Farklı ortam şartlarında biyoplastiklerin biyobozunurluklarının değerlendirilmesi
Evaluation of the biodegradability of bioplastics under different environmental conditions
- Tez No: 942689
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELNUR UÇAROĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Environmental Engineering, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Polilaktik Asit, Polihidroksibütirat, Biyobozunma, Toprak, Arıtma Çamuru, Vermikompost, Polylactic Acid, Polyhydroxybutyrate, Biodegradation, Soil, Treatment Sludge, Vermicompost
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, biyobozunur polimerlerin farklı çevresel koşullarda bozunma davranışlarını inceleyen dört iş paketi gerçekleştirilmiştir. İlk iş paketinde, PLA filmleri ASTM D5988-18 standardına göre saf toprakta 90 gün süreyle inkübe edilmiş ve fiziksel, kimyasal ve morfolojik değişimleri FTIR, SEM ve kütle kaybı analizleriyle değerlendirilmiştir. İkinci iş paketinde, elektro çekim yöntemiyle üretilmiş mikrolifli yüzeyler, aynı standart altında 180 gün boyunca toprakta bozunmaya bırakılmış, süreç CO₂ salınımı ve SEM analizleriyle izlenmiştir. Üçüncü ve dördüncü iş paketi kapsamında, PLA filmi ve eriyikten çekim yöntemiyle üretilmiş PHB multifilament ipliklerin, arıtma çamuru, vermikompost gibi azotça zengin katkılar içeren toprak ortamlardaki bozunma davranışları araştırılmıştır. Bu süreçte, CO₂ salınımı ölçümleri, SEM ve FTIR analizleri kullanılarak numuneler üzerindeki morfolojik ve kimyasal değişiklikler değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonuçları, organik katkıların (özellikle arıtma çamuru ve vermikompost) topraktaki mikrobiyal aktiviteyi ve azot içeriğini artırarak PLA'nın bozunma oranını belirgin şekilde yükselttiğini göstermiştir. 28 °C'de 180 gün boyunca saf toprakta %6 oranında bozunan PLA, katkılı topraklarda sırasıyla %40 ve %45 oranlarında bozunmuştur. Buna karşın, PHB numuneleri saf toprakta 75– 90 gün içinde tamamen bozunurken, katkılı ortamlarda bozunma süresi uzamış, bu durum mikrobiyal seçicilik ile arıtma çamuru ve vermikompost içerisinde bulunan organik maddelerin öncelikli tüketilmesiyle açıklanmıştır. Kristalinite derecesi arttıkça bozunma hızının azaldığı gözlemlenmiş, üretim yöntemiyle ilişkili morfolojik farklılıkların biyobozunma performansını doğrudan etkilediği anlaşılmıştır. Elektro çekim yöntemiyle üretilen PHB'ler, yüksek yüzey alanlarına rağmen daha yavaş bozunurken, eriyikten çekimle elde edilen PHB'ler 20 gün içinde tamamen parçalanmıştır. PHB/PBS (75/25) karışımının yavaş bozunması, PBS'nin dirençli yapısı ile ilişkilendirilmiştir. Bu tez, biyoplastiklerin çevresel bozunma davranışlarını; üretim yöntemleri, toprak özellikleri ve organik katkılar ışığında bütüncül şekilde değerlendirmekte ve biyobozunur malzemelerin sürdürülebilir atık yönetimi stratejileri geliştirme sürecine katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, four work packages were conducted to investigate the degradation behavior of biodegradable polymers under different environmental conditions. In the first work package, PLA films were incubated in pure soil for 90 days under ambient conditions in accordance with ASTM D5988-18, and their physical, chemical, and morphological changes were evaluated using FTIR, SEM, and mass loss analyses. In the second work package, electrospun microfibrous surfaces were subjected to soil degradation under the same standard for 180 days, and the process was monitored through CO₂ evolution and SEM analysis. The third and fourth work packages focused on examining the degradation behavior of PLA films and melt-spun PHB multifilament yarns in nitrogen-rich soil environments enriched with sewage sludge and vermicompost. During these studies, CO₂ measurements, SEM imaging, and FTIR spectroscopy were used to assess the morphological and chemical changes of the materials. The results showed that the addition of organic amendments (particularly sewage sludge and vermicompost) significantly increased microbial activity and nitrogen content in the soil, which markedly enhanced the degradation rate of PLA. While PLA degraded only by 6% in pure soil after 180 days at 28 °C, the degradation rate increased to 40% and 45% in sludge- and vermicompost-enriched soils, respectively. In contrast, PHB samples fully degraded within 75–90 days in pure soil, but degradation slowed down in the amended soils. This was attributed to microbial selectivity and the preferential consumption of easily degradable organic matter. An inverse relationship between crystallinity and degradation rate was observed, indicating that morphological differences related to production methods directly influenced biodegradation performance. Although electrospun PHB samples had high surface areas, they degraded more slowly than melt-spun PHBs, which fully disintegrated within 20–45 days. The slower degradation of the PHB/PBS (75/25) blend was associated with the inherent resistance of PBS to biodegradation, whereas the PHB/PBS (90/10) blend and pure PHB samples degraded more rapidly.
Benzer Tezler
- Investigation of cobalt resistance in Rhodobacter sphaeroides at molecular level
Rhodobacter sphaeroides'de kobalt direncinin moleküler düzeyde incelenmesi
GÜNEŞ ATAY
Doktora
İngilizce
2024
Genetikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
- Soğutucu sistemlerde farklı ortam sıcaklığı şartlarında soğutucu akışkan kütle dağılımının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of refrigerant mass charge distribution in refrigeration systems at different ambient temperature conditions
MEHMET KALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
- Farklı PV teknolojilerinin gerçek ortam verileri kullanılarak modellenmesi ve İstanbul şartlarında optimum eğim açılarının belirlenmesi
Modeling of the different PV technologies using real environmental datum and determination of optimum tilt angles for Istanbul
RAMAZAN AYAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUĞDEŞEM TANRIÖVEN
- Katı film yağlayıcıların farklı ortam şartlarında tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tribological properties of solid film lubricants under different environmental conditions
YİĞİT İMECE
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEDRİ TUÇ
- Çeşitli bakteri türleriyle farklı ortam ve çalışma şartlarında α-amilaz üretiminin incelenmesi
Investigation of α-amylase production with bacteria strains at different and medium conditions
MUHAMMET ŞABAN TANYILDIZI
Doktora
Türkçe
2005
Kimya MühendisliğiFırat ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. DURSUN ÖZER