Виды биоразлагаемых пластмасс и способы их производства.
Пендаулуан
Обычный пластик стал незаменимым ресурсом в повседневной жизни, используемым в самых разных областях, от упаковки продуктов питания до потребительских товаров. Однако его негативное воздействие на окружающую среду стимулировало поиск более экологичных альтернатив, одной из которых является биоразлагаемый пластик. Биоразлагаемый пластик — это тип пластика, который может быть разложен микроорганизмами на соединения, безвредные для окружающей среды. В этой статье будут рассмотрены различные типы биоразлагаемого пластика и способы их производства.
Виды биоразлагаемого пластика
1. Полимолочная кислота (PLA)
PLA — это биоразлагаемый пластик, изготавливаемый из возобновляемых ресурсов, таких как кукуруза или сахарный тростник. PLA часто используется в бутылках, пищевой упаковке и даже в качестве филамента для 3D-печати. PLA разлагается в условиях промышленного компостирования в течение 1–6 месяцев.
2. Полигидроксиалканоаты (ПГА)
Полигидроксиалканоаты (PHA) — это природный полиэстер, производимый микроорганизмами в результате ферментации сахаров или липидов. PHA имеет широкий спектр применения, включая производство пластиковых пакетов, упаковки и даже некоторые медицинские применения. PHA полностью биоразлагаем и может разлагаться как в морской, так и в почвенной среде.
3. Пластмассы на основе крахмала
Пластмассы на основе крахмала представляют собой смеси натурального крахмала (обычно из кукурузы, картофеля или пшеницы) с синтетическими или другими биоразлагаемыми пластмассами. Пластмассы на основе крахмала могут использоваться для изготовления пакетов для покупок, пищевой пленки и в различных сельскохозяйственных целях.
4. Полигликолевая кислота (ПГА)
Полигликолевая кислота (PGA) — это тип биоразлагаемого пластика, часто используемый в медицине, например, в качестве биоразлагаемых хирургических нитей. PGA обладает превосходными биоразлагаемыми свойствами и может полностью разложиться в течение нескольких месяцев во влажной среде.
5. Полибутиленсукцинат (PBS)
PBS — это биоразлагаемый полиэфир, обладающий механическими и термическими свойствами, аналогичными обычным пластмассам (например, полиэтилену). PBS часто используется в упаковке, одноразовой посуде и сельском хозяйстве. PBS разлагается в почве и воде.
6. Пластмассы на основе целлюлозы
Пластмассы на основе целлюлозы изготавливаются из целлюлозы, основного компонента клеточных стенок растений. Эти пластмассы часто используются в производстве пластиковых пленок, покрытий и различных упаковочных материалов. Целлюлоза может разлагаться естественным путем в течение нескольких месяцев или лет, в зависимости от условий окружающей среды.
Как изготовить биоразлагаемый пластик
Процесс производства биоразлагаемого пластика варьируется в зависимости от типа производимого пластика. Вот некоторые распространенные методы, используемые при производстве биоразлагаемого пластика:
Полимолочная кислота (PLA)
1. Извлечение сахара
Этот процесс начинается с извлечения сахара из таких растений, как кукуруза или сахарный тростник. Затем этот сахар ферментируется бактериями, в результате чего образуется молочная кислота.
2. Полимеризация
Полученная молочная кислота затем подвергается процессу полимеризации с образованием полилактида, который является полимерной формой полимолочной кислоты (PLA).
3. Формирование конечного продукта
Жидкий PLA заливается в формы или экструдируется для получения конечных изделий, таких как пластиковые листы, бутылки или филамент для 3D-печати.
Полигидроксиалканоаты (ПГА)
1. Ферментация
Микроорганизмы, такие как бактерии, выращиваются в ферментационной среде, богатой углеродом, например, сахарами или липидами. Эти микроорганизмы производят полигидроксиалканоаты (ПГА) в качестве энергетического резерва в виде включений внутри своих клеток.
2. Экстракция и очистка
Далее, полигидроксиалканоаты (PHA) извлекаются из микроорганизмов и очищаются для удаления компонентов, не являющихся PHA.
3. Формирование конечного продукта
Полученная смесь полигидроксиалканоатов (PHA) затем подвергается дальнейшей обработке в соответствии с промышленными потребностями, например, из нее изготавливаются пластиковые пакеты или упаковочные материалы.
Пластики на основе крахмала
1. Экстракция крахмала
Крахмал получают из природных источников, таких как кукуруза, картофель или пшеница.
2. Смешивание с другими видами пластика
Извлеченный крахмал затем смешивают с другими биоразлагаемыми пластиками или связующими веществами, в результате чего получают композитный материал, который может использоваться в самых разных областях.
3. Формирование конечного продукта
Затем этот композитный материал формуется посредством формования или экструзии в конечный продукт, такой как пакет для покупок или пищевая упаковка.
Полигликолевая кислота (ПГК)
1. Полимеризация гликолида
Полигликолевая кислота (PGA) производится путем полимеризации гликолидов, которые являются диэфирами гликолевой кислоты.
2. Очистка
После полимеризации ПГА кристаллизуют и очищают для удаления остаточных реагентов и остатков, образовавшихся в процессе полимеризации.
3. Формирование конечного продукта
Готовый к применению полигликолевая кислота (PGA) затем может быть использована для изготовления конечных изделий, таких как биоразлагаемые хирургические шовные материалы или другие медицинские имплантационные материалы.
Полибутиленсукцинат (PBS)
1. Полимеризация
Полибутилсульфон (PBS) получают путем сополимеризации сукцината и бутандиола с использованием традиционного процесса полимеризации.
2. Очистка
После полимеризации фосфатно-буферный раствор очищают для удаления остаточных мономеров и катализаторов.
3. Формирование конечного продукта
Очищенный PBS можно экструдировать или формовать для получения конечных продуктов, таких как одноразовые столовые приборы или пластиковые пленки.
Пластики на основе целлюлозы
1. Экстракция целлюлозы
Целлюлозу получают из природных источников, таких как древесина или хлопок.
2. Химическая модификация
Затем извлеченная целлюлоза модифицируется с помощью химических процессов, таких как этерификация или этерификация, для улучшения ее свойств как пластика.
3. Формирование конечного продукта
Модифицированная целлюлоза в конечном итоге используется в производстве готовой продукции методом формования или экструзии.
заключение
Биоразлагаемые пластмассы предлагают более экологичное решение, чем обычные пластмассы, благодаря разнообразию типов и методов производства, адаптированных к различным областям применения. Понимание типов биоразлагаемых пластмасс и методов их производства позволит нам, будем надеяться, более разумно выбирать и использовать пластиковые изделия для сохранения окружающей среды.
Справка
– Лея, К., и Левандович, Г. (2010). Биоразложение полимеров и биоразлагаемые полимеры — обзор. Польский журнал экологических исследований, 19(2), 255-266.
– Шах, А. А., Хасан, Ф., Хамид, А., и Ахмед, С. (2008). Биологическая деградация пластмасс: всесторонний обзор. Достижения в биотехнологии, 26(3), 246-265.
