د بایو پالیسټر پلاستیک جوړولو پروسه او په چاپیریال دوستانه بسته بندۍ کې یې کارول
د خوراکي توکو، مشروباتو، کاسمیټکس او لوژستیکي صنعتونو د ودې سره سم د بسته بندۍ اړتیا مخ په زیاتیدو ده. له بلې خوا، د پټرولیم پر بنسټ پلاستیکونه د دوی د لوړ کاربن فوټ پرینټ او د کارولو وروسته اداره کولو کې د ستونزو له امله د پام وړ دي. یو بدیل چې په زیاتیدونکي توګه رامینځته کیږي د بایوپولیسټر پلاستیک دی، د پالیسټر پولیمرونو یوه کورنۍ چې خام مواد یې په بشپړ ډول یا جزوي ډول د بیولوژیکي سرچینو (بایوماس) څخه اخیستل شوي، او په ځینو ډولونو کې د بایوډیګریډ وړ / کمپوسټ وړ هم دي. بایوپولیسټر د دودیزو پلاستیکونو فعالیت او د پایښت غوښتنو ترمنځ منځنۍ ځمکه وړاندې کوي، په ځانګړې توګه د بسته بندۍ غوښتنلیکونو لپاره.
بایو پالیسټر څه شی دی؟
په کیمیاوي لحاظ، پالیسټر یو پولیمر دی چې په خپل اصلي زنځیر کې تکراري ایسټر بانډونه لري. د بایو پالیسټر اصطلاح دوه شیانو ته اشاره کولی شي: (1) بایو پر بنسټ پالیسټرونه، چیرې چې مونومرونه د بایوماس څخه اخیستل شوي دي لکه ګني، جوار، کاساوا، یا د سبزیجاتو غوړ؛ او/یا (2) بایو پر بنسټ پالیسټرونه، لکه PLA (پولی لیکټیک اسید) او PHA (پولی هایدروکسیالکانویټس). ټول بایو پر بنسټ پلاستیکونه په اتوماتيک ډول بایو پر بنسټ نه دي، او ټول بایو پر بنسټ نه دي بایو پر بنسټ اخیستل شوي. د مثال په توګه، بایو پر بنسټ پالیټین ټیریفتالیټ (بایو پر بنسټ پالیټین ټیریفتالیټ) د نوي کیدونکي خامو موادو څخه جوړ کیدی شي مګر په جوړښت کې د دودیز PET سره ورته دی او عموما په چټکۍ سره بایو نه تخریب کیږي؛ پداسې حال کې چې PLA بایو پر بنسټ دی او په صنعتي کمپوسټ کولو تاسیساتو کې په نسبي ډول په اسانۍ سره تجزیه کیږي.
د چاپیریال دوستانه بسته بندۍ په شرایطو کې، تر ټولو ډیر بحث شوي PLA، PHA، PBS (پولی بیوټیلین سوکسینټ)، PBAT (ډیری وختونه د انعطاف زیاتولو لپاره د مخلوط په توګه کارول کیږي، که څه هم عموما په بشپړ ډول بایو پر بنسټ نه وي)، او د بوتل بسته بندۍ لپاره بایو-PET که چیرې د PET ریسایکل کولو زیربنا قوي وي.
خام مواد: له بایوماس څخه تر مونومر پورې
د بایوپولیسټر تولید لومړنی پړاو د نوي کیدونکي خامو موادو چمتو کول دي چې په مونومرونو یا پولیمر مخکینیو بدل شي. د بایوماس عامې سرچینې عبارت دي له:
۱. بوره او نشایسته (ګنی، جوار، کاساوا): د هایدرولیسس (د نشایسته لپاره) له لارې ګلوکوز ته پروسس کیږي او بیا خمیر کیږي.
۲. د سبزیجاتو غوړي (د خرما، سویابین، کاسټر): د کیمیاوي تعاملاتو له لارې په ډایول/اسیدونو بدلیدلی شي.
