Nanokristal selüloz katkılı biyobozunur kompozitlerin sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of nanocrystalline cellulose doped biodegradable composites
Yazar: CEMRE SU ZÜBERİ
Danışman: DOÇ. DR. CEYDA BİLGİÇ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, dolgu maddesi olarak karpuz kabuğu albedosu, salatalık kabuğu ve biber sapı olmak üzere üç farklı biyokütle kaynağından elde edilen nanokristal selüloz (NCC), biyobozunur bir polimer olan kitosan matrisine eklenmiş ve nanokompozitler hazırlanmıştır. NCC'lerin eldesi için öncelikle biyokütle atıklarından selüloz ekstraksiyonu gerçekleştirilmiştir. Ardından elde edilen selülozlara bir dizi işlem uygulanarak NCC'ye dönüştürülmüştür. Elde edilen NCC'ler, kütlece %5 oranında, çözelti döküm yöntemiyle kitosana eklenerek nanokompozitler hazırlanmıştır. Bu çalışmanın amacı, geleneksel kompozitlere göre daha az miktarlarda dolgu malzemesi kullanarak, daha çevreci, daha üstün özelliklere sahip yeni malzemeler elde etmektir. Çalışmanın son aşamasında; Ters Gaz Kromatografisi (TGK), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Termogravimetrik Analiz (TGA), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve X Işını kırınım dağılımı (XRD), yöntemleri ile doğal biyokütlelerin (karpuz kabuğu albedosu, salatalık kabuğu, biber sapı), bu biyokütleler kullanılarak elde edilen NCC'lerin ve sentezlenen nanokompozitlerin, yüzey ve morfolojik karakterizasyonu gerçekleştirilmiş, kimyasal yapıları ve termal davranışları incelenmiştir.
Yapılan analizler sonucunda, üç farklı tarımsal atıktan elde edilen nanoselülozların, nanokompozit üretiminde dolgu maddesi olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Çevresel açıdan risk oluşturmayan, insan sağlığına zararı bulunmayan ve biyobozunur özellikteki kompozit hibrit malzemelerin, gıda ambalajı ve gıda kaplama gibi alanlarda geleneksel polimerlere alternatif olarak kullanılma potansiyellerinin bulunduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis study, nanocrystalline cellulose (NCC) obtained from three different biomass sources, namely watermelon peel albedo, cucumber peel and pepper stalk, was added to the chitosan matrix, a biodegradable polymer, and nanocomposites were prepared. To obtain NCCs, cellulose was first extracted from biomass waste. Then, the obtained celluloses were converted into NCC by applying some processes. Nanocomposites were prepared by adding 5% of the obtained NCCs to chitosan by combining the solutions. The aim of this study is to obtain new materials that are more environmentally friendly and have superior properties by using smaller amounts of filling material compared to traditional composites. In the final stage of the study; NCC' obtained by Inverse Gas Chromatography (IGC), Transmission Electron Microscope (TEM), Scanning Electron Microscope (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-Ray Diffraction dispersion (XRD) methods. Surface and morphological characterization of natural biomass, nanocomposites and synthesized nanocomposites were carried out and chemical structures and thermal behaviors were examined.
As a result of the analysis, it was concluded that nanocelluloses obtained from three different agricultural wastes can be used as fillers in the production of hybrid nanocomposites. It has been determined that composite hybrid materials, which do not pose an environmental risk, do not harm human health and are biodegradable, have the potential to be used as an alternative to traditional polymers in areas such as food packaging and food coating.