TARIMSAL UYGULAMALAR İÇİN PLASTİK FİLMLER Yük.Kimya Müh. Serkan TİMUR İstanbul Sera Plastik İhracat-ARGE Müdürü Plastik film tarımsal amaçlı olarak ilk 1948 senesinde Prof E.M.Emert in cam sera kurmak için parası olmadığı için ahşap konstrüksiyonu selüloz asetat film ile kaplaması olmuştur. Polimerlerin belirgin biçimde tarımsal amaçlı kullanılmaya başlaması 1950 yılların başında sebzelerin mulch uygulamasında kağıt yerine kullanılmasıdır. Daha sonraları kullanılmayan tarım bölgelerinin modern verimli tarımsal alanlara dönüşmesi, bölgelerin ekonomik olarak geliştiği görülmüştür. Bunun en iyi örneklerinden bir kaç tanesi tanesi İspanya nın güneyindeki Almeria, Antalya Kumluca, Demre bölgesidir. UYGULAMALAR Tarımsal amaçlı plastiğin dünyada kullanım miktarı ile ilgili sağlıklı bilgilere ulaşılamamaktadır. Çünkü her ülkede tarımsal kuruluşlar, yapılanmalar organizasyonlar farklılık göstermektedir. - Sera Örtüleri Miktar olarak en çok kullanılan uygulamadır. Genelde 80-220 μ kalınlığında ve max.20m genişliğe kadar kullanılmaktadır. Market ülkelerin teknolojik olarak gelişmişliğine bağlı olarak tek katlı ve çok katlı filmler arasında paylaşılmaktadır. Dünya da %80 den fazla oranda filmler LDPE ( Alçak yoğunluklu polietilen), EVA ( Etil Vinil Asetat) ve EBA ( Etilen Bütil Akrilat)
kopolimerlerinden üretilmektedir. Diğer polimerler; plastikleştirilmiş PVC ve LLDPE ( Lineer alçak yoğunluklu polietilen) kullanılmaktadır. Bu günlerde ürünlerin dayanım süreleri, fotostabilizer kullanımına,coğrafik lokasyona, pestisit kullanımına bağlı olarak 6 ay ile 60 ay arasında değişmektedir. Tarımsal filmler için Avrupa standartları olan EN 13206:2001 e göre filmlerin ömürlerinin nasıl ölçüldüğü, mekanik ve optik özellikleri ve Thermicity değerinin nasıl ölçüldüğü belirtilmiştir ama antidrip-antifog etkisi ve pestisitlerin yaşlandırma testine olan etkisi belirtilmemiştir. Seralar daha çok iki coğrafik alanda yoğunlaşmaktadır. Uzak doğu ( özellikle Çin, Japonya, ve Kore) yaklaşık % 80 i, %15 i akdeniz bölgesi ülkeleridir. Avrupa daki kullanım zayıflamakla beraber Afrika ve Ortadoğudaki kullanım artmaktadır. Çin i özel olarak incelersek; 1981 de 4200 ha iken 2002 de 1.250.000 ha olarak ortalama yılda %30 artış sözkonusudur. Dünyada sera örtüsü için kullanılan film ortalaması yılda 1.000.000 tondan fazladır
-Alçak Tünel Örtüleri Büyük seralara göre daha küçük olan 1m genişlik ve yüksekliğinde genellikle 80 μ kalınlığın altında ve en çok 6-8 ay kullanılmaktadır. Yılda ortalama kullanımı 170.000 tondur.
