ජෛව-පොලියෙස්ටර් ප්ලාස්ටික් සෑදීමේ ක්රියාවලිය සහ පරිසර හිතකාමී ඇසුරුම්වල එහි යෙදීම.
ආහාර, පාන වර්ග, රූපලාවන්ය සහ සැපයුම් කර්මාන්තවල වර්ධනයත් සමඟ ඇසුරුම්කරණයේ අවශ්යතාවය අඛණ්ඩව වැඩි වේ. අනෙක් අතට, ඛනිජ තෙල් මත පදනම් වූ ප්ලාස්ටික් ඒවායේ ඉහළ කාබන් පියසටහන සහ භාවිතයෙන් පසු කළමනාකරණය කිරීමේ දුෂ්කරතාවය හේතුවෙන් අවධානයට ලක්ව ඇත. වැඩි වැඩියෙන් සංවර්ධනය වෙමින් පවතින එක් විකල්පයක් වන්නේ ජෛව පොලියෙස්ටර් ප්ලාස්ටික් වන අතර එය පොලියෙස්ටර් පොලිමර් පවුලකි, එහි අමුද්රව්ය සම්පූර්ණයෙන්ම හෝ අර්ධ වශයෙන් ජීව විද්යාත්මක ප්රභවයන්ගෙන් (ජෛව ස්කන්ධ) ලබා ගන්නා අතර සමහර වර්ගවල ජෛව හායනයට ලක්විය හැකි/කොම්පෝස්ට් කළ හැකි ය. ජෛව පොලියෙස්ටර් සාම්ප්රදායික ප්ලාස්ටික් වල ක්රියාකාරිත්වය සහ තිරසාරභාවයේ ඉල්ලීම් අතර මැද පදනමක් ලබා දෙයි, විශේෂයෙන් ඇසුරුම්කරණ යෙදුම් සඳහා.
ජෛව පොලියෙස්ටර් යනු කුමක්ද?
රසායනිකව, පොලියෙස්ටර් යනු එහි ප්රධාන දාමයේ පුනරාවර්තන එස්ටර බන්ධන ඇති බහු අවයවයකි. ජෛව-පොලියෙස්ටර් යන පදය කරුණු දෙකක් සඳහා යොමු විය හැකිය: (1) ජෛව-පාදක පොලියෙස්ටර්, එහිදී මොනෝමර් උක්, ඉරිඟු, මඤ්ඤොක්කා හෝ එළවළු තෙල් වැනි ජෛව ස්කන්ධයෙන් ව්යුත්පන්න වේ; සහ/හෝ (2) PLA (පොලිලැක්ටික් අම්ලය) සහ PHA (පොලිහයිඩ්රොක්සිඇල්කනෝට්) වැනි ජෛව හායනයට ලක්විය හැකි පොලියෙස්ටර්. සියලුම ජෛව-පාදක ප්ලාස්ටික් ස්වයංක්රීයව ජෛව හායනයට ලක් නොවන අතර සියලුම ජෛව හායනයට ලක්විය හැකි ඒවා ජෛව ව්යුත්පන්න නොවේ. උදාහරණයක් ලෙස, ජෛව-PET (ජෛව-පාදක පොලිඑතිලීන් ටෙරෙෆ්තලේට්) පුනර්ජනනීය අමුද්රව්ය වලින් සෑදිය හැකි නමුත් සාම්ප්රදායික PET වලට ව්යුහාත්මකව සමාන වන අතර සාමාන්යයෙන් ඉක්මනින් ජෛව හායනයට ලක් නොවේ; PLA ජෛව-පාදක වන අතර කාර්මික කොම්පෝස්ට් පහසුකම්වල සාපේක්ෂව පහසුවෙන් දිරාපත් වේ.
පරිසර හිතකාමී ඇසුරුම්කරණයේ සන්දර්භය තුළ, වඩාත් නිතර සාකච්ඡා කරනු ලබන්නේ PLA, PHA, PBS (පොලිබියුටිලීන් සුචිනේට්), PBAT (බොහෝ විට නම්යශීලී බව වැඩි කිරීම සඳහා මිශ්රණයක් ලෙස භාවිතා කරයි, නමුත් සාමාන්යයෙන් සම්පූර්ණයෙන්ම ජෛව පාදක නොවේ), සහ PET ප්රතිචක්රීකරණ යටිතල පහසුකම් ශක්තිමත් නම් බෝතල් ඇසුරුම් සඳහා ජෛව PET ය.
