Temmuz - Ağustos 2008 - Ambalaj Sanayicileri Derneği
Transkript
Temmuz - Ağustos 2008 - Ambalaj Sanayicileri Derneği
Dosya Rafael Auras, School of Packaging (Ambalaj Okulu), MSU, Michigan (ANTEC 2007de bildiri olarak sunulmuþtur). Yeþil Ambalajlar Özet Ambalaj malzemeleri, diðer kaplar ve konteynýrlar, ABDdeki katý atýklarýn % 32sini oluþturur. Bu miktarýn yaklaþýk % 65i kaðýt, karton ve ahþap gibi doðal malzemelerin iþlenmesiyle elde edilir. Geri kalanýný ise cam, metal ve plastik malzemeler oluþturur. Cam ve metal çok miktardadýr. Bunun tersine plastikler daha çok bir gün tükeneceðine inanýlan petrol kaynaklarýndan elde edilir. Bu nedenle, biyobazlý kaynaklardan elde edilen ve petrole baðýmlýlýðý azaltacaðý tahmin edilen biyopolimer üretimine büyük ilgi vardýr. Bu makalede biyopolimerlerin geliþtirilmesi ve ambalaj uygulamalarýnda kullanýlmasý konusunda genel bilgi verilmekte ve bunlarýn sürdürülebilirliði incelenmektedir. Bu malzemelerin beþikten beþiðe bir analizi yapýlmakta ve mevcut yönetmelikleri sunulmaktadýr. 1. Giriþ 2005 yýlýnda, ABDde belediyelerde üretilen katý atýk miktarý 245,7 milyon tona ulaþtý ve bunlarýn % 54ü de çöp dolum sahalarýna gitti (Þekil 1a). 24 Ambalaj Bülteni Temmuz / Aðustos 2008 Konteynýrlar ve ambalaj o yýlki toplam belediye katý atýk miktarýnýn % 31ini oluþturuyordu (Þekil 1 b) [1]. Bu deðerler çöp dolum sahasýna giden ambalaj miktarýný azaltmak ve ortadan kaldýrmak için gösterilen büyük çabanýn nedenidir. Bu katý atýklarýn 76 milyon tonunu ambalaj malzemeleri oluþturdu ve bu miktarýn % 14ü cam, % 3ü çelik , % 2,5u alüminyum, % 51i kaðýt, karton ve oluklu mukavva, % 18i plastik, % 11i ahþap ve % 0,5i diðer malzemelerdi. Bu malzemelerden camýn % 25i, çeliðin %63,5i, alüminyumun % 36sý, kaðýt, karton ve oluklu mukavvanýn % 58i, plastiðin % 10u ve ahþabýn % 15i geri dönüþüm, yakma ve/veya 250 Milyon ton kompostlama yoluyla geri kazanýldý [1]. Ambalajda sýkça kullanýlan malzemelerin çoðu geri dönüþüm yoluyla verimli biçimde geri kazanýlabilir. Örneðin 2005 yýlýnda, oluklu mukavva kutularýn geri kazanma oraný çok yüksekti (% 71) [1]. Ancak, evlere giren birçok ambalaj malzemesinin fiziksel olarak geri dönüþtürülmesi veya geri kazanýlmasý pek kolay olmadý. Bu nedenle, bunlar çöp dolum sahalarýna gitti. Örneðin, 2005 yýlýnda polimerlerin geri kazanma oraný % 10dan azdý [1]. Çöp dolum sahalarý büyük bir alan kapladýðý ve sera gazý ile kirletici madde oluþumuna yol açtýðý için, tekrar kullanma, geri dönüþtürme ve/veya kompostlama gibi geri kazanma metotlarý, 250 (a) 200 200 150 150 100 100 50 50 0 (b) 0 1960 1970 1980 1990 Yýl 1995 Toplam Üretim Çöp Gömme Yakma Geri Dönüþüm Kompostlama 2000 2005 1960 1970 1980 1990 Yýl 1995 2000 2005 Diðer Atýklar Depolama Gýda Atýklarý Konteynýrlar ve Ambalaj Dayanýklý Olmayan Mallar Dayanýklý Mallar Þekil 1. a) Üretme, malzemeyi geri kazanma, kompostlama, yakarak enerjiyi geri kazanma, ve katý atýk miktarý (1960-2005, ABD); b) Belediye atýklarýndan (katý atýk) üretilen ürünler, 1960 - 2005, EPA (2006)dan alýntý [1] çöpe giden ambalaj atýklarýný azaltmanýn bir yolu olarak teþvik edilmektedir. Ambalajlar yüzyýllardýr kaðýt, karton, oluklu mukavva ve ahþap gibi malzemelerden yapýlýyordu. Son yüzyýlda, polimerler icat edildikten sonra, bu malzemeler ambalaj uygulamalarýnda giderek daha çok kullanýlmaya baþlandý. Polimerlerin diðer geleneksel ambalaj malzemelerine göre hafiflik, deðiþken