-Mulch Filmleri Sera örtülerinden sonra 2.önemli tarımsal film kullanım alanıdır. Bitkinin yetişme aşamasında film direkt olarak toprak veya bitki üstüne serilir. Film izolasyon etkisi ile toprağın sıcaklığını ve nemini muhafaza etmesini sağlar. Hasat zamanını kısaltır. Diğer yandan hasatın kalitesini ve miktarını arttırmaktadır. Mulchlama ayrıca toprağın yapısını korumaya da yardımcı olur, erozyonu engeller ve su yönetimini destekler ki günümüzde su kaynaklarının yetersiz olması mulch film kullanımının önemini daha da arttırmaktadır. Şeffaf mulch filmi renksiz ; Bitkinin toprakla temasını engeller, yüksek ışık geçirgenliği sayesinde toprağın ısınmasını sağlar Siyah mulch filmi; Bitkinin toprakla temasını ve ot oluşumunu engeller, toprak nemini ve sıcaklığını korur. Sulama, ilaçlama ve gübrelemede tasarruf sağlar. Siyah Gümüş Gri mulch filmi: Bitkinin toprakla temasını ve ot oluşumunu engeller. Gümüş Grinin yansıtma özelliğinden dolayı bitki yapraklarının ve mahsülün alt kısımlarının güneş ışığı almasını sağlar. Yaprakların alt taraflarında bakteri oluşumunu azaltarak meyvelerde düzenli renk dağılımı oluşmasına yardımcı olur. Haşereleri uzak tutar. Gümüşün ışığı yansıtmasından kaynaklı verim artışı sağlar (siyah-beyaz film kadar değil), zamanından önce bitki gelişimini engeller. Bitkinin plastik ile temas eden yüzeyinin siyah renkli filme göre daha az ısınmasından kaynaklı yaprakların yanmasını engeller. Bu filmin siyah tarafı toprak ile temas etmelidir. Siyah Beyaz mulch filmi ; Bitkinin toprakla temasını ve ot oluşumunu engeller. Haşereleri uzak tutar.beyazın ışığı yansıtmasından kaynaklı ekstra ışık ve verim artışı sağlar, zamanından önce bitki gelişimini engeller. Bitkinin plastik ile temas eden yüzeyinin Siyah renkli filme göre daha az ısınmasından kaynaklı yaprakların yanmasını engeller. Mulch filmler genellikle 10 μ ile 50 μ arası ve maksimum 3m genişliğe kadar kullanılmaktadır. Genellikle sezonluk, 12 aylık ve 24 aylık olarak satılmaktadır. Açık alanlarda mulch film uygulaması bittiğinde toplamanın işçilik zamanı ve maliyeti getirme sebebi ile yeni olarak foto veya biodegradable mulch filmleri tercih sebebi olamaya başlamıştır. Şu anda Dünyada kullanılan mulch filmin %80 i Çin dedir. Kullanım miktarı her yıl %25 artmaktadır. Filmin yaklaşık kullanım miktarı 1.000.000 ton dan fazladır
-Diğer Uygulamalar Tarımsal alanda kullanılan plastiklerden bir tanesi de solarizasyon filmi dir. Solarizasyon, güneş enerjisinden faydalanarak ve plastik film kullanarak toprağın bir takım zararlı organizmalardan arındırılmasıdır. Bazı patojenlerin direnci sıcaklığın artmasıyla kırılmaktadır. Solarizasyon işleminde toprak içindeki sıcaklık ne kadar yüksek ise elde edilecek başarı oranı o kadar yüksek olur. Solarizasyon işleminde film seçimi ve uygulamanın doğru yapılması halinde mahsül süresince sağlıklı bitki gelişimi, yüksek ürün kalitesi ve kullanılan ilaçlarda tasarruf sağlanır. VIF ( yarı gaz geçirgen film) solarizasyon filmi methyl bromide ile toprak dezenkeksiyonunda kullanılır.
SERA ÖRTÜLERİ İÇİN ÖNEMLİ ÖZELLİKLER Dayanıklılık Tarımsal filmlerin kullanımı sırasında güneş, sıcaklık, ve kimyasal ilaçların etkisi ile yapısı bozulur. Filmlerin dayanımını etkileyen en önemli parametreler iki grup halinde sınıflandırılabilir. Film içerikli parametreler; - Polimer tipi ( LDPE, EVA, EBA, LLDPE ve diğerleri) - Film tipi ( Tek katlı veya çok katlı) - UV ışınlarına karşı stabilizasyon katkıları - Diğer katkılar ( mineral katkılar, boyalar..) - Film kalınlığı - Film üretim prosesi Çevresel parametreler ; - Sera konstruksiyon malzemesi ( galvanizli demir, ahşap...)
