Plastik kirliliğiyle mücadelede dünya rotasını petrol türevlerinden, mısır nişastası veya şeker kamışından elde edilen Biyoplastiklere (örneğin PLA, PHA) çevirdi. Bu malzemeler doğada çözünebilir olmalarıyla harika birer alternatiftir. Ancak mühendislerin ve üreticilerin yüzleştiği acı bir gerçek var: Saf biyoplastikler genellikle kırılgandır, ısıya dayanamaz ve gıdaları korumak için yeterli gaz bariyerine sahip değildir.
İşte tam bu noktada, doğanın bağrından kopup gelen mikroskobik bir kahraman devreye giriyor: Nanokiller (Nanoclays).
Bu yazımızda, biyoplastikleri zayıf birer alternatif olmaktan çıkarıp, petrol bazlı rakipleriyle yarıştıran bu nano-teknolojik dokunuşu inceliyoruz.
Nanokil, volkanik küllerden veya kayaçlardan elde edilen, katmanlı bir yapıya sahip silikat mineralleridir. En yaygın kullanılan türü Montmorillonit (MMT)'tir. Bu killer, nanoteknoloji ile işlenerek polimerlerin içine karıştırıldığında, malzemenin kaderini tamamen değiştirir.
Bunu betonun içine atılan demir çubuklara benzetebilirsiniz; ancak burada kullanılan takviye, saç telinden binlerce kat daha incedir.
Özellikle Polilaktik Asit (PLA) gibi popüler biyoplastiklerin en büyük sorunu, oksijen ve su buharını geçirmeleridir. Bu durum, ambalajlanan gıdanın çabuk bozulmasına neden olur. Nanokiller bu sorunu şu 3 kritik yolla çözer:
Nanokil tabakaları, plastiğin içine dağıtıldığında mikroskobik düzeyde bir "duvar" örer. Oksijen veya su buharı molekülleri, ambalajdan içeri girmek istediğinde bu kil tabakalarına çarpar ve etrafından dolaşmak zorunda kalır.
Bu dolambaçlı yol (Labirent Etkisi), gaz geçişini %50 ila %80 oranında azaltır. Sonuç? Cipsler daha uzun süre çıtır kalır, etler tazeliğini korur.
Saf biyoplastik kırılgandır; yere düştüğünde çatlayabilir. Nanokil katkısı, polimer zincirleri arasına girerek malzemenin çekme mukavemetini (tensile strength) ve elastikiyet modülünü artırır. Bu sayede, daha ince ambalajlar üretilerek hammadde tasarrufu sağlanırken, dayanıklılıktan ödün verilmez.
Biyoplastiklerin bir diğer sorunu düşük erime noktalarıdır. Sıcak bir kahve bardağı veya mikrodalga fırın, standart bir biyoplastiği deforme edebilir. Nanokiller, malzemenin ısı direncini artırarak (HDT değerini yükselterek), sıcak dolum yapılan gıda ambalajlarında kullanılabilmesinin önünü açar.
Nanokil katkılı biyoplastikler (Biyo-Nanokompozitler), laboratuvar deneylerinden çıkıp market raflarına ulaşmaya başladı bile.
Gıda Ambalajları: Raf ömrünü uzatan filmler, yoğurt kapları ve meşrubat şişeleri.
Tarım Filmleri: Tarlada kullanılan ve hasat sonrası toprakta çözünebilen dayanıklı malç filmleri.
Otomotiv İç Trim: Hafifletilmiş ve biyobozunur kapı panelleri ve konsol parçaları.
Sıradan kili plastiğin içine atarsanız, sadece "kirli plastik" elde edersiniz. Teknoloji, kilin tabakalarını birbirinden ayırıp (Eksfoliasyon), polimerin içine homojen bir şekilde dağıtmakta gizlidir. Eğer kil tabakaları topaklanmadan tek tek dağılırsa, çok düşük oranlarda (%3 - %5) kullanılsa bile malzemenin özelliklerini mucizevi şekilde iyileştirir.
Geleceğin ambalajları sadece "doğa dostu" olmakla yetinemez; aynı zamanda ürünü korumak zorundadır. Nanokil teknolojisi, biyoplastiklere ihtiyaç duydukları zırhı giydiriyor. Petrol bazlı plastiklere olan bağımlılığımızı azaltırken performans kaybı yaşamamak artık bir hayal değil.
Doğadan gelen (biyoplastik) yine doğadan gelenle (kil) güçleniyor ve sürdürülebilirlik döngüsü tamamlanıyor.
