Investigation of hemp-based sustainable bioplastic production
Kenevir tabanlı sürdürülebilir biyoplastik üretiminin araştırılması
- Tez No: 1025444
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLİZAR KURTOĞLU AKKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, yenilenebilir ve sürdürülebilir bir biyokütle kaynağı olan endüstriyel kenevir (Cannabis sativa L.) liflerinden selüloz elde edilerek selüloz asetat (CA) esaslı biyoplastik filmler üretilmiş ve üretim sürecinde kullanılan farklı selüloz izolasyon yöntemlerinin nihai ürün özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Selüloz izolasyonunda geleneksel alkali yöntem ile çevre dostu bir alternatif olan sitrik asit bazlı derin ötektik çözücü (DES) yöntemi karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. İzole edilen selülozlardan asetilasyon yöntemiyle CA sentezlenmiş ve çözücü döküm tekniği kullanılarak biyoplastik filmler hazırlanmıştır. Üretilen selüloz, CA ve biyoplastik filmler SEM-EDX, FTIR, XRD ve TGA analizleri ile karakterize edilmiş; ayrıca biyoplastik filmlerin biyouyumluluk özellikleri değerlendirilmiştir. SEM analizleri her iki izolasyon yönteminin de lignin ve hemiselülozun uzaklaştırılmasında başarılı olduğunu gösterirken, DES yöntemi ile elde edilen selülozlarda daha belirgin lif ayrışması ve fibril açılması gözlenmiştir. FTIR analizleri lignin ve hemiselüloza ait karakteristik bantların büyük ölçüde kaybolduğunu doğrulayarak başarılı selüloz izolasyonunu ortaya koymuştur. XRD sonuçları ise izolasyon işlemlerinin ardından selülozun kristal yapısının korunduğunu göstermiştir. Başarılı şekilde sentezlenen CA'lardan şeffaf, bütüncül ve film oluşturma özelliğine sahip biyoplastik filmler elde edilmiştir. Termogravimetrik analizler filmlerin çok basamaklı bozunma davranışı sergilediğini ve potansiyel ambalaj uygulamaları için yeterli termal kararlılığa sahip olduğunu ortaya koymuştur. Biyouyumluluk analizlerinde DES kökenli selüloz diasetat film örneklerinde yüksek hücre canlılığı belirlenirken, diğer film örneklerinde daha düşük hücre canlılığı değerleri elde edilmiştir. Sonuç olarak, endüstriyel kenevir liflerinin sürdürülebilir biyoplastik üretimi için yüksek potansiyele sahip yenilenebilir bir hammadde olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, DES yöntemi, çevre dostu yapısı ve başarılı selüloz izolasyon performansı ile geleneksel alkali yönteme önemli bir alternatif olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, yeşil kimya ve döngüsel biyoekonomi ilkeleri doğrultusunda çevre dostu biyoplastik üretimine katkı sağlayacak önemli veriler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, cellulose was isolated from industrial hemp (Cannabis sativa L.) fibers, a renewable and sustainable lignocellulosic biomass, and utilized for the production of cellulose acetate (CA)-based bioplastic films. The influence of different cellulose isolation methods on the properties of the final bioplastic products was comparatively investigated. A conventional alkaline treatment and a citric acid- based deep eutectic solvent (DES) system were evaluated as cellulose isolation methods. The isolated celluloses were acetylated to synthesize cellulose acetate, and transparent bioplastic films were fabricated using the solvent casting technique. The obtained cellulose, CA, and bioplastic films were characterized by SEM-EDX, FTIR, XRD, and TGA analyses. SEM observations demonstrated that both isolation methods effectively removed non- cellulosic components, while the DES treatment produced more pronounced fibrillation and fiber bundle separation. FTIR spectra confirmed the significant removal of lignin and hemicellulose, indicating successful cellulose isolation. XRD analysis revealed that the crystalline structure of cellulose was preserved after the isolation processes. Transparent, homogeneous, and flexible cellulose acetate films were successfully produced. Thermogravimetric analysis demonstrated a multi-stage degradation behavior and adequate thermal stability, suggesting their suitability for potential packaging applications. Biocompatibility studies indicated that the DES-derived cellulose diacetate films exhibited high cell viability, whereas the remaining film formulations showed comparatively lower biocompatibility. Overall, industrial hemp fibers were demonstrated to be a promising renewable feedstock for sustainable bioplastic production. Furthermore, the deep eutectic solvent method emerged as an environmentally friendly and efficient alternative to the conventional alkaline process for cellulose isolation. The findings of this study contribute to the development of sustainable cellulose-based bioplastics within the framework of green chemistry and circular bioeconomy.
Benzer Tezler
- Kenevir esaslı örgülü geotekstillerin temel altı zemin taşıma gücüne etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of hemp-based woven geotextiles on sub-soil bearing capacity
EREN BAYRAKCI
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET İNANÇ ONUR
PROF. DR. YÜCEL GÜNEY
- Sürdürülebilir doğal elyaf bazlı tekstil ambalaj tasarımı, geliştirilmesi ve incelenmesi
Design, development and investigation of sustainable natural fiber based textile packaging
TUBA EZGİ YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiErciyes ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM SİNANOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA AKGÜL
- Dynamic behavior of hemp based composite structures
Kenevir esaslı kompozit yapıların dinamik davranışı
AYKUT ÇETİN
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN KURTARAN
- Endüstriyel kenevir liflerinden otomotiv sektörüne yönelik biyokompozit malzeme geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Development and investigation of properties biocomposite material from hemp (Cannabis sativa L.) fibers for automotive industry
MUHAMMED ALİ AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mekatronik MühendisliğiYozgat Bozok ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA YILDIZ
- Kenevir/bazalt lifi takviyeli hibrit kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of the mechanical properties of hemp/basalt fiber reinforced hybrid composites
AYSEL DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiYozgat Bozok Üniversitesiİleri Malzemeler ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. YEKTA KARADUMAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE SEÇİNTİ KLOPF