Sürdürülebilir deri üretimi için biyobazlı organik tabaklama maddesinin sentezi ve deri üretiminde kullanılabilirliğinin araştırılması
Synthesis of bio-based organic tanning agent and investigation of its usage in sustainable leather production
- Tez No: 972725
- Danışmanlar: PROF. DR. BAHRİ BAŞARAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Deri Mühendisliği, Leather Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Deri endüstrisinde sürdürülebilirlik ve çevre dostu uygulamalar, zararlı kimyasal kullanımının azaltılmasına yönelik önlemleri kapsayan ve giderek önem kazanan umut verici teknolojik gelişmeler arasında yer almaktadır. Günümüzde deri endüstrisinde üretimin hala yaklaşık %90' oranında bazik krom sülfata bağımlı olması sebebiyle, tabaklama işlemi ile ortaya çıkan krom içerikli katı atık ve atık sular, çevresel kaygıların odağında yer almaktadır. Deri işlemede krom kullanımını ortadan kaldırmak ve çevre dostu tabaklama yöntemlerine geçiş sağlamak amacıyla, biyobazlı organik ve krom içermeyen tabaklama maddeleri, deri sektörünün sürdürülebilir geleceği için umut vadeden bir fırsat ortaya koymaktadır. Ancak, bu tür organik tabaklama maddelerinin geliştirilmesi ve pratiğe aktarılması aşamalarındaki çeşitli zorluklar nedeniyle teknik olarak kullanımı sınırlı kalmakta ve bunların büyük çoğunluğu, inorganik tabaklama olarak bazik krom sülfatın sağladığı teknik yeterliliklerle rekabet ve pratik açıdan benimsenen uygulamalara dönüşmemektedir Bu çalışmada, krom ile tabaklanmış deri teknik özelliklerine benzerlik gösteren ürünleri biyobazlı organik tabaklama ile elde etme yaklaşımıyla deri üretiminin sürdürülebilirlik serüvenine çığır açıcı katkı üzerine odaklanılmıştır. Bu amaçla; teknik özellikler açısından krom ile kıyaslanabilen, bununla birlikte; kromun çevresel yükünü tamamen ortadan kaldıran Sürdürülebilir Organik Tabaklama Maddesi (SOTA), kollajen hidrolizatı (KH) ve biyobazlı organik dikarboksilik asit kullanılarak sentezlenmiş ve tabaklamada döngüsel üretim hedeflenmiştir. Sentezlenen SOTA, yapısal olarak karakterize edilerek tanımlanmış ve tabaklama işlemlerinde uygulanarak, tabaklama özellikleri kıyaslamalı olarak değerlendirilmiştir. Tabaklamada deri kollajeni ile olan yapısal etkileşimler ve bu etkileşimlere dayalı tabaklamanın etkinliği, çeşitli analitik enstrümantal yöntemler kullanılarak optimize edilmiştir. FTIR, ¹H NMR, partikül boyutu analizi ve SDS-PAGE sonuçları, sentezlenen SOTA'nın ideal bir tabaklama maddesi niteliği taşıdığını ortaya koymuştur. Tabaklama özellikleri ve performansını değerlendirmek amacıyla, SOTA tabaklama maddesinin olası reaktivitesine göre uygulanabilir bir proses reçetesi tasarlanmıştır. Uygulamada, SOTA % 4 - 12 oranlarında, pikle işlemine gerek duyulmadan kullanılmış; retenajda ise bitkisel kökenli Acacia nilotica L. ekstraktı ile mamul özellikleri geliştirilmiştir. Karşılaştırmalı değerlendirmeler için, SOTA tabaklama ticari wet-white ve geleneksel krom tabaklama yöntemleri de eş zamanlı olarak uygulanmıştır. Deri deneme sonuçlarına göre, tabaklama işlemlerinde %10 SOTA kullanımı, 25 °C sıcaklık ve pH 6.5 gibi işlem koşulları 88 °C büzülme sıcaklığı (Ts) sağlayarak optimum tabaklama parametreleri olarak belirlenmiştir. Organoleptik değerlendirmelerde, SOTA ile tabaklanmış derinin dolgunluk, yumuşaklık, kalem efekti ve tutum gibi özellikleri yansıttığı gözlemlenmiş ve kalite açısından yeterli bulunmuştur. SEM analizleri, lif demetlerinin homojen şekilde izole olmuş forma geldiğini göstermiş ve geliştirilen tabaklama maddesinin etkinliğini desteklemiştir. Ayrıca, çekme mukavemeti ve yırtılma dayanımı, DSC ve TGA analizleri de SOTA'nın karakteristik deri özellikleri sunan başarılı bir organik tabaklama maddesi olduğunu doğrulamıştır. SOTA'nın çevresel etkisi, ekolojik açıdan değerlendirilmiş ve bu tabaklama maddesinin biyolojik olarak parçalanabilir yapıya sahip olduğu, çevreye olan etkisinin geleneksel krom tabaklamaya göre oldukça düşük olduğu bulunmuş ve Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) değerinde % 47 oranında azalma sağladığı tespit edilmiştir. Her ne kadar SOTA'nın tek başına uygulandığı tabaklama işlemlerinde oldukça yeterli tabaklama sonuçları elde edilmiş olsa da, Acacia nilotica L. ile birlikte kullanıldığında ortaya çıkan sinerjik etki, daha dolgun, sıkı ve kaliteli deri üretimini mümkün kılarak, teknik özellikleri geliştirmiş ve düşük çevresel etki hedefini karşılayarak sürdürülebilirlik kriterlerine uyum sağladığı belirlenmiştir. Tüm bu sonuçlara dayalı olarak, bu çalışma, tamamen organik tabaklama maddeleri ile çevre dostu ve yenilenebilir tabaklama materyallerine geçişe yönelik önemli bir adımı temsil etmektedir.