අමුද්රව්ය: ජෛව ස්කන්ධයේ සිට මොනෝමර් දක්වා
ජෛව පොලියෙස්ටර් නිෂ්පාදනයේ ආරම්භක අදියර වන්නේ මොනෝමර් හෝ පොලිමර් පූර්වගාමීන් බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා පුනර්ජනනීය අමුද්රව්ය සකස් කිරීමයි. පොදු ජෛව ස්කන්ධ ප්රභවයන් අතරට:
1. සීනි සහ පිෂ්ඨය (උක්, ඉරිඟු, මඤ්ඤොක්කා): ජල විච්ඡේදනය (පිෂ්ඨය සඳහා) හරහා ග්ලූකෝස් බවට සැකසූ අතර පසුව පැසවීම.
2. එළවළු තෙල් (පාම්, සෝයා බෝංචි, එඬරු): රසායනික ප්රතික්රියා හරහා ඩයෝල්/අම්ල බවට පරිවර්තනය කළ හැක.
3. ලිග්නොසෙලියුලෝසික් අපද්රව්ය (බෑගස්, පිදුරු, sawdust): සෙලියුලෝස්/හෙමිසෙලියුලෝස් පැසවිය හැකි සීනි බවට බිඳ දැමිය හැකි වන පරිදි පූර්ව ප්රතිකාර අවශ්ය වන බැවින් වඩාත් අභියෝගාත්මක වේ.
මෙම ක්රියාවලිය මගින් නිපදවන සීනි වලින්, කර්මාන්තයට වැදගත් මොනෝමර් නිපදවිය හැකිය:
– ඇතැම් බැක්ටීරියා මගින් පැසවීම හරහා ලැක්ටික් අම්ලය (PLA පූර්වගාමියා).
– පැසවීම හෝ ජෛව රසායනික මාර්ග හරහා සුචිනික් අම්ලය සහ 1,4-බියුටනෙඩියෝල් (PBS පූර්වගාමියා).
– 3-හයිඩ්රොක්සිබියුටයිරේට් සහ ඒ හා සමාන මොනෝමර් ක්ෂුද්ර ජීවීන්ගේ සෛල තුළ සෘජුවම PHA තුළට එකතු වේ.
PLA (පොලිලැක්ටික් අම්ලය) නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය
PLA ඇසුරුම්කරණය සඳහා වඩාත් ජනප්රිය ජෛව පොලියෙස්ටර් වලින් එකකි, මන්ද එය විනිවිද පෙනෙන නිසාත්, සාම්ප්රදායික ප්ලාස්ටික් වලට සමාන ප්ලාස්ටික් යන්ත්ර සමඟ සැකසිය හැකි නිසාත්, පුනර්ජනනීය ප්රභවයන්ගෙන් ලබා ගන්නා නිසාත් ය. එහි ක්රියාවලි දාමයට සාමාන්යයෙන් ඇතුළත් වන්නේ:
1. සීනි ලැක්ටික් අම්ලය බවට පැසවීම
ග්ලූකෝස් ක්ෂුද්ර ජීවීන් (උදා: ලැක්ටොබැසිලස්) මගින් පැසවීම සිදු කර ලැක්ටික් අම්ලය නිපදවයි. මෙම අදියරේදී pH අගය, උෂ්ණත්වය, පෝෂ්ය පදාර්ථ පාලනය කිරීම සහ නිෂ්පාදන පිරිසිදු කිරීම අවශ්ය වේ.
2. ලැක්ටික් අම්ලය පිරිසිදු කිරීම
උසස් තත්ත්වයේ බහු අවයවක නිපදවීම සඳහා, ලැක්ටික් අම්ලය ලවණ, අවශේෂ ජෛව ස්කන්ධය සහ අනෙකුත් අපද්රව්ය වලින් පිරිසිදු කළ යුතුය. පිරිසිදු කිරීම සාමාන්යයෙන් පෙරීම, අයන හුවමාරුව, ආසවනය හෝ ස්ඵටිකීකරණය ඇතුළත් වේ.
3. ලැක්ටයිඩ් සෑදීම
ලැක්ටික් අම්ලය ඔලිගෝමර් බවට ඝනීභවනය කර, පසුව ලැක්ටයිඩ් (චක්රීය ද්විමානයක්) සෑදීමට පාලිත ඩිපොලිමරීකරණයට ලක් කෙරේ. PLA හි ස්ඵටිකතාවයට සහ යාන්ත්රික ගුණාංගවලට බලපාන සමාවයවික කිහිපයක් (L-ලැක්ටයිඩ්, D-ලැක්ටයිඩ්) ඇත.
