Biolagunevate plastide tüübid ja kuidas neid valmistatakse
Pendahuluan
Tavapärasest plastist on saanud igapäevaelus oluline ressurss, mida kasutatakse mitmesugustes rakendustes, alates toidupakenditest kuni tarbekaupadeni. Selle negatiivne mõju keskkonnale on aga ajendanud otsima keskkonnasõbralikumaid alternatiive, millest üks on biolagunev plast. Biolagunev plast on plastikutüüp, mida mikroorganismid suudavad lagundada keskkonnale ohututeks ühenditeks. See artikkel selgitab erinevaid saadaolevaid biolagunevate plastide tüüpe ja nende valmistamisviisi.
Biolaguneva plasti tüübid
1. Polüpiimhape (PLA)
PLA on biolagunev plastik, mis on valmistatud taastuvatest ressurssidest, näiteks maisist või suhkruroost. PLA-d kasutatakse sageli pudelites, toidupakendites ja isegi 3D-printimise filamentides. PLA võib tööstuslikus kompostimiskeskkonnas laguneda 1–6 kuu jooksul.
2. Polühüdroksüalkanoaadid (PHA)
PHA on looduslik polüester, mida toodavad mikroorganismid suhkrute või lipiidide kääritamise teel. PHA-l on lai valik rakendusi, sealhulgas kilekottide, pakendite ja isegi mõnede meditsiiniliste rakenduste tootmine. PHA on täielikult biolagunev ja võib laguneda nii mere- kui ka pinnasekeskkonnas.
3. Tärklisepõhised plastid
Tärklisepõhised plastid on loodusliku tärklise (tavaliselt maisist, kartulist või nisust) ja sünteetiliste või muude biolagunevate plastide segud. Tärklisepõhiseid plaste saab kasutada ostukottide, toidukilede ja mitmesuguste põllumajanduslike rakenduste valmistamiseks.
4. Polüglükoolhape (PGA)
PGA on biolagunev plastik, mida sageli kasutatakse meditsiinilistes rakendustes, näiteks biolagunevate kirurgiliste õmblusmaterjalide puhul. PGA-l on suurepärased biolagunevad omadused ja see võib niiskes keskkonnas kuude jooksul täielikult laguneda.
5. Polübutüleensuktsinaat (PBS)
PBS on biolagunev polüester, mille mehaanilised ja termilised omadused on sarnased tavapäraste plastidega (näiteks polüetüleeniga). PBS-i kasutatakse sageli pakendites, ühekordselt kasutatavates lauanõudes ja põllumajanduslikes rakendustes. PBS võib laguneda pinnases ja vees.
6. Tselluloosipõhised plastid
Tselluloosipõhised plastid on valmistatud tselluloosist, mis on taimerakkude seinte peamine komponent. Neid plaste kasutatakse sageli plastkilede, katete ja mitmesuguste pakendite valmistamisel. Tselluloos võib looduslikult laguneda kuude kuni aastate jooksul, olenevalt keskkonnatingimustest.
Kuidas valmistada biolagunevat plastikut
Biolaguneva plasti valmistamise protsess varieerub sõltuvalt toodetava plasti tüübist. Siin on mõned levinumad meetodid, mida biolaguneva plasti tootmisel kasutatakse:
Polülakthape (PLA)
1. Suhkru ekstraheerimine
See protsess algab suhkru ekstraheerimisega taimedest, näiteks maisist või suhkruroost. Seejärel kääritavad bakterid suhkrut, et toota piimhapet.
2. Polümerisatsioon
Saadud piimhape läbib seejärel polümerisatsiooniprotsessi, moodustades polülaktiidi, mis on PLA polümeervorm.
3. Lõpptoote moodustumine
Vedel PLA valatakse vormidesse või ekstrudeeritakse, et moodustada lõpptooteid, näiteks plastlehti, pudeleid või 3D-printimiseks mõeldud filamente.
