Druhy biologicky rozložiteľných plastov a ako sa vyrábajú
Pendahuluan
Konvenčný plast sa stal nevyhnutným zdrojom v každodennom živote a používa sa v rôznych aplikáciách, od balenia potravín až po spotrebné výrobky. Jeho negatívny vplyv na životné prostredie však podnietil hľadanie ekologickejších alternatív, jednou z nich je biologicky odbúrateľný plast. Biologicky odbúrateľný plast je typ plastu, ktorý mikroorganizmy dokážu rozložiť na zlúčeniny, ktoré sú neškodné pre životné prostredie. Tento článok vysvetlí rôzne dostupné typy biologicky odbúrateľných plastov a spôsob ich výroby.
Druhy biologicky rozložiteľných plastov
1. Kyselina polymliečna (PLA)
PLA je biologicky rozložiteľný plast vyrobený z obnoviteľných zdrojov, ako je kukurica alebo cukrová trstina. PLA sa často používa vo fľašiach, obaloch na potraviny a dokonca aj vo filamentoch pre 3D tlač. PLA sa dokáže rozložiť v priemyselnom kompostovacom prostredí v priebehu 1 až 6 mesiacov.
2. Polyhydroxyalkanoáty (PHA)
PHA je prírodný polyester produkovaný mikroorganizmami fermentáciou cukrov alebo lipidov. PHA má široké spektrum použitia vrátane výroby plastových tašiek, obalov a dokonca aj niektorých medicínskych aplikácií. PHA je úplne biologicky odbúrateľný a môže sa rozkladať v morskom aj pôdnom prostredí.
3. Plasty na báze škrobu
Plasty na báze škrobu sú zmesi prírodného škrobu (zvyčajne z kukurice, zemiakov alebo pšenice) so syntetickými alebo inými biologicky rozložiteľnými plastmi. Plasty na báze škrobu sa môžu použiť na výrobu nákupných tašiek, potravinových fólií a rôznych poľnohospodárskych aplikácií.
4. Kyselina polyglykolová (PGA)
PGA je typ biologicky odbúrateľného plastu, ktorý sa často používa v medicínskych aplikáciách, ako sú napríklad biologicky odbúrateľné chirurgické stehy. PGA má vynikajúce biodegradačné vlastnosti a vo vlhkom prostredí sa dokáže úplne rozložiť v priebehu niekoľkých mesiacov.
5. Polybutylén sukcinát (PBS)
PBS je biologicky odbúrateľný polyester s mechanickými a tepelnými vlastnosťami podobnými bežným plastom (ako je polyetylén). PBS sa často používa v obaloch, jednorazovom riade a v poľnohospodárstve. PBS sa môže rozkladať v pôde a vode.
6. Plasty na báze celulózy
Plasty na báze celulózy sa vyrábajú z celulózy, hlavnej zložky bunkových stien rastlín. Tieto plasty sa často používajú pri výrobe plastových fólií, náterov a rôznych obalových aplikácií. Celulóza sa môže prirodzene rozložiť v priebehu mesiacov až rokov v závislosti od podmienok prostredia.
Ako vyrobiť biologicky rozložiteľný plast
Proces výroby biologicky rozložiteľného plastu sa líši v závislosti od typu vyrábaného plastu. Tu je niekoľko bežných metód používaných pri výrobe biologicky rozložiteľného plastu:
Kyselina polymliečna (PLA)
1. Extrakcia cukru
Tento proces začína extrakciou cukru z rastlín, ako je kukurica alebo cukrová trstina. Tento cukor je potom fermentovaný baktériami za vzniku kyseliny mliečnej.
2. Polymerizácia
Výsledná kyselina mliečna potom prechádza polymerizačným procesom za vzniku polylaktidu, čo je polymérna forma PLA.
3. Tvorba finálneho produktu
Tekutý PLA sa nalieva do foriem alebo extruduje za účelom vytvorenia finálnych produktov, ako sú plastové fólie, fľaše alebo filamenty pre 3D tlač.
Polyhydroxyalkanoáty (PHA)
1. Fermentácia
Mikroorganizmy, ako sú baktérie, sa pestujú vo fermentačnom médiu bohatom na uhlík, ako sú cukry alebo lipidy. Tieto mikroorganizmy produkujú PHA ako energetickú rezervu vo forme inklúzií vo svojich bunkách.
2. Extrakcia a čistenie
Následne sa PHA extrahuje z mikroorganizmov a čistí sa, aby sa odstránili zložky, ktoré nie sú PHA.
3. Tvorba finálneho produktu
Táto zmes PHA sa potom ďalej spracováva podľa priemyselných potrieb, napríklad na výrobu plastových tašiek alebo obalových materiálov.
Plasty na báze škrobu
1. Extrakcia škrobu
Škrob sa extrahuje z prírodných zdrojov, ako je kukurica, zemiaky alebo pšenica.
2. Miešanie s inými plastmi
Extrahovaný škrob sa potom zmieša s inými biologicky odbúrateľnými plastmi alebo spojivami, čoho výsledkom je kompozitný materiál, ktorý možno použiť na rôzne účely.
3. Tvorba finálneho produktu
Tento kompozitný materiál sa potom formuje lisovaním alebo extrúziou do finálneho produktu, ako je nákupná taška alebo obal na potraviny.
Kyselina polyglykolová (PGA)
1. Polymerizácia glykolidu
PGA sa vyrába polymerizáciou glykolidov, čo sú diestery kyseliny glykolovej.
2. Čistenie
Po polymerizácii sa PGA kryštalizuje a čistí, aby sa odstránili zvyškové činidlá a zvyšky z polymerizačného procesu.
3. Tvorba finálneho produktu
Pripravený PGA sa potom môže sformovať do finálnych produktov, ako sú biologicky odbúrateľné chirurgické stehy alebo iné medicínske implantačné materiály.
Polybutylén sukcinát (PBS)
1. Polymerizácia
PBS sa vyrába kopolymerizáciou sukcinátu a butandiolu konvenčným polymerizačným procesom.
2. Čistenie
Po polymerizácii sa PBS čistí, aby sa odstránili zvyškové monoméry a katalyzátory.
3. Tvorba finálneho produktu
Čistený PBS sa môže extrudovať alebo tvarovať na výrobu konečných produktov, ako sú jednorazové príbory alebo plastové fólie.
Plasty na báze celulózy
1. Extrakcia celulózy
Celulóza sa získava z prírodných zdrojov, ako je drevo alebo bavlna.
2. Chemická modifikácia
Extrahovaná celulóza sa potom upravuje chemickými procesmi, ako je esterifikácia alebo éterifikácia, aby sa zlepšili jej vlastnosti ako plastu.
3. Tvorba finálneho produktu
Modifikovaná celulóza sa nakoniec používa pri výrobe finálnych produktov lisovaním alebo extrúziou.
Záver
Biologicky odbúrateľné plasty ponúkajú ekologickejšie riešenie ako konvenčné plasty, s rôznymi typmi a výrobnými metódami prispôsobenými rôznym aplikáciám. Pochopením typov biologicky odbúrateľných plastov a ich výrobných metód dúfajme, že si budeme môcť rozumnejšie vyberať a používať plastové výrobky na ochranu životného prostredia.
Referencie
– Leja, K. a Lewandowicz, G. (2010). Biodegradácia polymérov a biologicky odbúrateľné polyméry – prehľad. Polish Journal of Environmental Studies, 19(2), 255-266.
– Shah, A. A., Hassan, F., Hameed, A. a Ahmed, S. (2008). Biologická degradácia plastov: Komplexný prehľad. Biotechnology advances, 26(3), 246-265.
