15 Şubat 2025
Ambalaj endüstrisi, çevresel ayak izini sorumlu bir şekilde nasıl azaltabilir? Malzeme bilimi yenilikçi fikirlerle dolup taşıyor.
En büyük bilimsel buluşların bazıları ekip çalışmaları sonucunda ortaya çıkıyor. Yiyecek ve içecek paketlemesi alanı iş birliğine dayalı birçok yenilik fırsatı içeriyor. Sürdürülebilirlik, malzeme geliştirme ve gıda güvenliği gibi temel sektörler arasında köprü kuran paketleme sektörü, yiyecek ve içeceklerin güvenliğini sağlarken ambalajların karbon ayak izini azaltmaya ve geri dönüşüm potansiyelini artırmaya yönelik büyük ilerlemeler kaydetti. Ancak yenilik yapılacak çok daha fazla alan var.
Tetra Pak Malzeme ve Paketlemeden Sorumlu Başkan Yardımcısı Sn. Joakim Tuvesson "En son teknolojiyi ve yeni malzemeleri keşfetmek için çeşitli alanlarda önde gelen bilim insanları ve araştırmacılarla iş birliği yapıyoruz. Böylece karton ambalajlarımızı dünyanın en sürdürülebilir
gıda ambalajları1 olacak şekilde geliştirmeye devam edebiliyoruz." diye açıklıyor.
Geleceğin yenilikleri için geçmişten öğrenmek
Malzeme bilimi son yüzyılda büyük ilerlemeler kaydetti. Malzemelerin kullanım potansiyeliyle ilgili kavrayışımız, on yıllar öncesine kıyasla çok çok ötede ve bu, araştırmacılar için geniş ve kapsamlı bir fırsat alanı sunuyor.
Lund Üniversitesi Biyoteknoloji Profesörü Sn. Rajni Hatti-Kaul "3,30 metre yüksekliğe ulaşmak için ceviz ağacından bir sırık kullanan 1896 Olimpiyatları'nın altın madalyalı sırıkla atlamacısı Bill Hoyt'u düşünün." diyor ve ekliyor: "130 yıl önce etkileyici olsa da fiberglas ve karbon sırıklar kullanarak 6 metrenin üzerine çıkan günümüz sporcularının yanında sönük kalıyor!"
"Bir paketleme çözümünde ne kadar çok yenilenebilir ve geri dönüştürülebilir malzeme kullanılırsa, çevresel ayak izi o kadar küçük olur."
Ancak malzeme teknolojisindeki bu ilerlemelerin dezavantajları da var. Küresel ölçekte, başta fosil yakıt bazlı kaynaklardan elde edilen plastikler olmak üzere modern malzemelerle ilişkili acil çevresel zorluklarla karşı karşıyayız. Şu anda küresel sera gazı emisyonlarının yaklaşık %4'üne katkıda bulunan bu malzemeler, yenilenebilir olmayan kaynaklardır.
Bir gecede yeni bir malzeme yaratamazsınız
Neyse ki bu ikilem, yenilikçi malzeme araştırmacılarından oluşan bir nesle başka yerlerde fırsat aramaları için ilham verdi. Kalite ve hijyen standartlarını korumanın tartışılmaz önceliğinin ötesinde, paketleme bağlamında iki özellik son derede önemlidir: yenilenebilirlik ve geri dönüştürülebilirlik. Bir paketleme çözümünde ne kadar çok yenilenebilir ve geri dönüştürülebilir malzeme kullanılırsa, çevresel ayak izi o kadar küçük olur.
Ancak gıda güvenliğinden ödün vermeden daha sürdürülebilir paketleme çözümleri geliştirebilmek için kararlı olmanız gerekir; çünkü yeni malzemelerin ve teknolojilerin geliştirilmesi söz konusu olduğunda genellikle 20 yıla kadar uzayabilen bir süreç vardır. Örneğin Velcro'nun araştırılması ve geliştirilmesi 10 yıl sürmüştü.
Daha yenilenebilir malzemelere doğru bir geçiş
Bir ambalajın karbon ayak izinin minimum seviyeye düşürülmesi, ambalajı oluşturan malzemeler ve bunların tedarik edilme yöntemlerinden başlıyor. Sektör, çevreye daha az zarar veren fosil yakıt bazlı malzemelere alternatifler geliştirme yolunda hızla ilerliyor.