- Sera tipi ( yükseklik, havalandırma ve film sabitleme koşulları) - Coğrafik ve meteorolojik parametreler ( solar radyasyon,sıcaklık, yağmur,nem,rakım..) - Zirai kimyasallar ( Kimyasalların yapısı, uygulama sıklığı ve uygulama yöntemi) Sera örtülerinde kullanılan başlıca ışık stabilizatörleri; UV Absorblayıcılar ( genellikle organik bileşikler benzefenon, benzotriazoller ve triazin ), nikel türevleri ( genellikle Quencher olarak adlandırılır) ve polimerik HALS lerdir ( hindered amine light stabilizatörleri) Optik Özellikler Toplam ışık geçirgenliği ve pusluluk tarımsal filmlerin en önemli optik özellikleridir. 400-700 nm arasındaki ışık bitkilerin fotosentez yapması için gereklidir ve sera örtüsünün bu dalgaboyu aralığında olabildiğince transparan olması gerekir. Bulutlu gün sayısı çok olan ülkelerde ışık doğal olarak sera içerisinde dağılmaktadır, ama akdeniz bölgesi ülkelerinde güneşli gün sayısı çoktur ve bu bazen sera içerisinde bitkilerin birbirini gölgelemesine ve üst yapraklarda yanıklara yol açmaktadır. Bu iklimlerde puslu ( light diffuser etkili) film kullanımı tercih edilir. Infrared Geçirgenliği Termik (IR Katkılı) filmlerde sebze üretiminde yüksek vejetatif gelişme görülür. Plastik filmin Infrared (IR) radyasyon bölgesinde özellikle 7 ve 14 μm dalga boyu arasında opak olması gerekir. Gündüz güneşin etkisiyle ısınan seranın, gece daha yavaş soğumasını sağlar. Isı kaybının en aza indirilmesi, ani sıcaklık düşmelerinde ürünü don tehlikesine karşı korur. Gece gündüz arasındaki sıcaklık farkının azalması bitkinin verimini artırır. +1 C ile +5 C arasında sıcaklık avantajı ve ısıtma yapılan seralarda yakıt tasarrufu sağlar. EVA katkısı ise termal özelliğin daha etkili olmasını sağlar.
Antidrip veya Antifog Etkisi Plastik sera örtülerinin cam seralara göre dezavantajlarından bir tanesi hidrofobik özellikte olmasıdır. Sera içi ile dışı arasındaki sıcaklık farkının fazla olmasından dolayı bitki ve toprakta oluşan terleme sera örtüsünün iç yüzeyine su damlacıkları şeklinde tutunur. Yüzeydeki su damlacıkları güneş ışığının bir kısmının sera içerisine girmesine engel olur. Sera içine girebilen bir kısım güneş ışığı ise su taneciklerinin mercek özelliği göstermesinden dolayı mahsülde yanmaya ve hastalıklara neden olur. Özel katkılar ; non-iyonik surfaktanlar ( esterler, yağ asitleri ve gliserin veya sorbitan) ile filmin yüzey gerilimi arttırılır ve film yüzeyinde yoğuşan
su ince film tabakası halini alır. Eğim şartları uygunsa filmden yana doğru kayar. Antifog etkisinin kalitesi zamanla azalır. Katkının ömrü menşei, kullanım şartları, film ekstruüzyon teknolojisi, formülasyon ve sera içerisindeki şartlara bağlı olarak 6 ay ile 24 ay arasında değişim gösterebilmektedir. Antivirüs Etkisi Bu tip fotoselektif filmler bitkiyi değişik zararlılardan ve hastalıklardan korur. Bu sebeple antivirüs veya anti-botrytis film olarakda adlandırılır. Katkının çalışma prensibi temel olarak sera içerisine giren UV radyasyonun belli