உயிரி பாலியஸ்டர் பிளாஸ்டிக் தயாரிக்கும் செயல்முறை மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த பேக்கேஜிங்கில் அதன் பயன்பாடு

உயிரி பாலியஸ்டர் பிளாஸ்டிக் தயாரிக்கும் செயல்முறை மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த பேக்கேஜிங்கில் அதன் பயன்பாடு

உணவு, பானம், அழகுசாதனப் பொருட்கள் மற்றும் தளவாடத் தொழில்களின் வளர்ச்சியுடன் சேர்ந்து, பேக்கேஜிங்கிற்கான தேவையும் தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது. மறுபுறம், பெட்ரோலியம் சார்ந்த பிளாஸ்டிக்குகள், அவற்றின் அதிக கார்பன் தடம் மற்றும் பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு நிர்வகிப்பதில் உள்ள சிரமம் காரணமாகக் கவனத்தை ஈர்த்துள்ளன. இதற்கு ஒரு மாற்றாக, பயோபாலிஸ்டர் பிளாஸ்டிக் அதிகளவில் உருவாக்கப்பட்டு வருகிறது. இது பாலிஸ்டர் பாலிமர்களின் ஒரு வகையாகும், இதன் மூலப்பொருட்கள் முழுமையாகவோ அல்லது பகுதியாகவோ உயிரியல் மூலங்களிலிருந்து (பயோமாஸ்) பெறப்படுகின்றன, மேலும் சில வகைகளில் இவை மக்கும் தன்மை கொண்டவையாகவும்/உரமாக்கக்கூடியவையாகவும் உள்ளன. பயோபாலிஸ்டர், குறிப்பாக பேக்கேஜிங் பயன்பாடுகளுக்கு, வழக்கமான பிளாஸ்டிக்குகளின் செயல்திறனுக்கும் நிலைத்தன்மையின் தேவைகளுக்கும் இடையில் ஒரு நடுநிலையான தீர்வை வழங்குகிறது.

பயோ-பாலிஸ்டர் என்றால் என்ன?

வேதியியல் ரீதியாக, பாலியெஸ்டர் என்பது அதன் முக்கிய சங்கிலியில் மீண்டும் மீண்டும் வரும் எஸ்டர் பிணைப்புகளைக் கொண்ட ஒரு பாலிமர் ஆகும். பயோ-பாலியெஸ்டர் என்ற சொல் இரண்டு விஷயங்களைக் குறிக்கலாம்: (1) கரும்பு, சோளம், மரவள்ளிக்கிழங்கு அல்லது காய்கறி எண்ணெய்கள் போன்ற உயிரிப் பொருட்களிலிருந்து மோனோமர்கள் பெறப்படும் உயிரி-அடிப்படையிலான பாலியெஸ்டர்கள்; மற்றும்/அல்லது (2) PLA (பாலி லாக்டிக் அமிலம்) மற்றும் PHA (பாலிஹைட்ராக்ஸிஅல்கனோயேட்டுகள்) போன்ற மக்கும் பாலியெஸ்டர்கள். எல்லா உயிரி-அடிப்படையிலான பிளாஸ்டிக்குகளும் தானாகவே மக்கும் தன்மை கொண்டவை அல்ல, மேலும் மக்கும் தன்மை கொண்டவை அனைத்தும் உயிரி-மூலம் பெறப்பட்டவை அல்ல. எடுத்துக்காட்டாக, பயோ-PET (உயிரி-அடிப்படையிலான பாலிஎதிலீன் டெரிப்தாலேட்) புதுப்பிக்கத்தக்க மூலப்பொருட்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படலாம், ஆனால் இது வழக்கமான PET-ஐப் போன்ற கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பொதுவாக அவ்வளவு விரைவாக மக்குவதில்லை; அதேசமயம் PLA உயிரி-அடிப்படையிலானது மற்றும் தொழில்துறை உரமாக்கல் வசதிகளில் ஒப்பீட்டளவில் எளிதாக சிதைந்துவிடும்.

சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த பேக்கேஜிங் என்ற சூழலில், PLA, PHA, PBS (பாலிபியூட்டிலீன் சக்சினேட்), PBAT (இது பொதுவாக முழுமையாக உயிரி சார்ந்ததாக இல்லாவிட்டாலும், நெகிழ்வுத்தன்மையை அதிகரிக்க பெரும்பாலும் ஒரு கலவையாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது), மற்றும் PET மறுசுழற்சி உள்கட்டமைப்பு வலுவாக இருந்தால் பாட்டில் பேக்கேஜிங்கிற்கான பயோ-PET ஆகியவை மிகவும் அடிக்கடி விவாதிக்கப்படுகின்றன.

மூலப்பொருட்கள்: உயிரிப்பொருளிலிருந்து மோனோமர் வரை

பயோபாலிஸ்டர் உற்பத்தியின் ஆரம்ப கட்டம் என்பது, மோனோமர்கள் அல்லது பாலிமர் முன்னோடிகளாக மாற்றப்பட வேண்டிய புதுப்பிக்கத்தக்க மூலப்பொருட்களைத் தயாரிப்பதாகும். பொதுவான உயிரிவள ஆதாரங்களில் பின்வருவன அடங்கும்:

1. சர்க்கரை மற்றும் மாவுச்சத்து (கரும்பு, சோளம், மரவள்ளிக்கிழங்கு): (மாவுச்சத்துக்காக) நீராற்பகுப்பு மூலம் குளுக்கோஸாகப் பதப்படுத்தப்பட்டு, பின்னர் நொதிக்கவைக்கப்படுகிறது.
2. தாவர எண்ணெய்கள் (பனை, சோயாபீன், ஆமணக்கு): வேதி வினைகள் மூலம் டையோல்கள்/அமிலங்களாக மாற்றப்படலாம்.
3. லிக்னோசெல்லுலோஸ் கழிவுகள் (கரும்புச் சக்கை, வைக்கோல், மரத்தூள்): இதிலுள்ள செல்லுலோஸ்/ஹெமிசெல்லுலோஸை நொதிக்கக்கூடிய சர்க்கரைகளாகச் சிதைப்பதற்கு முன்சிகிச்சை தேவைப்படுவதால், இது மிகவும் சவாலானதாகும்.

இந்தச் செயல்முறையின் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் சர்க்கரையிலிருந்து, தொழில்துறை முக்கியமான மோனோமர்களை உற்பத்தி செய்ய முடியும்:
– சில பாக்டீரியாக்களின் நொதித்தல் மூலம் லாக்டிக் அமிலம் (PLA முன்னோடி) உருவாகிறது.
– நொதித்தல் அல்லது உயிர்வேதியியல் வழிமுறைகள் மூலம் சக்சினிக் அமிலம் மற்றும் 1,4-பியூட்டேன்டையால் (PBS முன்னோடி).
3-ஹைட்ராக்ஸிபியூட்டிரேட் மற்றும் அதுபோன்ற ஒற்றை மூலக்கூறுகள், நுண்ணுயிரிகளின் செல்களுக்கு உள்ளேயே நேரடியாக PHA ஆக ஒருங்கிணைக்கப்படுகின்றன.

PLA (பாலி லாக்டிக் அமிலம்) உற்பத்தி செயல்முறை

PLA என்பது பேக்கேஜிங்கிற்கான மிகவும் பிரபலமான பயோபாலிஸ்டர்களில் ஒன்றாகும், ஏனெனில் அது ஒளி ஊடுருவக்கூடியது, வழக்கமான பிளாஸ்டிக்குகளைப் போலவே பிளாஸ்டிக் இயந்திரங்களைக் கொண்டு பதப்படுத்தப்படலாம், மேலும் இது புதுப்பிக்கத்தக்க மூலங்களிலிருந்து பெறப்படுகிறது. அதன் செயல்முறைச் சங்கிலியில் பொதுவாக பின்வருவன அடங்கும்:

1. சர்க்கரை லாக்டிக் அமிலமாக நொதித்தல்
குளுக்கோஸ், நுண்ணுயிரிகளால் (எ.கா., லாக்டோபேசில்லஸ்) நொதிக்க வைக்கப்பட்டு லாக்டிக் அமிலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. இந்தக் கட்டத்திற்கு pH அளவு, வெப்பநிலை, ஊட்டச்சத்துக்கள் ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்துவதும், விளைபொருளைத் தூய்மைப்படுத்துவதும் அவசியமாகும்.

