Usoro nke ime plastik bio-polyester na ojiji ya na nkwakọ ngwaahịa na-adịghị ize ndụ gburugburu ebe obibi
Mkpa maka nkwakọ ngwaahịa ka na-abawanye yana mmụba nke ụlọ ọrụ nri, ihe ọṅụṅụ, ihe ịchọ mma, na nhazi. N'aka nke ọzọ, plastik ndị e ji mmanụ ala rụọ na-apụta ìhè n'ihi oke carbon ha na ihe isi ike ha na-enwe mgbe ejiri ha mee ihe. Otu ihe ọzọ a na-emepụta nke ukwuu bụ plastik biopolyester, ezinụlọ nke polyester polymers nke ihe ndị e ji emepụta ha sitere na ihe ndị dị ndụ (biomass), na n'ụdị ụfọdụ ha bụkwa ndị a na-ere ere/ndị a na-ere ere. Biopolyester na-enye etiti n'etiti arụmọrụ nke plastik ọdịnala na ihe ndị a chọrọ maka nkwado, karịsịa maka ojiji nkwakọ ngwaahịa.
Kedu ihe bụ bio-polyester?
N'ihe gbasara kemịkalụ, polyester bụ polima nke nwere njikọ ester ugboro ugboro n'ime usoro ya bụ isi. Okwu ahụ bụ bio-polyester nwere ike ịpụta ihe abụọ: (1) polyester based bio, ebe a na-enweta monomers site na biomass dịka shuga, ọka, akpụ, ma ọ bụ mmanụ akwụkwọ nri; na/ma ọ bụ (2) polyester ndị nwere ike imebi emebi, dịka PLA (polylactic acid) na PHA (polyhydroxyalkanoates). Ọ bụghị plastik niile nwere ike imebi emebi ozugbo, ọ bụghịkwa ndị niile nwere ike imebi emebi sitere na bio. Dịka ọmụmaatụ, enwere ike iji ihe ndị a na-emegharị emegharị mepụta bio-PET (polyethylene terephthalate based bio) mana ọ yiri PET nkịtị ma ọ naghị emebi emebi ngwa ngwa; ebe PLA dabere na bio ma na-ere ngwa ngwa n'ebe a na-emepụta compost.
N'ihe gbasara nkwakọ ngwaahịa na-adịghị emebi gburugburu ebe obibi, ihe a na-ekwukarị bụ PLA, PHA, PBS (polybutylene succinate), PBAT (a na-ejikarị ya eme ihe dị ka ngwakọta iji mee ka mgbanwe dịkwuo mma, ọ bụ ezie na ọ bụghị ihe zuru oke dabere na bio), na bio-PET maka nkwakọ ngwaahịa karama ma ọ bụrụ na akụrụngwa imegharị PET siri ike.
Ihe ndị e ji arụ ọrụ: site na biomass ruo monomer
Oge mbụ n'ime mmepụta biopolyester bụ ịkwadebe ihe ndị e ji emeghari ohuru ka ha bụrụ monomers ma ọ bụ polymer precursors. Isi mmalite biomass ndị a na-ahụkarị gụnyere:
1. Shuga na starch (shuga okpete, ọka, aki): a na-eme ka ọ ghọọ glucose site na hydrolysis (maka starch) wee gbaa ya.
2. Mmanụ akwụkwọ nri (nkwụ, soybean, castor): enwere ike ịgbanwe site na mmeghachi omume kemịkalụ ka ọ bụrụ diols/acids.
3. Mkpofu Lignocellulosic (bagasse, ahịhịa, sawdust): ihe siri ike karịa n'ihi na ọ chọrọ ọgwụgwọ tupu oge eruo ka e wee kewaa cellulose/hemicellulose ka ọ bụrụ shuga a na-agbaze agbaze.