aralığını engelemesidir. Belirli ışık hassasiyeti olan mantarların spore üretmek ve tüketmek için UV ışığına ihtiyaçları vardır. En iyi bilinen örnek Botrytis cinerea ( gri küf), Fusarium oxysporum vb.. Ayrıca birçok hastalığa sebep olan virüsler vardır, sağlam bitkiye böcekler tarafından taşınır. En çok bilinenleri güney ispanya da görülen Domates Sarı Yaprak Kıvırcıklık Virüsü (TYCLV) Bemisia tabaci ( beyaz sinek) tarafından taşınır. Domates lekeli soldunluk virüsü (TSWV) Frankliniella occidentalis ( thrips) tarafından taşınır, özellikle dolmalık biber bitkisini etkiler. Birçok zararlının yön bulma organlarında UV hassasiyetli fotoreceptörler vardır. Yaklaşık 290-400 nm aralığında UV bloklama yapıldığında bu zararlılar yönlerini bulamazlar, göremezler ve faliyetlerini sürdüremezler. Antivirüs etkisi gösteren UV Absorberlar,polimer matriksi ile uyumlu olmadıkları için zamanla etkisini kaybederler. Eskiden 1 sezon dayanan katkı malzemesi son gelişmeler ile farklı çeşitleri geliştirilip 3 sezon sera örtüsünde işlev görme yeteneği kazandırılmıştır. Antivirüs etkisinin görülmesi için Sera örtüsü filminin min. 100 micron kalınlığında üretilmesi gerekmektedir.
NIR Bloklayıcı (Cooling Effect) Film Tropik ve yarı tropik bölgelerde sera örtüsü malzemesinin ihtiyaç duyduğu en önemli özelliği soğutucu etkiye sahip olmasıdır. Çünkü yüksek solar radyasyon sera içerisinin aşırı ısınmasına sebep olur. Bunu engellemek için plastik film mümkün olduğunca solar radyasyonu sera içerisine girmesini engellemelidir. Near Infrared(NIR) radyasyon ( 700-3000 nm) bölgesi bitkinin fotosentez için ihtiyaç duyduğu bölge değildir. Plastiğin transmission solar spektrumu NIR bölgesinde yansıtıcı metalik pigment kullanarak, absorblayıcı pigment (hem PAR hemde NIR bölgesinde) ve başlıca interferans pigmentleri kullanarak modifiye edilebilir. Şu anda yüksek maliyetlerden kaynaklı bu çok faydalı katkının kullanımı kısıtlı kalmaktadır. Halen
daha düşük maliyet ve yüksek performans sağlayacak katkıların geşiltirilmesine devam edilmektedir ANTİTOZ / ANTIDUST (AD) etkili film Sera örtüsünün sera üzerine çekilmesinden itibaren ortamdaki tozlar sera örtüsüne yapışmaya başlar. Bu olay zamanla seranın içerisine giren güneş ışığı miktarının önemli miktarda azalmasına sebep olur. Güneş ışığının azalması mahsülde hastalıklara sebebiyet verir. Bu katkı maddesi plastiğin dış yüzeyine yapışan tozların rüzgar ve yağmur vasıtasıyla filmin yüzeyinden daha kolay çıkmasını sağlar. Bu sayede sera örtüsünün ışık geçirgenliği uzun süre yüksek kalır.
KİMYASAL DİRENÇ (KD) etkili film Tarımsal kimyasallar, mahsülde hastalıkların ortaya çıkmasına, yayılmasına ve haşere istilalarına karşı korumak için sıkça kullanılmaktadır. Bu kimyasallar kükürt ve klor gibi aktif halojenler içerebilir. Kükürt ve klor filmin içeriğindeki UV Stabilizatör ile etkileşime girerek polimerin bozulmasına sebep olur. Kimyasal direnç katkısı tarımsal plastikleri kükürt ve klora karşı dirençli hale getirir.