bariyer özellikleri, baskýya uygunluk, yapýþabilirlik ve iþlenme kolaylýðý gibi birçok avantajlarý bulunur. Ancak bunlarýn yenilenemeyen kaynaklardan elde ediliyor olmalarý ve üzerinde kontamine olduðu zaman geri dönüþümünün zorlaþmasý gibi sakýncalarý da vardýr. Bu dezavantajlar nedeniyle, yenilenebilen kaynaklardan elde edilen ve kompostlanabilmeleri (uygun sýcaklýk ve nemde, toprakta çözünebilmeleriçürütülebilmeleri) nedeniyle maksimum düzeyde yararlanabileceðimiz polimerlerin kullanýlýp üretilmesi yolundaki teþvikler artmaktadýr. Her ne kadar plastik dahil kimyasallarýn üretilmesi için toplam petrol tüketiminin sadece %4 6sý gerekiyorsa da, bu tür polimerlerin üretilmesi sonucunda petrol tüketimi de azalabilir [2]. Parikka [3] mevcut sürdürülebilir global biyokütle enerji potansiyelinin yýlda yaklaþýk 1020 jul olduðunu ve bunun da yaklaþýk % 40ýnýn kullanýldýðýný bildirmiþtir. Bitkiler, yosunlar ve bazý bakteriler (örneðin fotoototroflar) enerji olarak güneþ ýþýðýný kullanýp anorganik karbonu organik karbona baðlar. 106 yýl gibi süreler boyunca bu organik madde fosilleþerek petrol, doðal kömür ve gaz haline gelir. Toplum bu yenilenemeyen kaynaklarý tüketerek yakýt, kimyasal madde ve polimer üretir ve bu karbonu yaklaþýk 10 yýl gibi bir süre içinde atmosfere salar (bkz Þekil 2) [4]. Narayan (2005) [4] bu kez tutulan ve salýverilen karbon arasýndaki dengesizliðin kinetik bir soruna yol açtýðý sonucuna varmýþtýr. Ayrýca bu sorunun yakýt, kimyasal ve polimer imal ederken hammadde olarak tahýl ya da biyokütle gibi yenilenebilen kaynaklar kullanýlarak çözülebileceðini iddia etmiþtir. Bu nedenle, yaklaþýk 10 yýllýk karbon tutulma oraný kinetik dengesizliði çözer. Son olarak, biyokütlenin etkili yönetilmesi (tüketilenden daha faza biyokütle ekilmesi) halinde kinetik dengesizliðin ters çevrilebileceðini ve salýverilenden daha fazla CO2yi tutmaya baþlayabileceðimizi belirtti. Bu yönde ilerlemek istiyorsak bazý endiþeleri gidermemiz gerekir. Öncelikle, yenilenemeyen yakýt tüketiminin yerini almaya yetecek kadar biyokütle yoktur; örneðin, 2005 yýlýnda üretilen toplam etanol (4 milyar galon) ayný yýl ABDde kullanýlan 140 milyar galon benzinin sadece % 3ünün yerini alabilir [5]. Bu nedenle, katma deðeri daha yüksek olan ürünler için daha fazla biyokütle kullanýlmasýný saðlamalýyýz. Ýkincisi, mahsul yetiþtirmek bitki ilaçlarýnýn ve haþere ilaçlarýnýn daha yaygýn kullanýlmasýný gerektirirken toprak erozyonuna da neden olur. Bu nedenle, türev ürünleri elde etmek için selüloz, linin ve yarýselüloz madde kullanýlmasý gibi daha sürdürülebilir bir yaklaþým benimsenmelidir [6]. Üçüncüsü, geleneksel malzemeler yerine biyobazlý olanlarý koymadan önce her biyokütle alternatifi için bir yaþam döngüsü deðerlendirmesi yapýlmalýdýr. Bu makalede biyopolimerlerin geliþtirilmesi ve ambalaj uygulamalarýnda kullanýlmasý konusunda genel bilgi verilmekte ve bunlarýn sürdürülebilirliði incelenmektedir. 