۳. لیګنوسیلوزیک ضایعات (بګاس، واښه، د چرسو لرګی): ډیر ننګونکي دي ځکه چې دا دمخه درملنې ته اړتیا لري ترڅو سیلولوز/هیمیسیلوز د تخمر وړ شکرو ته مات شي.
د دې پروسې له لارې تولید شوي بورې څخه، صنعت کولی شي مهم مونومرونه تولید کړي:
- لاکتیک اسید (PLA مخکینی) د ځینو باکتریاو لخوا د تخمر له لارې.
- سوسکینیک اسید او ۱،۴-بوتانیډیول (PBS مخکینی) د تخمر یا بایو کیمیکل لارو له لارې.
– ۳-هایډروکسایبوټریټ او ورته مونومرونه په مستقیم ډول د مایکرو ارګانیزمونو حجرو دننه په PHA کې راټولیږي.
د PLA (پولی لیکټیک اسید) د تولید پروسه
PLA د بسته بندۍ لپاره یو له خورا مشهور بایوپولیسټرونو څخه دی ځکه چې دا شفاف دی، د دودیزو پلاستیکونو په څیر د پلاستيکي ماشینونو سره پروسس کیدی شي، او د نوي کیدونکي سرچینو څخه اخیستل کیږي. د دې پروسې سلسله معمولا شامله ده:
۱. د شکر تخمر په لیکټیک اسید کې
ګلوکوز د مایکرو ارګانیزمونو (لکه لاکټوباسیلس) لخوا تخمر کیږي ترڅو لیکټیک اسید تولید کړي. پدې مرحله کې د pH، تودوخې، مغذي موادو او د محصول پاکولو کنټرول ته اړتیا ده.
۲. د لیکټیک اسید پاکول
د لوړ کیفیت لرونکي پولیمرونو د تولید لپاره، لاکتیک اسید باید د مالګو، پاتې شونو بایوماس او نورو ناپاکیو څخه پاک شي. پاکول معمولا فلټریشن، د ایون تبادله، تقطیر، یا کرسټال کول شامل دي.
۳. د لیکټایډ جوړښت
لاکتیک اسید په اولیګومرونو کې غلیظ کیږي، بیا د کنټرول شوي ډیپولیمرائزیشن تابع کیږي ترڅو لیکټایډ (یو سایکلیک ډیمر) جوړ کړي. ډیری ایزومرونه (L-lactide، D-lactide) شتون لري چې د PLA کرسټالینیت او میخانیکي ملکیتونو اغیزه کوي.
۴. د حلقوي پرانیستلو پولیمرائزیشن (ROP)
لاکټاید د کتلست په کارولو سره پولیمرائز کیږي (ډیری وختونه فلزات پر بنسټ، لکه په ځینو صنعتي پروسو کې سټینوس اوکټوټ)، د لوړ مالیکولر وزن PLA تولیدوي. لوړ مالیکولر وزن د ځواک او پروسس وړتیا لپاره مهم دی.
۵. د ګولیو اچول او ترکیب کول
بشپړ شوی PLA ګولۍ شوی دی. پدې مرحله کې، ډیری وختونه اضافه کونکي اضافه کیږي: پلاستیکائزرونه چې د ماتیدو مخه نیسي، د کرسټال کولو تنظیم کولو لپاره نیوکلیټینګ اجنټان، یا د تودوخې مقاومت او سختۍ ښه کولو لپاره د نورو پولیمرونو سره مخلوط کیږي.
د PHA (پولی هایدروکسیالکانویټس) د تولید پروسه
د PLA برعکس، کوم چې د مونومرونو کیمیاوي تعامل له لارې رامینځته کیږي، PHA د مایکرو ارګانیزمونو لخوا د دوی په حجرو کې د انرژي زیرمې په توګه "تولید" کیږي. پروسه په لاندې ډول ده:
۱. تخمر
باکتریا د کاربن سرچینو (شکر، غوړي، حتی ځینې عضوي فاضله موادو) سره د غذايي موادو محدود شرایطو لاندې (د بیلګې په توګه، نایتروجن محدود) وده کوي ترڅو حجرې PHA ذخیره کړي.