Kaynaklar 1- İstanbul Sera Plastik AR-GE arşiv ve Ürün Kataloğu bilgileri 2- BASF ürün tanıtıcı bilimsel çalışmalar. 3- E. Espí, A. Salmerón, A. Fontecha, Y. García and A. I. Real Journal of Plastic Film and Sheeting 2006; 22; 85.PLastic Films for Agricultural Applications 4- Garnaud, J.C. (2000). Plasticulture Magazine: A Milestone for a History of Progress in Plasticulture, Plasticulture, 119: 30 43. 5- Dı az, T., Espı, E., Fontecha, A., Jime nez, J.C., Lo pez, J. and Salmero n, A.(2001). Los Filmes Pla sticos en Ia produccio n agrı cola, Repsol YPF,Mundi-Prensa, Madrid. 6- Castilla, N. (2004). lnvernaderos de Pla stico. Tecnologı a y manejo,mundi-prensa, Madrid. 7- Garnaud, J.C. (1988). Agricultural and Horticultural Applicationsof Polymers, Rapra Technology Ltd.,Pergamon Press, Oxford,Shawbury, UK. 8- Brown, R.P. (2004). Polymers in Agriculture and Horticulture, RapraTechnology Ltd., Shawbury, UK. 9- Jouet, J.P. (2001). Plastics in the World, Plasticulture, 120: 108 126. 10- Jouet, J.P. (2004). The Situation of Plasticulture in the World, Plasticulture, 123: 48 57.
11- Jiang, W., Qu, D., Mu, D. and Wang, L.R. (2004). China s Energy-saving Greenhouses, Chronica Horticulturae, 44(1): 15 17. 12- Katan, J. and DeVay, J.E. (1991). Soil Solarization, CRC Press, Boca Raton, Florida, USA. 13- Gugumus, F.L. (2000). Greenhouse Film Stabilization, In: Hamid, S. Halim, (ed.), Handbook of Polymer Degradation, 2nd edn, Marcel Dekker, New York. 14- Waaijenberg, D., Gbiorczyk, K., Feuilloley, P., Verlodt, I. and Bonora, M. (2004). Measurement of Optical Properties of Greenhouse Cladding Materials; Harmonisation and Standardisation, Acta Horticulturae (ISHS), 633: 107 113. 15- Tapia, G.J. (1975). Procedimiento de obtencio n de composiciones poliolefı nicas. Spanish Patent ES 439227. 16- Tapia, G.J. and Martı nez, O.G. (1985). Polymeric Covering Materials for Growing Plants or Crops, US Patent 4,559,381. 17- Tapia, G.J. and Martinez, O.G. (1987). Method for Protecting Plants using Polymeric Films Containing Anhydrous Borax, US Patent 4,651,467. 18- Gbiorczyk, K., von Elsner, B., Sonneveld, P.J. and Bot, G.P.A. (2002). The Effect of Roof Inclination on the Condensation Behavior of Plastic Films used as Greenhouse Covering Materials, Acta Horticulturae (ISHS), 633: 127 136. 19- Espı, E. and Salmero n, A. (2002). Anti-UV Ag Films Minimize Crop Diseases, Modern Plastics, 79(5): 36 37. 20- Espı, E., Salmero n, A., Monci, P., Sa nchez, F. and Moriones, E. (2004). TYCLV-Control with UV- Blocking Plastic Covers in Commercial Plastic Houses of Southern Spain, Acta Horticulturae (ISHS), 633: 537 542. 21- Garcı a-alonso, Y., Espı, E., Salmero n, A., Fontecha, A. and Gonza lez, A. (2004). Viral Diseases Control with UV-Blocking Films in Greenhouses of Southern Spain, Acta Horticulturae (ISHS), 659: 331 338. 22- Hoffmann, S. and Waaijenberg, D. (2002). Tropical and Subtropical Greenhouses A Challenge for New Plastic Films, Acta Horticulturae (ISHS), 578: 163 169.