Fındık kabuğundan lignin izolasyonu ve lignin/nişasta biyoçözünür polimerlerin elde edilmesi


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara Üniversitesi, Turkey

Approval Date: 2010

Thesis Language: Turkish

Student: İlker Çalgeriş

Consultant: AYŞE OGAN

Abstract:

FINDIK KABUĞUNDAN LİGNİN İZOLASYONU ve LİGNİN / NİŞASTA BİYOÇÖZÜNÜR POLİMERLERİN ELDE EDİLMESİ Petrol türevli plastiklerin istenilen fiziksel ve kimyasal özelliklerini taşıyan biyoçözünür polimerlere ilgi son yıllarda artmıştır. Petrolden elde edilen sentetik polimerler, çok kullanışlı olmalarına rağmen atık olarak doğaya terk edildiklerinde, yüzlerce yıl parçalanmadığından çevre kirliliğine ve toksik madde emisyonuna (örn. : dioksin gibi) neden olmaktadırlar. Maliyeti yüksek olduğu için eleştirilen biyopolimerler, son yıllardaki petrol fiyatlarının artmasından ötürü ön plana çıkmışlardır. Biyoçözünür polimerler tarımsal, mikroorganizma ve petrol kaynaklıdırlar. Tarımsal kaynaklı biyopolimerler arasında doğada yaygın olması ve yenilenebilir özelliğinden dolayı nişasta, en çok kullanılan polimerdir. Nişastanın genellikle petrol türevli polimerler veya jelatin, polilaktik asit, polikaprolakton, lignin gibi biyopolimerler ile karışımları hazırlanır ve gliserol ve sorbitol gibi plastikleştiriciler yardımıyla plastikleştirilerek farklı özellikte polimerler elde edilir. iv Dünyanın en büyük fındık üreticisi olan Türkiye’de fındık kabukları yeterince değerlendirilememektedir. Bu çalışmada, atık fındık kabuklarını değerlendirmek için kabuklardan lignin ekstre edilmiş ve nişasta bazlı biyofilmlerde katkı maddesi olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Elde ettiğimiz ligninin yapısını aydınlatmak için UV ve Fourier Transform Infrared (FT-IR) spektrumları alınmıştır. Fındık lignininin, saf lignin ile benzer spektrumlar verdiği saptandıktan sonra, Fındık kabuğundaki lignin miktarı saptanmıştır. Lignin, mısır nişastasına çeşitli oranlarda katılarak karışımlar hazırlanmış, gliserol ve sorbitol gibi plastikleştiricilerin yardımı ile farklı özelliklerde biyofilmler elde edilmiştir. Hazırlanan biyofilmlere çekme kopma testleri gibi mekanik testler, termal kararlılıkları ölçmek için Termal Gravimetrik Analiz (TGA) ölçümleri, hidrofilik ve hidrofobik özelliklerini saptamak için ise temas açısı ölçümleri uygulandı. Ayrıca pH 2,0 (Clark and Lubs) , pH 4,0 (Na-sitrat Soronsen), pH 6,0 (Fosfat, Soronsen) tamponlarındaki şişme oranları gözlemlendi. Fındık kabuğundan elde edilen ligninin uygun oranlarda nişastaya katılması ile düzgün, parlak filmler oluşturduğu ve bu filmlerin karakteristik özelliklerini iyileştirdiği gözlemlendi. ABSTRACT EXTRACTION OF LIGNIN FROM HAZEL NUT SHELLS and PREPARED LIGNIN/STARCH BIODEGRADABLE POLYMERS There is an increasing interest for biodegradable polymers which are having same physical and chemical properties of petroleum based polymers. Although petrochemically derived polymers are very edible but they can not be dispersed in the nature and cause environmental problems and toxic emissions (e.g. dioxin). Biodegradable polymers are criticized for their high costs but with the increase of petroleum prices they became popular again. Biopolymers are obtained from many sources such as agricultural, microbial and petrochemical sources. Among the biopolymers obtained from agro-sources starch, being renewable and abundant in the nature is the most widely used polymer. Usually blends of starch with petrochemical based polymers, poly-lactic acid, gelatin, polycaprolactone, or lignin are prepared and plasticized with glycerol or sorbitol to form biofilms with various features. Turkey being the most important hazel nut producer in the world can not utilize hazel nut shells efficiently. In this study we extracted lignin from shells and investigated the utility of hazel nut lignin as a potential additive in starch bio-films. The structural characterization of hazel nut lignin was performed by employing UV and Fourier Transform Infrared (FTIR). After validating the spectrum of hazel nut lignin with pure lignin, extracted lignin content was determined. Lignin was blended with corn starch in different compositions to obtain biofilms. Mechanical testing such as tensile strength and thermal stability tests by thermal gravimetric analysis (TGA) were performed. Contact angles of the films were measured to determine the hydrofilic properties. Water absorption tests were performed at pH 2.0, pH 4.0 and pH 6.0. vi By blending lignin extracted from a renewable source; hazel nut shells with starch forms smooth and brilliant biofilms and improves the mechanical properties of starch films.