2. Biyolojik Esaslý Malzemelerin Üretimi Biyobazlý malzemelerin üretimi ve geliþtirilmesinin merkezinde biyobazlý polimer üretmek ve bu polimerleri tekrar elde etme amaçlý temel kimyasal bileþikleri elde etmek için hammadde olarak kullanýlan niþasta, soya proteini ve selüloz vardýr. Þekil 3te niþasta ve selülozdan elde edilen biyobazlý polimer üretimine yönelik beþikten beþiðe bir yaklaþým görülmektedir. Bazý bakteri türlerinin içinde meydana gelen reaksiyon yoluyla polyester üretme metodu biyopolimer üretimine de uyarlanmýþtýr. Þekil 3. Yenilenebilen kaynaklardan elde edilen biyobazlý malzemelerin üretiminin, tüketiminin ve bertarafýnýn beþikten beþiðe sunumu ABD Enerji Bakanlýðýnýn Üretilen biyokütleden elde edilen katma deðerli kimyasallar baþlýklý 2004 raporunda, biyolojik veya kimyasal dönüþtürme yoluyla þekerden üretilebilen yapýtaþý niteliðinde on iki kimyasal tespit edilmiþtir (1,4 diacid, 2,5 furan, 3 hydroxy, aspartic, glucaric, glutamic, itaconic, ve levulinic acid, 3hydroxybutyrolactone, glycerol, sorbitol, xylitol) [7]. Bu temel kimyasal yapýtaþlarýnýn çoðu sekonder kimyasallara veya türev ailelerine Þekil 2. Organik maddenin fosilleþme ve tüketilme oranýný gösteren global karbon döngüsü Ambalaj Bülteni Temmuz / Aðustos 2008 25 Dosya dönüþtürülerek biyo-monomerler elde edilip biyobazlý polimerler üretilebilir. Biyobazlý kaynaklardan elde edilen ana biyomalzemelerin bir þemasý Þekil 4 a)da ve yenilenebilen biyobesin stoklarýndan elde edilen ana biyomonomerlerin bir þemasý da Þekil 4 b)dedir [4, 8]. Biyolojik esaslý Doðrudan biyokütleden elde edilen Polysakkaritler Niþasta, patates, mýsýr, pirinç,buðday,vb. Proteinler Biyotürevli monomerlerden sentezlenen Doðrudan organizmalar tarafýndan üretilen PLA PHA Diðer polyesterler Bakteriyel selüloz Lipitler Hayvanlar, kasein, kolajen, jelatin Dallanmýþ tri-gliseritler Bitkiler, zein, soya, gluten Selüloz, pamuk, ahþap, vb. Xantham, curdian, pullan Sakýzlar, çiçek özleri, vb. Kitin (Chitin) Þekil 4. a) Doðrudan biyokütleden elde edilen biyobazlý polimerler Polyesterler PLA, laktik asit PHA, Bakteriyel selüloz, vb. Yýllýk yenilenebilen biyomalzeme Biyomonomerler Bitkisel yaðlar 26 Ambalaj Bülteni Temmuz / Aðustos 2008 Polyesterler, poliamidler EG, PG, diðer kimyasallar Yapýþtýrýcýlar Þekil 4. b) Biyomalzeme üretmek için biyobazlý ürünlerin dönüþümü Mürekkepler 4500 4000 Modül, MPa 2500 Tm,°C PS 2000 PETS 1500 PP PBS 500 0 PCL 0 100 200 LDPE Ecoflex 300 400 500 600 700 800 Kopma anýna kadar ki uzamasý (%) 900 1000 (b) 250 150 100 50 PTFE Nylon 6,6 300 200 PS PP Polyolefins Polyester amides Aliphatic copolyester mcI-PHA PET PVDC PP PHB/V Ecoflex PLA PC 0 25 50 PLA PVC 10 PVDC 1 0.1 PET PET met EVOH, 44% EVOH, 38% EVOH, 42% Sleel Aluminum Glass 0.1 1 10 Cellulose 100 1000 Su buharý geçirgenliði g/m 2.gün @ 23°C, 85% r.h PS PMMA PCL 0 -150 -125 -100 -75 -50 -25 100 00.1 0.01 400 350 HDPE -2 PLA 3000 LDPE 1000 -1 PET Oksijen geçirgenliði cm (STP). m .d .bar -1 3500 10000 (a) PHB 1000 PLA ambalaj uygulamalarýnda kullanýlan baþlýca ticari biyolojik esaslý polimer olmakla beraber, PLAnýn diðer ambalaj uygulamalarýnda da kullanýlmasýnýn en büyük sakýncasý yük altýnda eðilme sýcaklýðý düþük olmasý (< 55ºC) ve oksijen ve su bariyer özelliklerinin zayýf olmasýdýr [11] (Þekil 5 b ve 6). PCL ve Ecoflex çöp torbalarýnda ve uzamanýn en önemli gerekliliklerden biri olduðu filmlerin üretiminde kullanýlmaktadýr [12]. Þeker makromerler 3 3. Biyomalzemelerin Özellikleri Niþasta bazlý polimerler, poli(laktik asit)PLA, poli(kaprolakton)-PCL ve poli(hidroksibütirat)-PHB gibi biyopolimerler gýda, ilaç ve tüketim ürünleri ambalajýnda giderek daha çok kullanýlýyor. Þekil 5 a)da ambalajlama amaçlý piyasaya sürülen petrol ve biyobazlý çokça kullanýlan polimerlerin kopma anýndaki uzamasýnýn bir fonksiyonu olarak elastik modülü (E) görülmektedir. PLAnýn elastik modülü PS ve PHBye daha yakýn olduðu için bu polimer taze ürünler için ambalajlar, bardaklar, dondurma ve salata kaplarý, ikincil ambalaj ve laminasyon filmleri ile blister ambalaj gibi kýsa raf ömrü olan gýda ambalajý uygulamalarýnda petrol bazlý polimerlerin yerini almaya çok uygundur [9, 10]. 