Profesör Hatti-Kaul "Daha yeni yeni ilk adımlarımızı atıyoruz, ancak bir örnek vermek gerekirse, çevre dostu kimya ve mikroorganizmaların metabolik mühendisliğinden yararlanılarak oluşturulabilecek bitki bazlı polimerlerde muazzam bir potansiyel bulunuyor." diyor. "Bu yöntemler, plastiklerde kullanılabilen yapı taşlarının üretilmesine olanak tanıyor ve fosil bazlı malzemelere karşı çok güçlü ve uygulanabilir bir alternatif sunuyor."
"Yeni malzeme ve teknolojilerin geliştirilmesi söz konusu olduğunda genellikle 20 yıla varan bir hazırlık süreci oluyor."
Tetra Pak, kapaklarda ve ambalaj malzemesi kaplamalarında bitki bazlı polimerler kullanmanın yanı sıra, geleneksel aseptik kartonlarda kullanılan alüminyum folyo tabakasına alternatif olarak kağıt bazlı bir bariyer geliştirerek bu alanda önemli bir ilerleme kaydetti. Ve gelecek umut vadediyor: Yeni malzemelere yönelik ar-ge çalışmaları, polimer üretiminde ve sürdürülebilir geri dönüşümde sistemsel bir değişimin önünü açıyor.
Profesör Hatti-Kaul "Yeni üretim teknikleri ve süreçleri sayesinde, araştırmacılar fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltmaya yardımcı olmak için çok çalışıyorlar. Bu, ambalaj malzemelerinin çevresel etkisini gerçek anlamda minimuma indirecektir." diye ekliyor.
Malzeme uzmanlarını modelleyicilerle bir araya getirmek
Ambalajlara daha yüksek oranda yenilenebilir ve geri dönüştürülebilir malzemelerin dahil edilmesi için çalışmak, oldukça karmaşık bir bulmacanın sadece bir parçasını oluşturuyor. Bu kapsamda gıda güvenliğine de titizlikle dikkat etmek gerekiyor. Bu nedenle, söz konusu malzemelerin gerçek hayatta nasıl davranacağını doğru bir şekilde tahmin edebilecek kapsamlı modelleri birlikte oluşturabilecek malzeme uzmanları, deneyciler ve modelleyiciler arasında iş birliğine çok net bir ihtiyaç duyuluyor.
"Daha yeni yeni ilk adımlarımızı atıyoruz, ancak bir örnek vermek gerekirse, çevre dostu kimya ve mikroorganizmaların metabolik mühendisliğinden yararlanılarak oluşturulabilecek bitki bazlı polimerlerde muazzam bir potansiyel bulunuyor."
Lund Üniversitesi Katı Mekaniği Profesörü Stephen Hall, "Örneğin, deformasyon sırasında polimerlere ne olduğuna bakalım: Malzemenin genel davranışına yol açan, polimer zincirleri ölçeğindeki değişiklikler ve etkileşimlerdir." diyor ve şöyle açıklıyor: "Malzemelerin farklı koşullar altında ilgili mikro yapısal ölçeklerindeki özelliklerini anlamak, güvenilir paketleme çözümleri sunmak açısından önemlidir, çünkü bu özellikler ambalajın içindeki gıdayı koruma yeteneğini etkiler."
X-ışını teknolojisi, malzemelerin ne zaman bozulduğunu anlamamıza yardımcı oluyor
Hem dayanıklı hem de geri dönüştürülebilir kağıt bazlı ambalajlar geliştirmek için gereken su penetrasyonu ve kağıt malzeme deformasyonu ilişkisinin anlaşılması gibi kritik konular, Profesör Hall'un "malzeme karakterizasyonu" olarak adlandırdığı kapsamda yer alıyor. Bu süreç, malzemenin belirli uygulamalar için uygun olup olmadığını değerlendirmek için farklı koşullar altında malzeme özelliklerini anlamayı içeriyor.
Bu noktada, X-ışını tomografisi ve X-ışını saçılması gibi ileri deneysel teknikler devreye giriyor. Esasen bir nesnenin veya malzemenin iç yapısının atomik seviyeden ürün ölçeğine kadar bir resminin oluşturulmasını sağlayan bu teknikler, Lund Üniversitesi'nin ev sahipliği yaptığı bir araştırma tesisi olan Max IV'teki uzmanlar tarafından kullanılan başlıca teknikler arasında bulunuyor.