۲. د بایوماس راټولول او استخراج
حجرې د تخمر له وسیلې څخه جلا کیږي، بیا PHA استخراج کیږي (د محلولونو یا د چاپیریال دوستانه غیر محلول میتودونو په کارولو سره)، او بیا پاکیږي.
۳. وچول او ګولۍ اچول
PHA په ګولیو کې پروسس کیږي او بیا په فلمونو، تنګو یا کانټینرونو کې پروسس کیږي. PHA عموما د بایوډیګریډ وړ دی، حتی په سمندري چاپیریال کې د ځینو شرایطو لاندې، که څه هم د تخریب کچه توپیر لري.
د PBS او بایو-PET د تولید پروسه (لنډه کتنه)
PBS (پولی بیوټیلین سوکسینټ) د سوکسینیک اسید او 1,4-بوتانیډیول د پولی کنډنسیشن له لارې جوړیږي. کله چې دواړه مونومرونه د بایوماس تخمر څخه اخیستل کیږي، PBS بایو بیس کیدی شي. PBS د PLA په پرتله د خپل انعطاف او نسبتا تودوخې مقاومت لپاره پیژندل کیږي، چې دا د کڅوړو، فلمونو او څو پرتونو بسته بندۍ لپاره مناسب کوي.
بایو-PET معمولا د PET ځینې فیډ سټاک (د مثال په توګه، ایتیلین ګلایکول) د بایو سرچینو سره د ځای په ځای کولو سره جوړیږي، پداسې حال کې چې ټیرفتالیک اسید لاهم ډیری وختونه فوسیل پر بنسټ وي (که څه هم ټیرفتالیټ ته بایو لارې هم رامینځته کیږي). د هغې ګټه: دا د PET په څیر ورته ځانګړتیاوې لري، دا د PET د تاسیس شوي ریسایکلینګ سیسټمونو سره مطابقت لري.
د محصول بسته بندۍ جوړښت: له ګولیو څخه تر فلمونو، بوتلونو او ټریونو پورې
وروسته له دې چې بایو پالیسټر په ګولیو بدل شي، بل پړاو د بسته بندۍ ته د بدلولو پروسه ده، په شمول د:
- د کڅوړو او ریپرونو لپاره ایستل شوی فلم (کاسټ فلم یا فلون فلم).
- د پیالو، د خوړو ټریونو او تڼاکو جوړولو لپاره ترموفورمینګ.
- د پوښونو، چمچو، فورکونو، یا ځینو برخو لپاره د انجیکشن مولډینګ.
- د بوتلونو لپاره د بلو مولډینګ (عموما په بایو-PET یا ځینې مرکبونو کې).
د بایوپولیسټرونو سره یوه مهمه ننګونه د تودوخې ثبات او د رطوبت کنټرول دی. د مثال په توګه، PLA د پروسس کولو پرمهال د هایدرولیسس سره حساس دی، نو ګولۍ باید د اخراج یا انجیکشن مولډینګ دمخه وچې شي.
په چاپیریال دوستانه بسته بندۍ کې غوښتنلیکونه
بایو پالیسټر په پراخه کچه په بسته بندۍ کې کارول کیږي چې هدف یې د اخراج کمول او/یا د کارولو وروسته مدیریت ښه کول دي.
۱. د خوړو او مشروباتو بسته بندي
PLA ډیری وختونه د سړو څښاک پیالو، پوښونو، د میوو ټریونو، او د سلاد بسته بندۍ لپاره کارول کیږي ځکه چې دا روښانه او سخت ښکاري. د ګرمو خواړو لپاره، PLA د لوړې تودوخې سره مقاومت کولو لپاره تعدیلاتو ته اړتیا لري (د مثال په توګه، لوړ کرسټالیزیشن/CPET).