75 100 125 150 Þekil 6. Petrol ve biyobazlý ana polimerlerde oksijen ve su buharý geçirgenliði oraný (çelik, alüminyum ve cam dahil) Tg,°C Þekil 5. a) Petrol ve biyobazlý ana polimerlerde elastik modülüne karþýlýk kopma anýndaki uzama; b) Petrol ve biyobazlý ana polimerlerde erime sýcaklýðý ve cam geçiþ sýcaklýðý Devamý 28. sayfada > Dosya 28 Ambalaj Bülteni Temmuz / Aðustos 2008 süreci görülmektedir (58ºC & % 60 RH-baðýl nem) [14]. Doðada ayrýþabilen polimerlerin omurgasýnda genellikle hidroliz olabilen ester, amid ya da karbonat baðlarý bulunur. Hidroliz olabilen bu iþlevsel gruplarýn varlýðý doðada ayrýþmaya yatkýnlýðý arttýrýr. Doðada ayrýþmayý etkileyen diðer faktörler arasýnda kristallik, molekül aðýrlýðý ve kopolimerlerde kopolimer bileþimi sayýlabilir [15]. ve bunlarýn diðer standartlara uygun o l u p o l m a d ý ð ý b a þ k a ye rd e anlatýlmaktadýr [15]. Ayrýca, yeni bir ASTM standardý olan D6866da 14C/12C oraný belirlenerek bir polimerdeki biyobazlý içerik miktarý hesaplanmaktadýr çünkü 14C petrol bazlý polimerlerde bulunmaz. 80 70 CS 60 % 100 Mineralizasyon 4. Biyolojik Esaslý Polimerlerin Kompostlanmasý Biyopolimerleri ambalaj için çekici yapan en önemli özelliklerden biri k o m p o s t l a n a b i l i r o l m a l a r ýd ý r. Kompostlama iþlemi, organik malzemelerin ayrýþarak humus adý verilen toprak türü bir madde haline geldiði doðal bir süreçtir. Ayrýþma bakteri, mantar ve aktinomiset dahil mikroorganizmalar tarafýndan saðlanýr. Bu mikroorganizmalarýn gýda kaynaðý organik maddelerdir, bunlar CO2 üretir ve son ürün olarak humusu ortaya çýkarýr. ASTM D6400e göre, kompostlanabilen plastik kompost oluþturma sýrasýnda biyolojik süreçlerle ayrýþan, bilinen diðer çürüyebilen malzemelere benzer oranda karbon dioksit, su, anorganik bileþikler ve biyokütle açýða çýkaran ve geride gözle görülen ya da toksik atýk býrakmayan plastiktir. Bu nedenle, kompostlanabilen bütün plastikler doðada ayrýþabilir ama bunun tersi doðru deðildir. Plastiklerin doðada ayrýþmasý hem bulunduklarý çevreye hem de polimerin kimyasal özelliðine baðlýdýr. Doðada ayrýþma enzimatik bir reaksiyondur; bu nedenle, polimerin kimyasal yapýsý ve baðlarý ile yakýndan ilgilidir. Doðada ayrýþma çok çeþitli mekanizmalarla olabilir. Bilinen mekanizmalardan biri ester gruplarýnýn enzimatik olmayan rastgele zincir bölümlerinin molekül aðýrlýðýnda azalmaya yol açtýðý hidrolizdir. Hidrolizi saðlamak ve ayrýþma sürecini baþlatmak için cam geçiþ sýcaklýðýndan (Tg) daha yüksek sýcaklýklarýn gerekli olduðu PLAda durum böyledir (Þekil 7) [13]. Þekil 8de PLA þiþelerin ticari kompostlama koþullarý altýndaki ayrýþma 50 PLA 40 Þekil 8. 