4. මුදු විවෘත කිරීමේ බහුඅවයවීකරණය (ROP)
ලැක්ටයිඩය උත්ප්රේරකයක් භාවිතයෙන් බහුඅවයවීකරණය කරනු ලැබේ (බොහෝ විට ලෝහ මත පදනම් වූ, ඇතැම් කාර්මික ක්රියාවලීන්හි ස්ටැනස් ඔක්ටෝට් වැනි), ඉහළ අණුක බර PLA නිපදවයි. ශක්තිය සහ සැකසුම් හැකියාව සඳහා ඉහළ අණුක බර වැදගත් වේ.
5. පෙතිකරණය සහ සංයෝග කිරීම
නිමි PLA පෙති බවට පත් කර ඇත. මෙම අදියරේදී, ආකලන බොහෝ විට එකතු කරනු ලැබේ: බිඳෙනසුලු බව වැළැක්වීම සඳහා ප්ලාස්ටිසයිසර්, ස්ඵටිකීකරණය නියාමනය කිරීම සඳහා න්යෂ්ටික කාරක, හෝ තාප ප්රතිරෝධය සහ තද බව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා අනෙකුත් පොලිමර් සමඟ මිශ්ර කිරීම.
PHA (පොලිහයිඩ්රොක්සිඇල්කනෝට්) නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය
මොනෝමර්වල රසායනික ප්රතික්රියාවක් හරහා සාදන ලද PLA මෙන් නොව, PHA ක්ෂුද්ර ජීවීන් විසින් ඔවුන්ගේ සෛල තුළ ශක්ති සංචිතයක් ලෙස "නිෂ්පාදනය" කරනු ලැබේ. ක්රියාවලිය පහත පරිදි වේ:
1. පැසවීම
සෛල PHA ගබඩා කිරීම සඳහා පෝෂක සීමිත තත්වයන් යටතේ (උදා: නයිට්රජන් සීමිත) කාබන් ප්රභවයන් (සීනි, තෙල්, ඇතැම් කාබනික අපද්රව්ය පවා) සමඟ බැක්ටීරියා වගා කෙරේ.
2. ජෛව ස්කන්ධ අස්වනු නෙලීම සහ නිස්සාරණය
සෛල පැසවීම මාධ්යයෙන් වෙන් කරනු ලැබේ, පසුව PHA නිස්සාරණය කරනු ලැබේ (ද්රාවක හෝ වඩාත් පරිසර හිතකාමී නොවන ද්රාවක ක්රම භාවිතා කර), පසුව පිරිසිදු කරනු ලැබේ.
3. වියළීම සහ පෙති දැමීම
PHA, පෙති බවට සැකසෙන අතර පසුව පටල, පිදුරු හෝ බහාලුම් බවට සැකසෙනු ඇත. PHA සාමාන්යයෙන් ජෛව හායනයට ලක්විය හැකි ය, ඇතැම් තත්වයන් යටතේ සාගර පරිසරවල පවා, නමුත් හායන අනුපාතය වෙනස් වේ.
PBS සහ ජෛව-PET නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය (කෙටි දළ විශ්ලේෂණය)
PBS (පොලිබියුටිලීන් සුචිනේට්) සෑදී ඇත්තේ සුචිනික් අම්ලය සහ 1,4-බියුටැනෙඩියෝල් වල බහු ඝනීභවනය හරහා ය. මොනෝමර් දෙකම ජෛව ස්කන්ධ පැසවීමෙන් ලබා ගත් විට, PBS ජෛව පාදක කළ හැකිය. PLA හා සසඳන විට PBS එහි නම්යශීලීභාවය සහ සාපේක්ෂව තාප ප්රතිරෝධය සඳහා ප්රසිද්ධය, එය බෑග්, පටල සහ බහු ස්ථර ඇසුරුම් සඳහා සුදුසු වේ.
ජෛව-PET සාමාන්යයෙන් නිපදවනු ලබන්නේ PET ආහාර තොගයෙන් කොටසක් (උදා: එතිලීන් ග්ලයිකෝල්) ජෛව ප්රභවයන් සමඟ ප්රතිස්ථාපනය කිරීමෙනි, ටෙරෙෆ්තලික් අම්ලය තවමත් බොහෝ විට පොසිල මත පදනම් වේ (ටෙරෙෆ්තලේට් වෙත ජෛව මාර්ග ද සංවර්ධනය වෙමින් පවතී). එහි වාසිය: එයට PET හා සමාන ගුණාංග ඇති බැවින් එය ස්ථාපිත PET ප්රතිචක්රීකරණ පද්ධති සමඟ අනුකූල වේ.