۲. د کمپوسټ وړ فلمونه او کڅوړې
د بایو تخریب وړ بایو پالیسټر مرکبونه (د مثال په توګه PLA د PBAT یا PBS سره) په پراخه کچه د عضوي کثافاتو کڅوړو او کرنیزو ملچ فلمونو لپاره کارول کیږي، ځکه چې دوی د کمپوسټ تاسیساتو یا خاورې کې د تجزیه کیدو وړتیا په نښه کوي (د معیارونو او فورمول پورې اړه لري).
۳. د کاسمیټیک بسته بندي او پرچون محصولات
د بوتلونو، جارونو، یا تڼاکو لپاره بایو-PET یا PLA د نوي کیدونکي خامو موادو په لور د برانډ د ستراتیژۍ د یوې برخې په توګه غوره کیږي. جمالیات او سختي دلته کلیدي ملاحظات دي.
۴. د مخلوط فایبر بسته بندي (د کاغذ پلاستیک هایبرډ)
بایوپولیسټر د کاغذ پر مخ د پوښ په توګه کارول کیدی شي ترڅو د اوبو/تیلو مقاومت ښه کړي. په هرصورت، ډیزاین باید د بیا کارولو یا کمپوسټ کولو وړتیا په پام کې ونیسي ترڅو د موادو پیچلي مخلوط رامینځته کولو څخه مخنیوی وشي چې جلا کول یې ستونزمن وي.
د چاپیریال اړخونه او د پلي کولو ننګونې
که څه هم ژمن دی، بایوپولیسټر یوازینی حل نه دی. ډیری مهم اړخونه شتون لري:
- د ژوند پای ته رسیدونکې زیربنا: PLA عموما د کنټرول شوي تودوخې او رطوبت سره صنعتي کمپوسټ کولو ته اړتیا لري. که چیرې په چاپیریال کې درملنه ونشي، نو د هغې تخریب ورو کیدی شي.
– بیا کارول: بایو-PET د PET سره بیا کارول کیدی شي، پداسې حال کې چې PLA د بیا کارولو جلا جریان ته اړتیا لري ترڅو د مخلوط کولو پرمهال د PET کیفیت سره موافقت ونه کړي.
– د بایوماس سرچینې او د ځمکې کارول: د خامو موادو انتخاب باید د خوړو، اوبو کارولو او کرنیزو اغیزو سره سیالي په پام کې ونیسي. د لیګنوسیلوزیک ضایعاتو کارول د ډیر پایښت لپاره یو مهم لوري دی.
– د موادو ځانګړتیاوې: ځینې بایو پالیسټرونه د ځینو فوسیل پلاستیکونو په پرتله ډیر ماتیدونکي یا لږ تودوخې مقاومت لري، ډیری وختونه مخلوط / اضافه کونکي یا د بسته بندۍ بیا ډیزاین ته اړتیا لري.
تړل
د بایوپولیسټر پلاستیک جوړولو پروسه په اصل کې درې نړۍ سره نښلوي: د بایوماس تولید، بایو ټیکنالوژي (خمیر)، او د پولیمر انجینرۍ (پولیمرائزیشن او د محصول جوړښت). PLA او PHA ښیي چې څنګه د نوي کیدونکي خامو موادو په فعال پلاستیک بدلیدلی شي، پداسې حال کې چې PBS او بایو-PET د کاربن فوټ پرینټ یا ریسایکل کولو مطابقت کمولو لپاره ستراتیژیو سره دودیز پلاستیکونو ته نږدې د فعالیت اختیارونه وړاندې کوي. د ریښتیني دوامداره بسته بندۍ ترلاسه کولو لپاره، د بایو-پالیسټر انتخاب باید د مناسب بسته بندۍ ډیزاین، د راټولولو سیسټم، او د ژوند پای روښانه انتخابونو سره وي - ایا ریسایکل کول، کمپوسټ کول، یا د پروسس کولو نورې طریقې. د هولیسټیک چلند سره، بایو-پالیسټر کولی شي د بسته بندۍ صنعت کې د سرکلر اقتصاد ته د لیږد یوه مهمه برخه وي.
