Polonya’dan olan Cypriot Synergy Horizon Group‘un bir üyesi olan KraussMaffei Extrusion GmbH, Almanya’nın Laatzen şehrinde, şimdi %100 biyobazlı bir güçlendirilmiş biyoplastik üretme sürecini geliştirdi.
KraussMaffei Extrusion’daki süreç mühendisliği geliştirme ve proje yönetiminden Lars Darnedde, “Bileşim uzmanlığımız ve projemizdeki ortağımızın lignin hazırlama konusundaki benzersiz bilgisi ile PLA matrisine %30’a kadar lignin eklemeyi başardık ve doğal antioksidan kapasitesine/aktivitesine, artırılmış mekanik özelliklere ve kontrollü biyolojik parçalanabilirliğe sahip bir bileşik ürettik.” ifadelerini kullandı.
Synergy Horizon şirket grubu, lignini, genellikle bioetanol endüstrisinin yan ürünü olarak atılan bir biyopolimeri, çeşitli uygulamalar için değerli ürünlere dönüştüren bir süreç olan hidroliz lignin değerlendirmesine odaklanıyor. Güçlü yetenekleri, lignin arıtma, kimyasal modifikasyon ve fonksiyonelleştirme konularını içeriyor. Ligninden elde edilen ürün yelpazeleri, petrol ve gaz çıkarma, pil üretimi, su arıtma, hayvan yemi ve daha birçok alanda kullanılan ürünleri içeriyor.
Atık Üründen Dolgu Malzemesine
Grup üyesi olan Synergy Horizon Poland Sp. z o.o., Poznan’daki Polonya tesisinde, ekstrüdere dolgu malzemesi olarak dozlanabilen akışkan lignin tozu üretimi için son zamanlarda bir süreç geliştirdi. Lignin, Dünya’daki en bol organik malzeme olarak selülozdan sonra ikinci sırada yer alan %100 doğal bir madde. Lignin, lignoselülozik biyokütlelerden çeşitli yöntemlerle çıkarılabilir. Bu yöntemlerden biri, biyoetanol üretimi için biyokütle hidrolizidir ve bu süreç, yan ürün olarak hidroliz lignini üretir. Hidroliz ligninleri, diğer lignin türlerinden ayıran benzersiz özelliklere sahiptir. Dünya genelinde yılda yaklaşık 50 milyon ton lignin üretilmektedir, bu da ahşap işleme ve kağıt-bioetanol endüstrilerinde atık ürün olarak ortaya çıkan lignin miktarını içerir ve bunun %98’i yakılmaktadır. Değerli yenilenebilir biyokaynakla ilgili çeşitli araştırma projeleri zaten mevcuttur, ancak bunun biyopolimer matrisinde dolgu malzemesi olarak kullanılması şu ana kadar benzersizdir. “Ancak, hidroliz lignin işlemek kolay bir görev değil,” diyen Synergy Horizon’un Ar-Ge başkanı Alexander Gonchar, şirketinin yoğun geliştirme çalışmaları sayesinde artık lignin tozu üretimi için ticari bir üretim hattına sahip olduğu konusunda gurur duymaktadır.
Başarılı süreç optimizasyonu: KraussMaffei, PLA Matrisine %30’a Kadar Lignin Entegre Ediyor
KraussMaffei, Laatzen tesisindeki yeni kurulan teknik merkezinde doğal hammaddenin PLA matrisine entegrasyonunu başarıyla gösterdi. Hem laboratuvar ekstruder olan ZE Blue Power 28 hem de küçük ölçekli üretim karıştırıcısı olan ZE Blue Power 42, %30’a kadar lignini entegre etmeyi başardı. “Vidalı konfigürasyonu lignine özel olarak ağır hassas karıştırma elemanlarıyla uyarladık, maksimum 160°C’de düşük bir sıcaklıkta çalışıyoruz ve hem 6 D uzunluğunda dolum bölgesini hem de yan boşaltma işlemi kullanıyoruz,” diyerek Lars Darnedde, süreç konfigürasyonu hakkında bir içgörü sağlıyor. ZE BluePower jenerasyonu, optimum Da/di değeri olan 1.65 ile tüm bu imkanları “hazır” olarak sunuyor ve bu nedenle bu kesme ve sıcaklık hassasiyetine sahip polimerleri işlemek için mükemmel bir şekilde uygundur.
Bileşen ekstruderinin işleme düzenlemesi ve Synergy Horizon’daki lignin hazırlığı hem kapsamlı mekanik testlerle onaylandı. Saf PLA’ya kıyasla, lignin takviyesi esneklik ve çekme modülünü yaklaşık %30 artırabilir. Bu özellik, malzemenin yük altında şeklini korumak için yeterince sert olması gereken ambalaj uygulamalarında kullanışlı olabilir. Ayrıca, lignin eklemesi, özellikle gıda paketleme uygulamalarında, gıdanın oksidasyonunu önlemeye ve radikal oksidasyonu inhibe ederek off-tatlar, kokular veya toksik bileşiklerin oluşumunu engelleyerek kalite ve güvenliğini korumaya yardımcı olan yeterli bir antioksidan kapasite sağlar. Ayrıca, lignin içeren biyobileşik, diğer lignin türlerinin aksine kokusuzdur, bu da onu gıda paketleme için daha uygun hale getirir. Antioksidan özelliklere sahip yeni bir bileşik, özellikle oksidatif bozulmadan korumak için tarımsal amaçlar için biyobozunur plastiklere, örneğin malç filmlerine, uygulanabilir. Saf PLA’nın belirli enzimlere ve endüstriyel koşullara bağlı olarak sınırlı biyolojik parçalanabilirliğe sahip olduğu bir gerçekken, lignin içeren PLA biyobileşikleri, 99 gün içinde %90’dan fazla biyolojik parçalanma oranı ile gelişmiş biyolojik parçalanma özellikleri sergiler.