ඇසුරුම් නිෂ්පාදන සැකැස්ම: පෙති වල සිට පටල, බෝතල් සහ තැටි දක්වා
ජෛව-පොලියෙස්ටර් පෙති බවට පත් වූ පසු, ඊළඟ අදියර වන්නේ ඇසුරුම්කරණය බවට පරිවර්තනය කිරීමේ ක්රියාවලියයි, ඒවාට ඇතුළත් වන්නේ:
– බෑග් සහ එතුම් සඳහා නිස්සාරණය කරන ලද පටල (වාත්තු පටල හෝ පිඹින ලද පටල).
- කෝප්ප, ආහාර තැටි සහ බිබිලි සෑදීම සඳහා තාප සැකසීම.
– පියන, හැඳි, ගෑරුප්පු හෝ ඇතැම් සංරචක සඳහා එන්නත් අච්චු කිරීම.
– බෝතල් සඳහා බ්ලෝ මෝල්ඩින් (සාමාන්යයෙන් ජෛව-PET හෝ ඇතැම් මිශ්රණවල).
ජෛව පොලියෙස්ටර් සමඟ ඇති ප්රධාන අභියෝගයක් වන්නේ තාප ස්ථායිතාව සහ තෙතමනය පාලනයයි. උදාහරණයක් ලෙස, PLA, සැකසීමේදී ජල විච්ඡේදනයට සංවේදී වේ, එබැවින් පෙති නිස්සාරණය කිරීමට හෝ එන්නත් අච්චු කිරීමට පෙර වියළා ගත යුතුය.
පරිසර හිතකාමී ඇසුරුම්වල යෙදුම්
විමෝචනය අඩු කිරීම සහ/හෝ භාවිතයෙන් පසු කළමනාකරණ හැකියාව වැඩිදියුණු කිරීමේ අරමුණින් ජෛව-පොලියෙස්ටර් ඇසුරුම්කරණයේදී බහුලව භාවිතා වේ.
1. ආහාර පාන ඇසුරුම්
PLA බොහෝ විට සිසිල් බීම කෝප්ප, පියන, පළතුරු තැටි සහ සලාද ඇසුරුම් සඳහා භාවිතා කරනුයේ එහි පැහැදිලි සහ දෘඩ පෙනුම නිසාය. උණුසුම් ආහාර සඳහා, ඉහළ උෂ්ණත්වයන්ට ඔරොත්තු දීම සඳහා PLA වෙනස් කිරීම් (උදා: ඉහළ ස්ඵටිකීකරණය/CPET) අවශ්ය වේ.
2. කොම්පෝස්ට් කළ හැකි පටල සහ බෑග්
ජෛව හායනයට ලක්විය හැකි ජෛව-පොලියෙස්ටර් මිශ්රණ (උදා: PBAT හෝ PBS සමඟ PLA) කාබනික අපද්රව්ය බෑග් සහ කෘෂිකාර්මික වසුන් පටල සඳහා බහුලව භාවිතා වේ, මන්ද ඒවා කොම්පෝස්ට් පහසුකම්වල හෝ පසෙහි දිරාපත් වීමේ හැකියාව ඉලක්ක කර ගනී (ප්රමිතීන් සහ සූත්රගත කිරීම අනුව).
3. රූපලාවන්ය ඇසුරුම් සහ සිල්ලර නිෂ්පාදන
පුනර්ජනනීය අමුද්රව්ය සඳහා වන වෙළඳ නාමයක උපාය මාර්ගයේ කොටසක් ලෙස බෝතල්, භාජන හෝ බිබිලි සඳහා Bio‑PET හෝ PLA තෝරා ගනු ලැබේ. සෞන්දර්යය සහ දෘඪතාව මෙහි ප්රධාන සලකා බැලීම් වේ.