30 gün boyunca çürüme koþullarýna maruz kalmýþ poli(laktik) asitten üretilmiþ þiþeler; 58 ± 5ºC & 60 ± 5%RH (Kale et al 2006 [15]) 30 20 10 0 0 PET 10 20 30 40 50 60 70 80 Zaman, gün Þekil 7. Simülasyonu yapýlmýþ saha atýðý kompostunda PLA, PET, ve mýsýr niþastasýnda 58 ± 2ºCde ve yaklaþýk %55 ± 5 RHde mineralleþme yüzdesi Polimerlerin kompostlama, anaerobik bozunma ve atýk su arýtma gibi farklý ortamlarda biyobozunurluðunun deðerlendirilmesine yönelik ASTM ve ISO standartlarý hazýrlandý. ASTM D6400, 3 aþamadan oluþan bir standarttýr ve laboratuvarda yapýlan kontrollü kompostlama sýrasýnda parçalanma, biyobozunurluk ve karada ve denizde güvenli olma testlerini geçen bir ürünün çürüyebilir olduðunu belirtir. Benzer biçimde, ISO tarafýndan ambalaj için özel olarak hazýrlanan bir standartta (EN 13432) ambalajýn kompostlanabilmesi nitelendirme, biyobozunurluk, parçalanma ve kompost kalitesi ya da ekotoksisite (zehirlilik) açýsýndan deðerlendirilmektedir. Detaylý prosedürler Kompostlanabilen ambalaj etiketleri temin eden bazý belgelendirme sistemleri tüm dünyada kullanýlmaktadýr. Bu belgelendirme sistemleri arasýnda DIN EN 13432yi temel alan DIN CERTCO, EN 13432yi temel alan ve AIB Vincotte (Belçika) tarafýndan hazýrlanan OK Compost, ASTM D6400ü temel alan ve ABD Kompostlama Konseyi tarafýndan hazýrlanan kompostlanabilir ve JIS K6953ü temel alan ve Biyobozunur Plastikler Derneði (Japonya) tarafýndan hazýrlanan GreenPla belgelendirmesi vardýr. Biyobazlý polimerlerle yapýlan LCA (yaþam döngüsü analizi) çalýþmalarýnda çevreye verilen zararýn ve enerji kullanýmýnýn petrol bazlý polimerlere göre genellikle daha düþük olduðu görülmüþtür. Örneðin, niþastadan elde edilen poli(laktik) asit - PLA 0 GJ/ton hammadde enerjisi ve 53 GJ/ton proses enerjisi kullanmaktayken, polietilen teraftalat - PET 39 GJ/ton hammadde Mj/kg 0 PLA 25 50 75 100 125 150 PHA 3.5 3.0 2.9 2.6 2.5 PS 1.8 2.0 PET Amorph 1.5 PP 1.0 Cellophane HIPS 0.5 Nylon 6,6 0.0 Kg. CO2 eq./kg polymer PET PS kg water / kg polymer PLA 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 174 66 50 25 PET PS PLA Þekil 9. a) Çeþitli biyobazlý ve petrol bazlý polimerler üretmek için kullanýlan enerji; b) PET, PS ve PLA reçinelerinde sera gazý emisyonlarýna CO2nin katkýlarý; c) PET, PS ve PLA reçinelerinin imalatý sýrasýnda brüt su kullanýmý (Madival, 2006 [16]) enerjisi ve 38 GJ/ton proses enerjisi kullanýr [16]. Þekil 9 ada farklý biyobazlý ve petrol bazlý polimerlerin reçinelerinden bir kilogram üretmek için tüketilen enerji görülmektedir. Þekil 9 b ve cde ise bir kilogram PET, PS ve PLA reçinesi üretmek için gereken karbon dioksit ve su miktarý görülmektedir [16]. 5. Biyobazlý Polimerlerin Geleceði Biyopolimerler için geri dönüþüm enerji açýsýndan kompostlamaya göre daha elveriþli olmakla beraber, ayýrma ve temizleme gerekliliði sebebiyle pratik olmayabilir. Kompostlama buna uygun bir alternatiftir. Þu anda, bu malzemelerin toplanmasý ve kompostlanmasý için bir Referanslar 1) Municipal Solid Waste in the United States, 2005 Facts and Figures. 2005, Enviromental Protection Agency: Washington, DC. p. 153. 2) Frost, J.W. Industrial Biotechnology, 2005. 1(1): p. 23-24. 3) Parika, M. Biomass and Bioenergy, 2004. 27(6): p. 613. 4) Narayan, R. American Chemical Society. 2005. San Diego. 5) Ewal, M. Fact Sheet: Ethanol Biorefineries. 2006 7/4/2006 [cited 11/20/2006; Available from: Energy Justice.net. 6) Ragauskas, A.J., et al. Science, 2006. 311: p. 484-489. sistem geliþmiþ deðildir; bu nedenle, bunlarýn en önemli faydasý yüksek yakýt fiyatlarý bakýmýndan yeþil ve çevre dostu pazarlamadýr. Bu iddialarýn riskli noktasý ise sürdürülebilir bir ambalaj çözümü üretmek yerine yeni bir ambalaj atýðý sorunu doðurmuþ olmamýzdýr. Bu malzemelerin beþikten beþiðe yaþamýnýn tam olarak anlaþýlmasý sorununu gerçekten çözmek istiyorsak çürüyebilen ambalajlar deðerli bir alternatif olabilir [15]. Mevcut gýda, dýþký vb kompostlama tesislerine kompostlanabilen polimerlerin sokulmasý çözüm getiren bir yaklaþým olabilir. Avrupa ülkeleri içerisinde Almanya, bu giriþime önayak olarak bu yeni malzemelerin kabul edilmesinden tam olarak yararlanabilecek bir konum elde etmiþtir. 