Özet (Çeviri)
Sustainability and environmental benignity in the leather industry are promising initiatives that are becoming increasingly important, emphasizing the imperative to reduce harmful chemical consumption. In the tannery industry, nearly 90% of the leather is still processed using basic chromium sulfate (BCS), resulting in chromium-containing solid waste and wastewater that require extra care for their management. To identify alternatives to Chromium in leather processing and adopt eco-friendly tanning practices, bio-based organic Chrome-free tanning agents offer a promising pathway toward a sustainable future for the leather industry. Due to some constraints in the preparation, availability, and application stages, organic tanning agents have found to be limited usage in the industry, as most have failed to match the commercial viability and performance of inorganic tanning materials such as Chrome tanning agents. In this study, Chrome-free tanning material based on bio-derived organic compounds, referred to as Sustainable Organic Tanning Agent (SOTA), was synthesized using natural precursors such as collagen hydrolysate (CH) and bio-based dicarboxylic organic acid. The synthesized SOTA was characterized and applied in the leather tanning process to evaluate its tanning properties. Optimization was conducted by assessing the tanning performance and structural interactions of SOTA with skin collagen through various analytical and instrumental techniques. The FTIR, 1H NMR, particle size, and SDS-PAGE analysis collectively indicated that SOTA possesses the characteristics of an ideal tanning agent. To examine the tanning performance, a practical process recipe was formulated based on the hypothesized reactivity of the SOTA tanning agent. In the tanning trials, 4 - 12% SOTA was applied without pickling, while a vegetable tanning agent (Acacia nilotica L.) was used during the retanning stage for the experimental leathers. In parallel, commercial wet-white and conventional Cr-tanning processes were conducted to enable comparative assessment with the developed SOTA tanned leather. The application results indicated that a 10% SOTA dose at 25 °C and pH 6.5 exhibited a shrinkage temperature (Ts) of 88 °C, representing the optimum tanning parameters. The SOTA tanned leather demonstrated excellent organoleptic qualities, including fullness, smooth touch, roundness, and softness. Scanning electron microscopy (SEM) revealed a uniform dispersion of collagen fiber bundles, indicative of the adequate tanning capacity of the developed tanning material. The tensile and tear strength, DSC, and TGA analyses of tanned leather confirmed SOTA as a successful organic tanning agent, imparting characteristic structural and performance properties of quality leather. Environmental assessments were conducted to validate the eco-friendliness of SOTA, revealing it to be a highly promising, biodegradable tanning agent with minimal ecological footprint. Compared to conventional Chromium tanning, SOTA application resulted in a 47% reduction in Chemical oxygen demand (COD), underscoring its potential for significantly reducing the pollution load associated with leather processing. Although SOTA alone achieved excellent tanning effects, the synergistic combination of SOTA with Acacia nilotica vegetable tannin further enhanced leather quality, producing fuller, firmer, and more resilient material. This approach aligns with sustainability goals by minimizing environmental impact. Therefore, this study represents a successful step toward the development of fully organic, eco-friendly, and renewable tanning materials for leather production.
Benzer Tezler
- Biyo-esaslı katkı maddelerin polivinil klorür sentetik derinin fiziksel ve mekanik özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of effect of bio-based additives on the physical and mechanical of properties of polyvinyl chloride synthetic leather
NÜZHET ÜTKÜN YALPUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DURMUŞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ MÜRÜVVET BEGÜM ÖZEN
- Atık elma ve portakal kabuklarından alternatif deri benzeri malzeme üretimi
Production of alternative leather-like material from waste apple and orange peels
BÜRGE KÖSE IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURCAN TUĞRUL
- Biyopolioller ile antibakteriyel poliüretan nanokompozit filmlerin üretimi ve tekstil uygulamaları
Production of antibacterial polyurethane nanocomposite films with biopolyols and textile applications
SEVİLAY NİGAR ÖZVEREN
Doktora
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
- Biyokompozit üretiminde bitkisel tabaklanmış deri atıklarının kullanım potansiyelinin araştırılması
Investigation on potential application of vegetable tanned leather wastes in biocomposite production
MUSTAFA ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriUşak ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EYLEM KILIÇ
- Calculation of the carbon footprint of valex vegetable tannin product used as an alternative chemical in the tanning process in the leather industry and reduction proposals
Derı̇ sektöründe tabaklama ı̇şlemı̇nde alternatı̇f kı̇myasal olarak kullanılan valeks bı̇tkı̇sel tanen ürününün karbon ayak ı̇zı̇nı̇n hesaplanması ve azaltım önerı̇lerı̇
SERDAR YAŞAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL