Geri Dön

Kitosanın kompost ortamında degredasyonunun incelenmesi

Investigation of degradation of chitosan under composting environment

PDF İndir

  1. Tez No: 421351
  2. Yazar: EMİNE ALTUN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HÜLYA YAVUZ ERSAN, PROF. DR. TÜLİN KUTSAL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 75

Özet

Her geçen gün hızla artan nüfus, gelişen teknoloji ve değişen yaşam standardına paralel olarak oluşan atıkların hem içeriği değişmekte hem de miktarı hızla artmakta olup bunun önemli bir kısmını plastikler oluşturmaktadır. Plastikler, petrokimyasal kaynaklı sentetik polimerler olup dayanıklılık özelliklerinin yüksek olması ve ucuz maliyete sahip olmaları nedeniyle çok çeşitli ürünlerin oluşturulmasında üreticiler tarafından tercih edilmektedir. Doğaya bırakıldıklarında biyolojik olarak parçalanamamaları nedeniyle uzun yıllar yapılarını koruması hem çevre kirliliğine neden olmakta hem de bulundukları ortamlardaki canlılığı tehdit etmekte olup kullanım alanlarının sınırlandırılması gerekmektedir. Bu yüzden doğada bozunabilen ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilen polimerler son yıllarda uygulamalarda daha çok tercih edilmekte olup kullanımları sonrası oluşan atıkların çevreye, toplum sağlığına ve ekonomiye uygun şekilde bertaraf edilmeleri konusu önemli hale gelmiştir. Tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de atıkların bertarafında yaygın olarak kullanılan düzenli depolama alanlarında bertaraf (landfill) yöntemine önemli kısıtlamalar getirilmiştir. Bu kısıtlamaların başında atıkların depolanmasına dair yönetmelikte (26.03.2010) düzenli depolama tesislerinde bertaraf edilecek biyobozunur atık miktarının azaltılması gerekliliği gelmektedir. Kompostlaştırma yöntemi, organik atıkların mikroorganizmaların aktiviteleri sonucu kontrollü olarak parçalanması işlemi olup biyobozunur atıkların bertarafında kullanılabilecek en uygun yöntemdir. Bu durum özellikle biyobozunur atık miktarı yüksek olan ülkemizde kompostlaştırma yönteminin önemini açıkça ortaya koymakta olup hazırlanma süreci devam eden“Biyobozunur Atık Yönetimi Yönetmeliği Taslağı”de bunu desteklemektedir. Başta kitosan olmak üzere çeşitli polimerler sahip oldukları üstün özellikler nedeniyle gıda endüstrisi, tarım, ilaç sanayisi gibi farklı sanayi kollarında uygulama alanı bulmaktadır. Toksik özellikte olmaması ve sahip olduğu polikatyonik özellik nedeniyle özellikle gıda endüstrisinde yiyeceklerin ambalajlanmasında gıdaların raf ömrünü uzatmak ve yapılarında bozunma meydana gelmeden korunmalarını sağlamak amacıyla film formunda kullanılmaktadır. Bu nedenle, kitosan ya da kitosan kompozit filmlerinin üretimine yönelik çalışmalar önem kazanmış olup bu amaçla yapılan çalışmaların sayısında görülen artış bunu desteklemektedir. Dolayısıyla, katı atıklar içerisindeki paylarını hızlı ve önemli miktarda arttıracak olan kitosan ve kitosan bazlı filmlerin doğaya geri kazandırılmaları sorunu hızla büyüyecektir. Mevcut literatürde kitosan ve benzeri polimerlerin kompost ortamındaki bozunma mekanizmalarına ait yeterli veri bulunmamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, kitosan filmlerin kontrollü kompost ortamındaki biyobozunma davranışı hem ASTM D 5338 hem de ISO 14855:1, 2013 standartlarına göre incelenmiştir. Kitosan filmleri, plastikleştirici olarak gliserol, çözücü olarak ise asetik asit kullanılarak çözücü uzaklaştırma yönteminden yararlanılarak elde edilmiştir. Elde edilen kitosan filmlerin karakterizasyon analizleri için FTIR, TGA ve DSC yöntemleri kullanılmıştır. Kitosan filmlerinin SEM görüntüleri incelendiğinde filmlerin homojen, düzenli ve pürüzsüz bir yapı sergilediği gözlenmiştir. Kitosan filmlerin antimikrobiyal özelliğinin belirlenmesi amacıyla agar difüzyon yönteminden yararlanılmıştır. Test organizmaları olarak gram-negatif bakteri olan E. coli türü, gram-pozitif bakteri olan B. subtilis türü kullanılmıştır. Elde edilen kitosan filmlerin antimikrobiyal özellik gösterdiğini hem FTIR analizi sonuçlarında kitosan filmlerin antimikrobiyal özelliği ile ilişkilendirilen 1405 cm-1'de absorbsiyon bandına sahip olması hem de nötralize edilen filmlerin agar difüzyon testi sonuçları kanıtlamaktadır. Kitosan filmlerin kompost ortamında biyobozunmaya uğradığının kanıtı olarak karbondioksit oluşumu ile reaktörlerden alınan film örneklerinin optik ve SEM görüntüleri gösterilebilir. Elde edilen kitosan filmlerin kompost ortamında biyobozunma oranının 30 gün sonunda %31 -%35 aralığında olduğu görülmüştür. Literatürde yer alan çalışmalar ile karşılaştırıldığında bu çalışmada kullanılan kitosan filmlerin ilk iki günde gözlenen yüksek bozunma hızlarına rağmen biyobozunma yüzdelerinin daha düşük olduğu görülmüştür. Kitosanın kompost ortamında bozunma mekanizması tam olarak bilinmemekle birlikte biyobozunma oranında görülen düşüşün, filmlerin elde edilme yöntemi, filmlerde yer alan gliserol miktarı, gliserolün kompost ortamına ekstrakte olma hızı ve süresi ile beraber kitosan filmlerin antimikrobiyal özelliği ile ilişkili olduğu düşünülmektedir.

Özet (Çeviri)

Due to the increase in population, developments in technology and changes of life standards, plastic production has been rapidly increasing both in variety and amount; which causes various health hazards consequently. Plastics are synthetic polymers derived from petrochemicals that are preferred by manufacturers in order to produce wide range of products for having high durability capacities and being cheaper. Usage of plastics must be limited due to their non-biodegradable characteristic that make them persistent for a long time in nature, to cause environmental pollution and to threat natural life. For this reason production of biodegradable polymers which are made from renewable raw materials come into prominence for applications in recent years. Moreover the removal of waste materials generated during the usage of these polymers considering the community health care and economy become important issue. Similar to all other countries significant limitations have been brought to landfilling which is the commonly used waste disposal method in our country. One of the primary limitation in the landfill directive (26.03.2010) is the necessity of reducing the amount of biodegradable waste, which will be disposed to landfill sites. Composting, that is one of the most suitable process that can be preferred for the removal of biodegradable wastes, is the controlled degradation process of the organic wastes by the activity of microorganisms. This reveals the importance of composting, especially in our country which has high amounts of biodegradable waste and the“Regulation on Biodegradable Waste Management”which is under preparation is also support this importance. Notably chitosan and various other polymers have applications in different industries, such as agriculture, food and pharmaceutical industries, due to their superior properties. Chitosan films as a form of chitosan especially used in food packaging applications in order to extend their shelf life and preserve their structure without any disturbance on account of the non-toxic and polycationic characteristics of chitosan. Thus the number of studies towards characterization and synthesis of chitosan and chitosan based composite films have become more important which is supported by increase in the number of studies on these topics. The problem of recycling of chitosan and chitosan based films back to the nature will grow rapidly due to increase in the ratio of chitosan based materials within solid waste. Unfortunately current studies in literature remain incapable in clarifying the degradation mechanisms of the chitosan and chitosan like polymers in compost environment. In this study, degradation behavior of chitosan in controlled compost environment was investigated according to both ASTM D 5338 and ISO 14855:1, 2013 standard test methods. Chitosan films were obtained by solvent casting method using glycerol as a plasticizer and acetic acid as a solvent. Characterization analysis of chitosan films were determined by using FTIR, TGA and DSC methods. SEM micrographs of chitosan films showed that surface of films are homogenous, smooth and neat. Agar diffusion method was performed to determine antimicrobial properties of chitosan films. As a test organism gram-negative bacterium E. coli and grampositive bacterium B. subtilis were used. Obtained chitosan films exhibit antimicrobial activity as confirmed by both FTIR results which includes an absorption band at 1405 cm-1, that has been related to the antimicrobial properties of chitosan films and agar diffusion test results of neutralized chitosan films. Carbon dioxide evolution with visual and SEM observations are proofs of the biodegradation of chitosan films in composting environment. Biodegradation amount of chitosan films were 31%-35% at the end of the 30 days in composting environment. In spite of the higher degradation rates of chitosan films used in this study in first two days, it was investigated that the percentages of biodegradation is lower by comparison with previous studies in literature. The degradation mechanism of chitosan in composting environment is not well understood yet, but the decrease in the amount of biodegradation is associated with the synthesis method of chitosan films, the amount of glycerol in films, the rate and time of extraction of glycerol from composting environment, the antimicrobial property of films.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    665794

    Malik asit ile çapraz bağlı karboksimetil selüloz ve κ- karagenan filmlerinin hazırlanması ve bazı fiziksel testleri

    Preparation and some physical tests of malic acid cross-linked, carboxymethyl cellulose and κ- carrageenan based films

    EZGİ FİDAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER

  2. Tez No

    445094

    Physical properties of chitosan/graphene oxide composite films

    Kitosan/grafen oksit kompozit filmlerinin fiziksel özelliklerinin incelenmesi

    SEMİRA BENER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER

  3. Tez No

    684021

    Kitosan silika komposit boncuklara horseradish peroksidaz (HRP) immobilize edilerek tekstil boyası renk giderilmesinde kullanımının incelenmesi

    Chitosan beads silica composite to horseradish peroxidase (HRP) analysis of color removal immobilization of textile dye for use in treatment

    AHMET KEMAL YAMAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    BiyokimyaSivas Cumhuriyet Üniversitesi

    Biyokimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞENAY ÇETİNUS

  4. Tez No

    890554

    Kitosan karbon nanotüp komposit matriksli amperometrik nitrit biyosensörü geliştirilmesi

    Development of an amperometric nitrite biosensor with a chitosan-carbon nanotube composite matrix

    AFRA GÜLSÜM DURAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    BiyoteknolojiGebze Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELEK ÖZKAN

  5. Tez No

    452374

    Fıtık cerrahisinde uygulanmak üzere yeni jenerasyon poliglaktin, okside rejenere selüloz ve kitosan temelli kompozit yamaların in vivo adezyon özelliklerinin değerlendirilmesi

    Başlık çevirisi yok

    MEHMET GÜLMEZ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Genel CerrahiSağlık Bilimleri Üniversitesi

    Genel Cerrahi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ AKTEKİN

Geri Dön