7) Werpy, T. and G. Petersen, Top Value Added Chemicals from Biomass. Volume I- Results of Screening for Potential Candidates from Sugars and Synthesis Gas. 2004, Pacific Northwest National Laboratory. p. 66. 8) Weber, C.J., Biobased Packaging Materials for the Food Industry. 2000, The Royal Veterinary and Agricultural University: Frederiksberg, Denmark. p. 135. 9) Auras, R., et al. Journal of Plastic Film and Sheeting, 2003. 19(02): p. 123-135. 10) Auras, R., J.J. Singh, and S.P. Singh. Journal of Testing and Evaluation, Forthcoming 2006. 11) Auras, R., B. Harte, and S. Selke. Macromolecular Bioscience, 2004. 4: p. 835864. 12) Orhan, Y., J. Hrenovic, and H. Büyükgüngör. Acta Chim. Slov., 2004. 51: p. 579-588. 13) Kijchavengkul, T., et al. Polymer Testing, 2006. 25(8): p. 1006. 14) Kale, G., R. Auras, and P. Singh. Journal of Polymers and the Environment, 2006. 15) Kale, G., et al. Macromolecular Bioscience, Forthcoming 2007. 16) Madival, S., S.P. Singh, and R. Auras. IAPRI, 2006. Tokio, Japan. 6. Özet Ambalajda biyolojik esaslý polimerlerin kullanýlmasý, beþikten beþiðe yaklaþýmýyla bu biyopolimerleri kullanmanýn yenilenemeyen kaynaklarý kullanmaktan daha sürdürülebilir olduðu uygun alternatifler bulma amaçlý AR&GE çalýþmalarýnýn artmasýna baðlýdýr. Ayrýca endüstrinin, kamunun ve tüketicilerin bu alternatifi teþvik edip kucaklamasý þartýyla, kompostlama biyobazlý ambalaj atýklarýnýn bertaraf edilmesinde önde gelen metotlardan biri olabilir. Ambalaj Bülteni Temmuz / Aðustos 2008 29 Dosya Hazýrlayan: Aslýhan Arýkan, Araþtýrma Uzmaný, Ambalaj Sanayicileri Derneði Kaynak: WRAP - Atýk ve Kaynaklar Eylem Programý Teneke Ambalajda Aðýrlýðý Azaltma ve Maliyeti Düþürme Çalýþmalarý Teneke kutular için daha ince ve hafif kutu kapaklarý kullanýlýrsa maliyetler düþebilir, enerji kullanýmý azalabilir ve emisyonlar hafifleyerek ürün kalitesini bozmaksýzýn yatýrýmdan hýzla kar saðlanabilir. Konserve gýda imalatýnda ambalaj önemli bir maliyet kalemidir. Enerji ve malzeme fiyatlarý yükselmeye devam ettikçe bu maliyetlerin düþürülmesi daha da önem kazanýr. Dahasý, bazý geliþmiþ ülkelerde gýda imalatçýlarý ve perakendeciler, kullanýlan ambalaj miktarýný azaltma konusunda giderek artan baský altýndadýrlar. Ýngilterede konserve gýda ve evcil hayvan besini endüstrisi 3,7 milyar sterlin tutarýndadýr ve her yýl yaklaþýk beþ milyar kutu satýlmaktadýr. Bunlarýn % 50den fazlasý2,5 milyar Ýngilterede üretilmektedir ve aðýrlýkça toplam 132.500 tona denk gelmektedir. Ýngilterede teneke kutu kapaklarýnýn hafifletilmesi sayesinde saðlanacak olan enerji, malzeme ve maliyet tasarrufunun oldukça fazla olduðu bildirilmektedir. WRAP (Atýk ve Kaynaklar Eylem Programý), perakendeciler ve onlarýn tedarik zincirleri ile birlikte çalýþarak ambalajý optimum hale getirmektedir. Gýda üreticisi Heinz, kutu kapaðý tedarikçisi Impress ve çelik tedarikçisi Corus ile beraber çalýþan WRAP kendi Yenilik Fonundan aldýðý maddi kaynaðý kutularda kullanýlan malzeme miktarýný azaltmada kullanmýþ. Bu araþtýrmanýn sonuçlarý, aþaðýdaki yazýda sizlerle paylaþýlmaktadýr. Yeni kutu kapaklarý, Heinzýn