Polühüdroksüalkanoaadid (PHA)
1. Kääritamine
Mikroorganisme, näiteks baktereid, kasvatatakse süsinikurikkas käärimiskeskkonnas, mis sisaldab palju suhkruid või lipiide. Need mikroorganismid toodavad PHA-d energiavaruna oma rakkudes olevate inklusioonide kujul.
2. Ekstraheerimine ja puhastamine
Seejärel ekstraheeritakse PHA mikroorganismidest ja puhastatakse, et eemaldada mitte-PHA koostisosad.
3. Lõpptoote moodustumine
Seda PHA segu töödeldakse seejärel edasi vastavalt tööstuslikele vajadustele, näiteks valmistatakse sellest kilekotte või pakkematerjale.
Tärklisepõhised plastid
1. Tärklise ekstraheerimine
Tärklist ekstraheeritakse looduslikest allikatest, näiteks maisist, kartulist või nisust.
2. Segamine teiste plastidega
Ekstraheeritud tärklis segatakse seejärel teiste biolagunevate plastide või sideainetega, mille tulemuseks on komposiitmaterjal, mida saab kasutada mitmesugustes rakendustes.
3. Lõpptoote moodustumine
Seejärel vormitakse see komposiitmaterjal vormimise või ekstrusiooni teel lõpptooteks, näiteks ostukotiks või toidukileks.
Polüglükoolhape (PGA)
1. Glükoliidi polümerisatsioon
PGA valmistatakse glükolidide, mis on glükoolhappe diestrid, polümerisatsiooni teel.
2. Puhastamine
Pärast polümerisatsiooni kristalliseeritakse ja puhastatakse PGA, et eemaldada polümerisatsiooniprotsessist järelejäänud reagendid ja jäägid.
3. Lõpptoote moodustumine
Kasutusvalmis PGA-st saab seejärel vormida lõpptooteid, näiteks biolagunevaid kirurgilisi õmblusmaterjale või muid meditsiinilisi implanteerimismaterjale.
Polübutüleensuktsinaat (PBS)
1. Polümerisatsioon
PBS valmistatakse suktsinaadi ja butandiooli kopolümerisatsioonil tavapärase polümerisatsiooniprotsessi abil.
2. Puhastamine
Pärast polümerisatsiooni puhastatakse PBS jääkmonomeeride ja katalüsaatorite eemaldamiseks.
3. Lõpptoote moodustumine
Puhastatud PBS-i saab ekstrudeerida või vormida lõpptoodete, näiteks ühekordselt kasutatavate söögiriistade või plastkilede tootmiseks.
Tselluloosipõhised plastid
1. Tselluloosi ekstraheerimine
Tselluloos ekstraheeritakse looduslikest allikatest, näiteks puidust või puuvillast.
2. Keemiline modifitseerimine
Ekstraheeritud tselluloosi modifitseeritakse seejärel keemiliste protsesside, näiteks esterdamise või eeterdamise abil, et parandada selle omadusi plastina.
3. Lõpptoote moodustumine
Modifitseeritud tselluloosi kasutatakse lõpuks lõpptoodete valmistamisel vormimise või ekstrusiooni teel.
Järeldus
Biolagunevad plastid pakuvad keskkonnasõbralikumat lahendust kui tavalised plastid, pakkudes mitmesuguseid tüüpe ja tootmismeetodeid, mis on kohandatud erinevatele rakendustele. Biolagunevate plastide tüüpide ja nende tootmismeetodite mõistmise abil saame loodetavasti valida ja kasutada plasttooteid targemini, et keskkonda kaitsta.
Viited
– Leja, K. ja Lewandowicz, G. (2010). Polümeeride biolagundamine ja biolagunevad polümeerid – ülevaade. Polish Journal of Environmental Studies, 19(2), 255–266.
– Shah, A. A., Hassan, F., Hameed, A. ja Ahmed, S. (2008). Plasti bioloogiline lagunemine: põhjalik ülevaade. Biotechnology advances, 26(3), 246–265.