Site na shuga nke usoro a mepụtara, ụlọ ọrụ nwere ike ịmepụta monomers dị mkpa:
– Lactic acid (PLA precursor) site na ịgbaze site na ụfọdụ nje bacteria.
– Succinic acid na 1,4-butanediol (PBS precursor) site na usoro ịgbara mmiri ma ọ bụ biochemical.
– A na-akpọkọta 3‑hydroxybutyrate na monomers ndị yiri ya n'ime PHA kpọmkwem n'ime sel nke obere nje.
Usoro mmepụta PLA (polylactic acid)
PLA bụ otu n'ime ihe ndị a na-akpọ biopolyester kachasị ewu ewu maka nkwakọ ngwaahịa n'ihi na ọ na-enwu gbaa, enwere ike iji igwe plastik dịka plastik nkịtị hazie ya, a na-enwetakwa ya site na isi mmalite mmeghari ohuru. Usoro usoro ya na-agụnyekarị:
1. Ịgba shuga ka ọ bụrụ lactic acid
A na-eji obere ihe ndị dị ndụ (dịka ọmụmaatụ, Lactobacillus) eme ka glucose gbaa ume iji mepụta lactic acid. Nke a chọrọ njikwa pH, okpomọkụ, ihe ndị na-edozi ahụ, na nhicha ngwaahịa.
2. Ịsachapụ lactic acid
Iji mepụta polima dị elu, a ga-asacha lactic acid site na nnu, biomass fọdụrụ, na ihe ndị ọzọ na-adịghị mma. Nchacha na-agụnyekarị nzacha, mgbanwe ion, distillation, ma ọ bụ kristal.
3. Nhazi nke lactide
A na-achịkọta lactic acid n'ime oligomers, wee tinye ya na depolymerization controlled iji mepụta lactide (cyclic dimer). E nwere ọtụtụ isomers (L-lactide, D-lactide) nke na-emetụta kristal na njirimara mechanical nke PLA.
4. Mmepụta ihe na-emepe mgbanaka (ROP)
A na-eji ihe na-eme ka lactide sie ike site na iji ihe na-eme ka ọ dị nro (nke a na-ejikarị ígwè, dị ka octoate stannous n'ime usoro ọrụ mmepụta ụfọdụ), na-emepụta PLA dị arọ nke molekul. Ibu molekul dị elu dị mkpa maka ike na nhazi.
5. Ịkpụcha na ime ka ihe dị nro
A na-eme ka PLA emechara dị nro. N'oge a, a na-agbakwụnyekarị ihe mgbakwunye: ihe ndị na-eme ka plastik ghara ịgbawa agbawa, ihe ndị na-eme ka ihe dị n'ime ya dị nro iji chịkwaa kristal, ma ọ bụ jikọta ya na polima ndị ọzọ iji melite iguzogide okpomọkụ na ike.
Usoro mmepụta PHA (polyhydroxyalkanoates)
N'adịghị ka PLA, nke a na-eme site na mmeghachi omume kemịkalụ nke monomers, PHA na-emepụta site na nje ndị dị ndụ dị ka ebe nchekwa ike n'ime sel ha. Usoro a bụ dịka ndị a:
1. Ịgba ụka
A na-akọ nje bacteria site na iji ihe ndị na-akpata carbon (shuga, mmanụ, ọbụna ihe mkpofu organic ụfọdụ) n'okpuru ọnọdụ ndị nwere oke nri (dịka ọmụmaatụ, nitrogen-limited) ka mkpụrụ ndụ wee chekwaa PHA.
2. Ịchịkọta na iwepụ ihe ndị dị ndụ
A na-ekewapụ mkpụrụ ndụ ndị ahụ site na ihe na-agbaze agbaze, emesịa a na-ewepụta PHA (site na iji ihe mgbaze ma ọ bụ ụzọ ndị na-anaghị agbaze agbaze nke ọma na gburugburu ebe obibi), wee sachaa ha.