Lancashiredeki Kitt Green tesisinde denendi. Burasý yýlda bir milyardan fazla teneke kutu üreten Avrupanýn en büyük 30 Ambalaj Bülteni Temmuz / Aðustos 2008 gýda iþleme sanayi bölgesi olarak da biliniyor. Sadece 0,18 mm kalýnlýðýndaki bu yeni kapak, yine piyasadaki en incesi olarak bilinen önceki Heinz kapaklarýndan da % 10 daha ince. Bu yeni kutu kapaklarý Ýngilteredeki süpermarket raflarýnda yerini aldý. Þimdi kutu gövdesinin aðýrlýðýný azaltmak olan bir sonraki aþamaya geçildi. Rakamlarla aðýrlýk azaltma çalýþmalarý: 404.000 £. Hafif tabanlar kullanarak her yýl Heinz tarafýndan tasarruf edilen miktar. 1.400 ton. Heinzýn sadece Kolay Açýlan Kapaklarý hafifleterek her yýl tasarruf ettiði çelik miktarý. 5 milyar. Her yýl Ýngilterede satýlan yiyecek ve evcil hayvan besini kutusu. 3,7 milyar £. Ýngilteredeki konserve gýda ve evcil hayvan besini pazarlarýnýn deðeri. 44,9 milyon kWh. Ýngilterede satýlan Kolay Açýlan Kapaklý tüm kutularda Sýnýfýnýn En Ýyisi kullanýlsa kutu endüstrisinin tasarruf edebileceði enerji miktarý. 3.780 ton. Ýngilterede Kolay Açýlan Uçlu tüm gýda ve evcil hayvan besini kutularýnda Sýnýfýnýn En Ýyisi hafif kutu kapaklarýna geçilmesi halinde tasarruf edilecek karbon emisyonu miktarý. Bu baþarý hakkýnda konuþan, Heinz (merkez ofis) mühendislik departman müdürü Phil Crompton þöyle diyor: Heinzde kaynak verimliliðini arttýrmaya çalýþýyoruz. Yeni Kolay Açýlan Kapaðýmýzla Sýnýfýnýn En Ýyisi konumuna gelmekten çok mutluyuz. Yeni kapaklarý benimsemenin güçlüklerini teneke kutu endüstrisindeki meslektaþlarýmýzla paylaþarak, diðerlerinin de arkamýzdan geleceðini umuyoruz. Kutu kapaðý tedarikçisi Impress bu projede Heinz ile birlikte çalýþtý. Gýda kutularýný hafifletmek ilk bakýþta sanýldýðý kadar basit bir iþ deðil, diyor Impress teknik direktörü Gerald Sturdy. Yeniliklerden sorumlu ekiplerimiz kutunun saðlamlýðýnýn, görünümünün, hissinin, gücünün ve davranýþýnýn deðiþmeden kalmasýný saðlamak için bazý teknik güçlüklerle savaþmak zorunda kaldý Diye ekliyor. Corus tarafýndan yeni kapaklar için saðlanan çelik iki kez inceltilmiþ özel bir malzeme. Geçmiþte, Kolay Açýlan Kapaklarda genellikle bir kez inceltilmiþ çelik kullanýlmýþ. Yeni ve daha hafif kutu kapaðý deneyerek en az Heinzin mevcut kapaðý kadar iyi performans gösterip göstermeyeceðinden emin olmak gerekliydi. Yeni kapaðýn baþ etmesi gereken bazý güçlükler vardý: kutu kapaðýnýn açýlma özellikleri deðiþmedi, örneðin çekme halkalarý bükülmedi kutunun görünümü ve hissi deðiþmedi ve doldurma, iþleme ve ambalajlama sýrasýndaki kutu performansý deðiþmedi. Hafif kapaklarý üretmek ve bu þekilde tasarruf saðlamak için fazla yatýrým gerekmiyor. Gerekli basit deðiþiklikler þöyle sýralanýyor: hafif ve standart Kolay Açýlan Kapaklar hatlarda birbirinin yerini alamadýðý için, mevcut kapaklara ait malzemeleri kullanýp bitirmek ve yeni kapaklarý sistematik biçimde yerleþtirmek. Projenin deðiþmesi olasýlýðýna karþýlýk bir çeþit beklenmedik durum tedbiri almak önemlidir; yeni kapaklarýn farklý özelliklerini ve boyut farklarýný hesaba katabilmek için kapak besleme sistemlerini ekleyicilere göre deðiþtirmek; hat içi test ekipmanýný yeni kapaðýn boyutlarýna uyacak þekilde deðiþtirmek; ve kutu yapýcýnýn flanþ parçalarýný ve dolum makinesindeki dikiþçinin deðiþen parçalarýný yeni kapaðý ve ona uygun flanþý taþýyacak þekilde deðiþtirmek. Ýþ açýsýndan avantajlarý Yeni kapaklar dört temel maliyet