Selüloz ekstraksiyonu ve selüloz temelli biyopolimer kompozitlerin üretimi ve özellikleri
Extraction of the cellulose and cellulose-based biopolymer composites: fabrication and properties
Yazar: HACER TOLGA ÇEVİK
Danışman: DOÇ. DR. BETÜL ÇİÇEK ÖZKAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Çınar ağacı (platanus orientalis) sonbaharda yapraklarını döken, özellikle dünyanın dört bir yanında park ve bahçelerde sıklıkla görülen bir ağaç türüdür. Dökülen yapraklar atık olarak toplanır, genellikle yakılarak bertaraf edilir. Bu yöntem çevre üzerinde olumsuz etkileri olan bir atık yönetimi şeklidir. Organik atıkların doğru kullanımı; temiz, sürdürülebilir ve döngüsel ekonomiye katkı sağlayan doğa dostu malzemelerin üretilmesine olanak sağlar. Sıfır atık ilkesi kapsamında organik bir atık olan çınar ağacı yapraklarının ekstraksiyonu ile selüloz üretilmesi ve elde edilen bu selüloz kullanılarak selüloz temelli biyopolimer kompozitlerin üretilmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda matris olarak selüloz biyopolimeri ve takviye elemanı olarak psyllium bitkisi tohumu jeli kullanılmıştır. Bu çerçevede Fırat Üniversitesi kampüsünde bulunan çınar ağaçlarının dökülen yapraklarından selüloz ekstraksiyonu yapılmış, elde edilen selüloz çeşitli teknikler kullanılarak karakterize edilmiş, psyllium bitkisi tohumunun su içerisinde müsilajı üretilmiş ve bu iki malzemenin kompozitleri hazırlanmıştır. Bu bağlamda öncelikle psyllium müsilajı su kullanılarak hazırlanmış, farklı oranlarda müsilaj kullanılarak çapraz bağlı ve çapraz bağlı olmayan selüloz temelli biyopolimer kompozitler hazırlanmış ve üretim parametreleri optimize edilmiştir. Üretilen kompozitlerin yapısal özellikleri (FTIR, XRD), termal ve morfolojik özellikleri (TGA, SEM) incelenmiştir. Ayrıca üretilen kompozitlerin şişme davranışları ve biyoaktivite özellikleride araştırılmıştır. Üretilen kompozit malzemeler çevre dostu ve sürdürülebilir olma özellikleri ile gıda paketleme ve ileri tıp uygulamaları için gelecek vadetmektedir.

Abstract:
The plane tree (Platanus orientalis) is a deciduous tree commonly found in parks and gardens worldwide. The tree sheds its leaves in autumn, and these fallen leaves are often collected and disposed of through burning, which has detrimental effects on the environment. Utilizing organic waste properly allows for the creating of eco-friendly materials that support a clean, sustainable, and cyclical economy. Following the zero-waste principle, cellulose was extracted from plane tree leaves, considered organic waste, to produce cellulose-based biopolymer composites, with psyllium plant seed gel serving as a supplementary element. To achieve this, cellulose was extracted from fallen plane tree leaves on the campus of Fırat University. The extracted cellulose was characterized using various techniques, while psyllium plant seed gel was produced in water to be used in combination with cellulose for composite preparation. The psyllium mucilage was primarily prepared using water, and different proportions of mucilage were used to prepare cross-linked and non-cross-linked cellulose-based biopolymer composites. Production parameters were optimized throughout this process. The structural (FTIR, XRD), thermal, and morphological (TGA, SEM) properties of the produced composites were thoroughly studied. Additionally, the swelling behaviors and bioactivity properties of the composites were investigated. The resulting composite materials are environmentally friendly sustainable and have promise for food packaging applications and advanced medicine.