3. Ịkpọcha na ịchacha ihe
A na-emepụta PHA ka ọ bụrụ mkpụrụ osisi ma mechaa kpụọ ya ka ọ bụrụ ihe nkiri, ahịhịa, ma ọ bụ ihe e ji akpa nri. PHA na-adịkarị ire ere, ọbụlagodi na gburugburu mmiri n'ọnọdụ ụfọdụ, ọ bụ ezie na ọnụego mmebi dị iche iche.
Usoro nrụpụta PBS na bio-PET (nchịkọta dị mkpirikpi)
A na-emepụta PBS (polybutylene succinate) site na polycondensation nke succinic acid na 1,4-butanediol. Mgbe e si na biomass fermentation nweta monomers abụọ ahụ, PBS nwere ike ịbụ nke biobased. A maara PBS maka mgbanwe ya na iguzogide okpomọkụ dịtụ ma e jiri ya tụnyere PLA, nke na-eme ka ọ dabara adaba maka akpa, ihe nkiri, na nkwakọ ngwaahịa ọtụtụ oyi akwa.
A na-emepụta Bio-PET site n'iji ihe ndị sitere na bio-sources dochie ụfọdụ ihe oriri PET (dịka ọmụmaatụ, ethylene glycol), ebe terephthalic acid ka na-abụkarị nke sitere na fosil (ọ bụ ezie na a na-emepụtakwa ụzọ bio-to-terephthalate). Uru ya: o nwere otu ihe onwunwe dị ka PET, nke na-eme ka ọ dakọọ na sistemụ PET e guzobere iji megharịa ihe.
Nhazi ngwaahịa nkwakọ ngwaahịa: site na pellets ruo na fim, karama na tray
Mgbe bio-polyester ghọchara pellets, usoro ọzọ bụ usoro mgbanwe ka ọ bụrụ nkwakọ ngwaahịa, gụnyere:
– Ihe nkiri e si n'elu ya pụta (ihe nkiri e mere ma ọ bụ ihe nkiri a na-afụ ụfụ) maka akpa na ihe mkpuchi.
– Nhazi thermoforming iji mee iko, tray nri, na blisters.
– Ịkpụzi ihe e ji agba ọgwụ maka mkpuchi, ngaji, ndụdụ, ma ọ bụ ihe ụfọdụ.
– Ịkpụzi karama (n'ozuzu ya na bio‑PET ma ọ bụ ngwakọta ụfọdụ).
Isi ihe ịma aka dị na biopolyesters bụ nkwụsi ike okpomọkụ na njikwa mmiri. Dịka ọmụmaatụ, PLA na-enwe mmetụta maka hydrolysis mgbe a na-edozi ya, yabụ ọ dị mkpa ka a kpọọ pellet ndị ahụ nkụ tupu a wụpụ ha ma ọ bụ kpụzie ha n'ime mmiri.
Ngwa dị na nkwakọ ngwaahịa na-adịghị ize ndụ gburugburu ebe obibi
A na-ejikarị bio-polyester eme ihe n'ihe gbasara nkwakọ ngwaahịa iji belata ikuku na/ma ọ bụ melite njikwa mgbe ejiri ya.
1. Nkwakọ ngwaahịa nri na ihe ọṅụṅụ
A na-ejikarị PLA eme ihe maka iko ihe ọṅụṅụ oyi, mkpuchi, tray mkpụrụ osisi, na ngwugwu salad n'ihi na ọ dị ka o doro anya ma sie ike. Maka nri ọkụ, PLA chọrọ mgbanwe (dịka ọmụmaatụ, mmụba kristal/CPET dị elu) iji nagide okpomọkụ dị elu.
2. Ihe nkiri na akpa ndị a na-akpụcha ahịhịa
A na-eji ngwakọta bio-polyester nke nwere ike imebi emebi (dịka ọmụmaatụ PLA na PBAT ma ọ bụ PBS) eme ihe maka akpa mkpofu organic na ihe nkiri mulch ugbo, ebe ha na-elekwasị anya n'ike ire ere na ebe a na-edebe compost ma ọ bụ ala (dabere na ọkọlọtọ na nhazi).