Profesör Hall "Bu süreçteki ilk adım, karton ve plastik gibi malzemelerin yapısını X-ışını tekniklerini kullanarak atomik, moleküler ve mikro yapısal olarak ölçmektir." diye açıklıyor. "Daha sonra malzemeyi örneğin ısıya, neme veya diğer çevresel koşullara maruz bırakarak ne zaman ve nasıl değiştiklerini, deforme olduklarını veya bozulduklarını gözlemliyoruz."
Yapay zeka ile verileri analiz etmek
Tetra Pak, dünyadaki tanınmış araştırma kuruluşlarının oluşturduğu bilgileri desteklemek, değerlendirmek ve uygulamaya koymak amacıyla Lund Üniversitesi ile bir iş birliği başlattı.
Bu ortaklıktaki ilk projelerden birinde araştırmacılar, X-ışını saçılımından elde edilen verileri analiz etmek için yapay zekayı kullandılar. Bu analiz, ahşap lifleri ve polimerler gibi malzemelerin yük durumları ve malzeme değişiklikleri gibi koşullar altındaki yapısı ve davranışı hakkında değerli bilgiler sağlıyor.
"X-ışını tekniğiyle ambalaj malzemesinin moleküllerini gözlemleyebiliyoruz ve ne zaman parçalandıklarını, çözündüklerini veya deforme olduklarını görebiliyoruz."
Bilim insanları bu bilgiyi, gıda ambalajı güvenliği söz konusu olduğunda en önemli özelliklerden biri olan malzemelerin dayanıklılığını belirlemek için kullanıyor. Malzemelerin fiziksel yapısı daha doğru bir şekilde anlaşıldığında, modelleyiciler bu bilgileri malzemenin davranışı hakkında modeller geliştirmek için kullanabiliyor; bu da ambalaj için malzeme geliştirme konusunda bilinçli kararlar almak için büyük önem taşıyor.
Paketlemenin ötesinde faydalar sunan araştırma
Bu türde iş birlikleri paketleme sektörünü değiştirme potansiyelinin yanı sıra bunun çok ötesinde bir etkiye sahip olabilir. Tamamen yenilenebilir ve geri dönüştürülebilir malzemelerin geliştirilmesi, tüketim mallarından sağlık hizmetlerine kadar birçok sektörde standartları yeniden belirleme potansiyeli taşıyor.
Joakim "Yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilen ve kullanım sürelerinin sonunda kolayca geri dönüştürülebilen malzemeler kullanmak genel hedefimizin yalnızca bir parçası. Buradaki zorluk sürdürülebilir bir ambalaj yaratmanın ötesinde ambalaj malzemelerinin tüm yaşam döngüsünü yeniden tanımlamak." diyor.
"Tamamen yenilenebilir ve geri dönüştürülebilir malzemelerin geliştirilmesi, tüketim mallarından sağlık hizmetlerine kadar birçok sektörde standartları yeniden belirleme potansiyeli taşıyor."
Bu çalışmalardan elde edilen bilgi birikimi, döngüsel ekonomiye geçişi de hızlandırabilir. Bu tür gelişmeler, şirketlerin faaliyetlerinin ve ürünlerinin sürdürülebilirliğini iyileştirmelerini gerektirecek şekilde tüketici beklentilerini yeniden şekillendirerek ve nihayetinde düzenleyici politikaları hem insan sağlığı hem de gezegen için en iyi olanla uyumlu olacak şekilde etkileyerek bir dalga etkisi yaratabilir.
Ambalaj malzemesi geliştirilme bilimi hakkında daha fazla bilgi için gıda paketlemesi güvenliği ile ilgili makalemizi okuyun. Uzmanlarımızın gıda güvenliğinden taviz vermeden daha sürdürülebilir ambalajlar tasarlamak için nasıl çalıştığını görün
Dünyamızdan diğer hikayeler
1 Yenilenebilir veya geri dönüştürülmüş malzemelerden yapılıp sorumlu bir şekilde tedarik edildiği için gezegenimizin iklimini, kaynaklarını ve biyolojik çeşitliliğini koruyup onarmaya destek olan; düşük karbonlu üretime ve dağıtıma katkıda bulunan; kullanışlı ve güvenli olduğu için esnek ve dirençli bir gıda sistemi kurmaya yardım eden, tamamen geri dönüştürülebilir bir karton ambalaj.