Biologiškai skaidomų plastikų rūšys ir kaip jie gaminami
Pendahuluanas
Įprastas plastikas tapo būtinu kasdienio gyvenimo ištekliumi, naudojamu įvairiose srityse – nuo maisto pakuočių iki vartojimo prekių. Tačiau neigiamas jo poveikis aplinkai paskatino ieškoti ekologiškesnių alternatyvų, viena iš jų – biologiškai skaidus plastikas. Biologiškai skaidus plastikas yra plastiko rūšis, kurią mikroorganizmai gali suskaidyti į aplinkai nekenksmingus junginius. Šiame straipsnyje bus paaiškinti įvairūs biologiškai skaidaus plastiko tipai ir kaip jie gaminami.
Biologiškai skaidomo plastiko rūšys
1. Polilaktinė rūgštis (PLA)
PLA yra biologiškai skaidus plastikas, pagamintas iš atsinaujinančių išteklių, tokių kaip kukurūzai ar cukranendrės. PLA dažnai naudojama buteliuose, maisto pakuotėse ir net 3D spausdinimo gijose. PLA pramoninėje kompostavimo aplinkoje gali suirti per 1–6 mėnesius.
2. Polihidroksialkanoatai (PHA)
PHA yra natūralus poliesteris, kurį mikroorganizmai gamina fermentuodami cukrų arba lipidus. PHA turi platų pritaikymo spektrą, įskaitant plastikinių maišelių, pakuočių gamybą ir net kai kurias medicinos sritis. PHA yra visiškai biologiškai skaidus ir gali skilti tiek jūros, tiek dirvožemio aplinkoje.
3. Krakmolo pagrindu pagaminti plastikai
Krakmolo pagrindo plastikai yra natūralaus krakmolo (dažniausiai iš kukurūzų, bulvių arba kviečių) mišiniai su sintetiniais arba kitais biologiškai skaidžiais plastikais. Krakmolo pagrindo plastikai gali būti naudojami pirkinių maišeliams, maisto plėvelei gaminti ir įvairioms žemės ūkio reikmėms.
4. Poliglikolio rūgštis (PGA)
PGA yra biologiškai skaidus plastikas, dažnai naudojamas medicinos reikmėms, pavyzdžiui, biologiškai skaidomiems chirurginiams siūlams. PGA pasižymi puikiomis biologinio skaidumo savybėmis ir, laikomas drėgnoje aplinkoje, gali visiškai suirti per kelis mėnesius.
5. Polibutileno sukcinatas (PBS)
PBS yra biologiškai skaidus poliesteris, kurio mechaninės ir terminės savybės panašios į įprastų plastikų (pvz., polietileno). PBS dažnai naudojamas pakuotėse, vienkartiniuose stalo induose ir žemės ūkio reikmėms. PBS gali skilti dirvožemyje ir vandenyje.
6. Celiuliozės pagrindu pagaminti plastikai
Celiuliozės pagrindu pagaminti plastikai gaminami iš celiuliozės – pagrindinio augalų ląstelių sienelių komponento. Šie plastikai dažnai naudojami plastikinių plėvelių, dangų ir įvairių pakuočių gamyboje. Celiuliozė gali natūraliai suirti per kelis mėnesius ar metus, priklausomai nuo aplinkos sąlygų.
Kaip pagaminti biologiškai skaidomą plastiką
Biologiškai skaidaus plastiko gamybos procesas skiriasi priklausomai nuo gaminamo plastiko rūšies. Štai keletas įprastų biologiškai skaidaus plastiko gamybos metodų:
Polilaktinė rūgštis (PLA)
1. Cukraus ekstrakcija
Šis procesas prasideda nuo cukraus išgavimo iš augalų, tokių kaip kukurūzai ar cukranendrės. Šį cukrų bakterijos fermentuoja, kad susidarytų pieno rūgštis.
2. Polimerizacija
Gauta pieno rūgštis polimerizuojasi ir susidaro polilaktidas, kuris yra PLA polimerinė forma.
3. Galutinio produkto formavimas
Skystas PLA pilamas į formas arba ekstruduojamas, kad būtų pagaminti galutiniai produktai, tokie kaip plastikiniai lakštai, buteliai arba gijos 3D spausdinimui.
Polihidroksialkanoatai (PHA)
1. Fermentacija
Mikroorganizmai, tokie kaip bakterijos, auginami fermentacijos terpėje, kurioje gausu anglies, pavyzdžiui, cukrų ar lipidų. Šie mikroorganizmai gamina PHA kaip energijos rezervą intarpų pavidalu savo ląstelėse.
2. Ekstrahavimas ir valymas
Toliau PHA išskiriamas iš mikroorganizmų ir išgryninamas, siekiant pašalinti ne PHA ingredientus.
3. Galutinio produkto formavimas
Šis PHA mišinys toliau perdirbamas pagal pramonės poreikius, pavyzdžiui, gaminamas į plastikinius maišelius arba pakavimo medžiagas.
Krakmolo pagrindu pagaminti plastikai
1. Krakmolo ekstrakcija
Krakmolas išgaunamas iš natūralių šaltinių, tokių kaip kukurūzai, bulvės ar kviečiai.
2. Maišymas su kitais plastikais
Išgautas krakmolas sumaišomas su kitais biologiškai skaidžiais plastikais arba rišamosiomis medžiagomis, taip gaunant kompozicinę medžiagą, kurią galima naudoti įvairiems tikslams.
3. Galutinio produkto formavimas
Ši kompozicinė medžiaga formuojama liejimo arba ekstruzijos būdu į galutinį produktą, pavyzdžiui, pirkinių krepšį ar maisto pakuotę.
Poliglikolio rūgštis (PGA)
1. Glikolido polimerizacija
PGA gaminamas polimerizuojant glikolidus, kurie yra glikolio rūgšties diesteriai.
2. Valymas
Po polimerizacijos PGA kristalizuojamas ir išgryninamas, siekiant pašalinti likusius reagentus ir polimerizacijos proceso liekanas.
3. Galutinio produkto formavimas
Paruoštas naudoti PGA gali būti suformuotas į galutinius produktus, tokius kaip biologiškai skaidūs chirurginiai siūlai ar kitos medicininės implantavimo medžiagos.
Polibutileno sukcinatas (PBS)
1. Polimerizacija
PBS gaminamas sukcinato ir butandiolio kopolimerizacijos būdu, naudojant įprastą polimerizacijos procesą.
2. Valymas
Po polimerizacijos PBS išgryninamas, siekiant pašalinti likusius monomerus ir katalizatorius.
3. Galutinio produkto formavimas
Išgrynintas PBS gali būti ekstruduotas arba formuojamas, kad būtų pagaminti galutiniai produktai, tokie kaip vienkartiniai stalo įrankiai arba plastikinės plėvelės.
Celiuliozės pagrindu pagaminti plastikai
1. Celiuliozės ekstrakcija
Celiuliozė išgaunama iš natūralių šaltinių, tokių kaip mediena ar medvilnė.
2. Cheminė modifikacija
Išgauta celiuliozė modifikuojama cheminiais procesais, tokiais kaip esterinimas arba eterinimas, siekiant pagerinti jos, kaip plastiko, savybes.
3. Galutinio produkto formavimas
Modifikuota celiuliozė galiausiai naudojama galutinių produktų gamyboje liejimo arba ekstruzijos būdu.
Išvada
Biologiškai skaidūs plastikai yra ekologiškesnis sprendimas nei įprasti plastikai, nes jų rūšių ir gamybos būdų yra įvairių, pritaikytų įvairioms reikmėms. Suprasdami biologiškai skaidžių plastikų rūšis ir jų gamybos metodus, tikimės, kad galėsime išmintingiau rinktis ir naudoti plastikinius gaminius, kad tausotume aplinką.
Nuoroda
– Leja, K., ir Lewandowicz, G. (2010). Polimerų biologinis skaidymas ir biologiškai skaidūs polimerai – apžvalga. Lenkijos aplinkos tyrimų žurnalas, 19(2), 255–266.
– Shah, A. A., Hassan, F., Hameed, A. ir Ahmed, S. (2008). Biologinis plastikų skaidymas: išsami apžvalga. „Biotechnology advances“, 26(3), 246–265.