3. Nkwakọ ngwaahịa ịchọ mma na ngwaahịa ahịa
A na-ahọrọ Bio‑PET ma ọ bụ PLA maka karama, ite, ma ọ bụ blisters dịka akụkụ nke atụmatụ nke ụlọ ọrụ maka ihe eji eme ka ihe dị ọhụrụ. Ịma mma na nkwụsi ike bụ isi ihe a na-atụle ebe a.
4. Ngwugwu eriri agwakọtara (ngwakọta akwụkwọ plastik)
Enwere ike iji biopolyester mee ihe mkpuchi n'elu akwụkwọ iji mee ka mmiri na mmanụ ghara iguzogide ya. Agbanyeghị, imewe ahụ ga-atụle imegharị ihe ma ọ bụ ime ka ọ ghara imebi ihe iji zere imepụta ngwakọta ihe dị mgbagwoju anya nke ihe ndị siri ike ikewapụ.
Ihe ịma aka gburugburu ebe obibi na mmejuputa iwu
Ọ bụ ezie na ihe na-ekwe nkwa, biopolyester abụghị otu ngwọta. E nwere ọtụtụ akụkụ dị mkpa:
– Akụrụngwa njedebe nke ndụ: PLA na-achọkarị ka e jiri ụlọ ọrụ mmepụta ihe mee ka ọ dị ọcha ma nwee okpomọkụ na iru mmiri a na-achịkwa. Ọ bụrụ na a hapụ ya n'ime gburugburu ebe obibi, mmebi ya nwere ike ịdị nwayọ.
– Imegharị ihe: Enwere ike iji PET megharịa Bio‑PET, ebe PLA chọrọ mmiri imegharị ihe dị iche iji zere imebi àgwà PET mgbe agwakọtara ya.
– Ebe biomass na ojiji ala: Nhọrọ ihe ndị e ji emepụta ihe ga-atụle asọmpi na nri, ojiji mmiri, na mmetụta ọrụ ugbo. Iji ihe mkpofu lignocellulosic eme ihe bụ ụzọ dị mkpa maka ịnọgide na-enwe ike.
– Njirimara ihe onwunwe: ụfọdụ bio-polyesters na-adịkarị mfe ịgbawa ma ọ bụ na-anaghị eguzogide okpomọkụ karịa ụfọdụ plastik fosil, na-achọkarị ngwakọta/mgbakwunye ma ọ bụ nhazigharị ngwugwu.
Penutup
Usoro mmepụta plastik biopolyester na-ejikọta ụwa atọ: mmepụta biomass, teknụzụ bio (ịgbakọta ihe), na injinia polymer (polymerization na nhazi ngwaahịa). PLA na PHA na-egosi otu esi agbanwe ihe ndị e ji emeghari ka ọ bụrụ plastik bara uru, ebe PBS na bio-PET na-enye nhọrọ arụmọrụ dị nso na plastik ọdịnala yana atụmatụ maka ibelata akara ụkwụ carbon ma ọ bụ ndakọrịta imegharị ihe. Iji nweta nkwakọ ngwaahịa na-adịgide adịgide n'ezie, nhọrọ nke bio-polyester ga-esonyere ya na nhazi nkwakọ ngwaahịa kwesịrị ekwesị, usoro nchịkọta, na nhọrọ njedebe ndụ doro anya - ma ọ bụ imegharị ihe, imejupụta ihe, ma ọ bụ ụzọ nhazi ndị ọzọ. Site na usoro zuru oke, bio-polyester nwere ike ịbụ akụkụ dị mkpa nke mgbanwe gaa na akụ na ụba gburugburu na ụlọ ọrụ nkwakọ ngwaahịa.
