FAPESP tarafından desteklendi ve bulgularını bildiren bir makale Polymers dergisinde yayınlandı.
Araştırmacılar biyoplastiklerini (veya “yeşil plastik” olarak da bilinir) perakende mağazalarında kolayca bulunan B tipi sığır jelatininden renksiz bir toz şeklinde yaptılar.
Ilha’da profesör olan kimyager ve malzeme bilimcisi Márcia Regina de Moura Aouada Solteira Mühendislik Okulu (FEIS-UNESP) ve makalenin son yazarı, “Jelatin, biyopolimer üretiminde kullanılan ilk malzemelerden biriydi. Bolluğu, düşük maliyeti ve mükemmel film oluşturma özellikleri nedeniyle hala yaygın olarak kullanılmaktadır” dedi.
“Ancak, paketleme için biyopolimerler, özellikle mekanik özellikler ve buhar geçirgenliği söz konusu olduğunda, petrol ürünleriyle karşılaştırılabilir olması için iyileştirilmesi gereken özelliklere sahiptir, bu nedenle jelatine kloisit Na+ nanokil ekledik” diye açıkladı.
Nanokil eklemek filmi daha homojen hale getirdi ve gerilme mukavemetini 70 megapaskal’a (MPa) çıkardı. Geleneksel polietilen ambalaj, bu gerilme mukavemetinin yarısından daha azına sahiptir (20 MPa-30 MPa aralığında).
“Nanokil’in yanı sıra, ambalaja daha çekici bir tat ve koku vermek için karabiber esansiyel yağından yapılmış bir nanoemülsiyon da ekledik. Karışım ayrıca, polimerik matriste bulunan anti-mikrobiyal ve anti-oksidan bileşenler sayesinde, malzeme ile paketlenen gıda ürünlerinin raf ömrünü uzatıyor” dedi.
Söz konusu biyoplastiğin orijinal olarak mikrobiyal kontaminasyona karşı hassas olan ve güçlü bir kokuya sahip olan hamburger şeklinde sığır eti paketlemek için tasarlandığını belirtmekte fayda var, ancak bir jelatin matrisine nanokil ve uçucu yağ nanoemülsiyonu ekleme ilkesi bunu yapabilir ve kullanılan uçucu yağın türü ve oranı değiştirilerek diğer gıdalara genişletilecektir.
Moura Aouada, “Bu tür ambalajlar piyasada yaygınlaşırsa, biyolojik olarak parçalanamayan polimerlerden yapılmış plastik kullanımını ve dolayısıyla katı atık miktarını önemli ölçüde azaltabilir.” Dedi. “Ayrıca, biyoplastik, paketlenmiş gıdaları patojenler tarafından kontaminasyona karşı daha iyi koruyacak ve kayıpların azaltılmasına yardımcı olacaktır.”
GCNH-UNESP’de izlenen araştırma hatları, atıkları kaynaklara dönüştüren döngüsel ekonomiye odaklanıyor. Grubun liderleri Fauze Aouada ve Márcia Moura Aouada, UNESP’nin Malzeme Biliminde Lisansüstü Çalışmalar Programına (PPGCM) bağlı profesörlerdir.
Moura Aouada, “Tekliflerimiz, yoksulluğu sona erdirmek, gezegenin ekonomik sürdürülebilirliğini desteklemek ve tüm dünya nüfusunun barış ve refahın tadını çıkarmasını sağlamak için Birleşmiş Milletler tarafından kabul edilen Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri [SKH’ler] ile uyumludur.” Dedi.
Grup ayrıca bakteriyel selülozdan yara örtüleri ve lahana püresi, kakao püresi, cupuassu (Theobroma grandiflorum) püresi, camu camu (Myrciaria dubia) özü ve nanoemülsiyonlardan elde edilen nanoyapıları içeren yenilebilir ambalajlar üretir ve gıda, ilaç ve kozmetik endüstrilerde potansiyel uygulamalara sahiptir.
Kaynak: Tascila F. da S. Saranti ve diğerleri, Cloisite Na+ ve Karabiber Uçucu Yağ Yüklü Nanoemülsiyon ile Güçlendirilmiş Jelatin Filmlerin Performansı, Polimerler (2021). DOI: 10.3390/polim13244298