tasarrufu saðlýyor: Daha az çelik gerekiyor; Üreticinin sorumluluk maliyetleri azalýyor; Nakliye maliyeti düþüyor; ve Enerji maliyetleri azalýyor. Heinzýn tasarrufu 0,20 mmden 0,18 mm Kolay Açýlan Kapaða geçmek demek Heinz firmasý için aþaðýdaki tabloda belirtilmiþ olan önemli tasarruflarda bulunmasý anlamýna geliyor. maliyet tasarrufunun genel olarak kapak maliyetlerinin yüzde üçü ile dördü mertebesinde olacaðý tahmin ediliyor. Temel bilgiler WRAP ile Heinz birlikte çalýþarak teneke kutular için yeni ve aðýrlýðý azaltýlmýþ Kolay Açýlan Kapaklarý denedi. Bu kapak, hem iki hem de üç parçalý 73 mm çaplý kutularda kullanýlmaya uygun. Yeni hafif kutular her yýl bir milyardan fazla kutunun üretildiði Heinzýn Kitt Green tesisinde denendi. Bu yeni kapak sadece 0,18 mm kalýnlýðýnda. Corusun çift haddelenmiþ çeliði kullanýlarak Impress tarafýndan tasarlanýp üretildi. Bu yeni kutu kapaðý, üretici sorumluluðu ve lojistik bakýmýndan maliyetten tasarruf saðlýyor. Bu yeni kutu kapaðý, Ýngilterede, Metal Ambalaj Ýmalatçýlarý Derneðinin Metalin En Ýyisi Ödüllerinde teknik yenilik alanýnda altýn madalya aldý. Ýngiltere Ambalaj Ödüllerinde de son derece övüldü. Yeni ve daha hafif kutu kapaðýnýn performansý önceki kapaðýn standardý ile ayný. Aðýrlýðý azaltýp kaynaklardan tasarruf etme Aþaðýdaki tabloda ortalama 0,21 mmlik kapaklardan Sýnýfýnýn En Ýyisi 0,18 mm kapaklara geçiþin olasý yararlarý gösterilmektedir: Bir milyon kutuda Yýllýk Tasarruf Çelik Ýþletme maliyeti Karbon emisyonu 1.400 ton 404.000 £ 585 ton Ýngilteredeki Kolay Açýlan Kapaklarýn kalýnlýðý 0,23mmye kadar çýkabiliyor. Bu nedenle diðer imalatçýlar nispeten daha fazla tasarruf yapabilir. Yeni kapaðýn Çelikten tasarruf Karbon emisyonundaki azalma Enerji tasarrufu teslimat yapýlmasý demektir; Ýçinde yeni kapaklý dolu kutular bulunan her kamyonun aðýrlýðý 83 kg daha azalýr ve bu da yakýt verimliliðini arttýrýr; ve Ýngilterenin en büyük 13 marketinin tamamý Courtauld Taahhüdü (perakendeciler ile WRAP arasýnda, atýklarýn azaltýlmasýna yönelik bir anlaþmadýr) kapsamýnda ambalajý azaltmak için WRAP ile çalýþmaya baþlamýþtýr. Bu nedenle aðýrlýðý azaltma iþlemi tedarikçilere perakendeciler karþýsýnda daha güçlü bir konum saðlar. Ayrýca, tüketicilerin ambalajla ilgili meseleler konusundaki bilinci giderek artmaktadýr. Ýmalatçýlar ambalajýn optimize edilmesi konusunda ilk adýmý atarak tüketicilerin kaygýlarýný anladýklarýný ve sosyal sorumluluk taþýdýklarýný gösterebilirler. WRAPin Heinz ile yürüttüðü proje, teneke kutu üreticilerine ve dolum tesislerine hafifletmenin iþ açýsýndan gözle görülür avantajlarý olduðunu kanýtlamaktadýr. Küçük deðiþikliklerin, büyük farklar yaratabileceðini gösterir. WRAP, Heinzin Kolay Açýlan Kapaðýn hafifletilmesinde elde ettiði baþarýya ulaþma konusunda diðer teneke kutu üreticilerine ve dolum tesislerine yardýmcý olmaya hazýrdýr. Ayrýca tasarrufu daha da arttýrmak için üç parçalý teneke kutularýn duvar kalýnlýðýný azaltmak üzere Heinz ile beraber çalýþmaktadýr. Heinz kutu projesi ile ilgili detaylý bilgiyi ve tam detaylý bir raporu www.wrap.org.uk/retail den bulabilirsiniz. 2,1 ton 1,35 ton Ýngilteredeki 2,8 milyar iþlenmiþ gýda ve havyan besini kutusu için 5.880 ton 3.780 ton 16.040 kWh 44,9 milyon kWh Hafif kutu uçlarýna geçmenin baþka faydalarý da bulunuyor: Her palete % 18 daha fazla kutu kapaðý konabilir ve bu da daha az Ambalaj Bülteni Temmuz / Aðustos 2008 31