4. මිශ්ර තන්තු ඇසුරුම් (කඩදාසි-ප්ලාස්ටික් දෙමුහුන්)
ජල/තෙල් ප්රතිරෝධය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා කඩදාසි මත ආලේපනයක් ලෙස ජෛව පොලියෙස්ටර් භාවිතා කළ හැකිය. කෙසේ වෙතත්, වෙන් කිරීමට අපහසු ද්රව්යවල සංකීර්ණ මිශ්රණයක් නිර්මාණය වීම වළක්වා ගැනීම සඳහා සැලසුම ප්රතිචක්රීකරණය කිරීමේ හැකියාව හෝ කොම්පෝස්ට් කිරීමේ හැකියාව සලකා බැලිය යුතුය.
පාරිසරික අංශ සහ ක්රියාත්මක කිරීමේ අභියෝග
පොරොන්දු වුවද, ජෛව පොලියෙස්ටර් තනි විසඳුමක් නොවේ. වැදගත් අංශ කිහිපයක් තිබේ:
– ආයු කාලය අවසන් වන යටිතල පහසුකම්: PLA සඳහා සාමාන්යයෙන් පාලිත උෂ්ණත්වය සහ ආර්ද්රතාවය සහිත කාර්මික කොම්පෝස්ට් කිරීම අවශ්ය වේ. පරිසරය තුළ ප්රතිකාර නොකළහොත් එහි හායනය මන්දගාමී විය හැකිය.
– ප්රතිචක්රීකරණය: ජෛව-PET PET සමඟ ප්රතිචක්රීකරණය කළ හැකි අතර, මිශ්ර කළ විට PET වල ගුණාත්මක භාවයට හානි වීම වළක්වා ගැනීම සඳහා PLA සඳහා වෙනම ප්රතිචක්රීකරණ ප්රවාහයක් අවශ්ය වේ.
– ජෛව ස්කන්ධ ප්රභවයන් සහ ඉඩම් භාවිතය: අමුද්රව්ය තෝරා ගැනීමේදී ආහාර, ජල භාවිතය සහ කෘෂිකාර්මික බලපෑම් සමඟ තරඟකාරිත්වය සලකා බැලිය යුතුය. ලිග්නොසෙලියුලෝසික් අපද්රව්ය භාවිතය වැඩි තිරසාරභාවයක් සඳහා වැදගත් දිශාවකි.
– ද්රව්යමය ගුණාංග: සමහර ජෛව-පොලියෙස්ටර් ඇතැම් පොසිල ප්ලාස්ටික් වලට වඩා බිඳෙන සුළු හෝ අඩු තාප ප්රතිරෝධී වීමට නැඹුරු වන අතර, බොහෝ විට මිශ්රණ/ආකලන හෝ ඇසුරුම් ප්රතිනිර්මාණය අවශ්ය වේ.
වසා දැමීම
ජෛව පොලියෙස්ටර් ප්ලාස්ටික් නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය අත්යවශ්යයෙන්ම ලෝක තුනක් සම්බන්ධ කරයි: ජෛව ස්කන්ධ නිෂ්පාදනය, ජෛව තාක්ෂණය (පැසවීම) සහ පොලිමර් ඉංජිනේරු විද්යාව (පොලිමර්කරණය සහ නිෂ්පාදන සෑදීම). PLA සහ PHA මගින් පුනර්ජනනීය අමුද්රව්ය ක්රියාකාරී ප්ලාස්ටික් බවට පරිවර්තනය කළ හැකි ආකාරය නිරූපණය කරන අතර, PBS සහ ජෛව-PET කාබන් පියසටහන අඩු කිරීම හෝ ප්රතිචක්රීකරණය කිරීමේ අනුකූලතාව අඩු කිරීම සඳහා උපාය මාර්ග සමඟ සාම්ප්රදායික ප්ලාස්ටික් වලට සමීප කාර්ය සාධන විකල්ප ලබා දෙයි. සැබවින්ම තිරසාර ඇසුරුම්කරණයක් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, ජෛව-පොලියෙස්ටර් තෝරා ගැනීම සුදුසු ඇසුරුම්කරණ සැලසුමක්, එකතු කිරීමේ පද්ධතියක් සහ පැහැදිලි ආයු කාලය අවසන් කිරීමේ විකල්ප සමඟ - ප්රතිචක්රීකරණය, කොම්පෝස්ට් කිරීම හෝ වෙනත් සැකසුම් ක්රම සමඟ විය යුතුය. සමස්ථ ප්රවේශයක් සමඟ, ජෛව-පොලියෙස්ටර් ඇසුරුම් කර්මාන්තයේ චක්රලේඛ ආර්ථිකයකට මාරුවීමේ ප්රධාන අංගයක් විය හැකිය.