2. லாக்டிக் அமிலத்தை சுத்திகரித்தல்
உயர்தர பாலிமர்களை உற்பத்தி செய்ய, லாக்டிக் அமிலத்தை உப்புகள், எஞ்சிய உயிரிப்பொருட்கள் மற்றும் பிற அசுத்தங்களிலிருந்து தூய்மைப்படுத்த வேண்டும். இந்தத் தூய்மைப்படுத்தும் செயல்முறையில் பொதுவாக வடிகட்டுதல், அயனிப் பரிமாற்றம், காய்ச்சி வடித்தல் அல்லது படிகமாக்குதல் ஆகியவை அடங்கும்.

3. லாக்டைடு உருவாதல்
லாக்டிக் அமிலம் ஒலிகோமர்களாக ஒடுக்கப்பட்டு, பின்னர் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பாலிமர் சிதைவுக்கு உட்படுத்தப்பட்டு லாக்டைடு (ஒரு வளைய இருபடி) உருவாகிறது. PLA-வின் படிகத்தன்மை மற்றும் இயந்திரவியல் பண்புகளைப் பாதிக்கும் பல மாற்றியங்கள் (L-லாக்டைடு, D-லாக்டைடு) உள்ளன.

4. வளையத் திறப்பு பலபடியாக்கம் (ROP)
லாக்டைடு ஒரு வினையூக்கியைப் (சில தொழில்துறை செயல்முறைகளில் ஸ்டானஸ் ஆக்டோயேட் போன்ற, பெரும்பாலும் உலோகம் சார்ந்த) பயன்படுத்தி பாலிமராக்கப்பட்டு, உயர் மூலக்கூறு எடை கொண்ட PLA-ஐ உருவாக்குகிறது. வலிமை மற்றும் செயலாக்கத்திறனுக்கு உயர் மூலக்கூறு எடை முக்கியமானது.

5. உருண்டையாக்குதல் மற்றும் கலவையாக்குதல்
தயாரிக்கப்பட்ட PLA உருண்டைகளாக ஆக்கப்படுகிறது. இந்தக் கட்டத்தில், உடையக்கூடிய தன்மையைத் தடுக்க நெகிழ்வூட்டிகள், படிகமாதலை ஒழுங்குபடுத்த கருவாக்கிகள், அல்லது வெப்ப எதிர்ப்புத்திறனையும் கடினத்தன்மையையும் மேம்படுத்த மற்ற பாலிமர்களுடனான கலவைகள் போன்ற சேர்க்கைப் பொருட்கள் பெரும்பாலும் சேர்க்கப்படுகின்றன.

PHA (பாலிஹைட்ராக்ஸிஅல்கனோயேட்ஸ்) உற்பத்தி செயல்முறை

மோனோமர்களின் வேதிவினை மூலம் உருவாக்கப்படும் PLA-வைப் போலல்லாமல், PHA ஆனது நுண்ணுயிரிகளால் அவற்றின் செல்களுக்குள் ஒரு ஆற்றல் சேமிப்பாக "உற்பத்தி" செய்யப்படுகிறது. அந்த செயல்முறை பின்வருமாறு:

1. நொதித்தல்
பாக்டீரியாக்கள், ஊட்டச்சத்து-குறைந்த (எ.கா., நைட்ரஜன்-குறைந்த) சூழ்நிலைகளில் கார்பன் மூலங்களைக் (சர்க்கரைகள், எண்ணெய்கள், சில கரிமக் கழிவுகள் உட்பட) கொண்டு வளர்க்கப்படுகின்றன, இதன் மூலம் அவற்றின் செல்கள் PHA-வை சேமித்து வைக்கின்றன.

2. உயிரிப் பொருள் அறுவடை மற்றும் பிரித்தெடுத்தல்
நொதித்தல் ஊடகத்திலிருந்து செல்கள் பிரிக்கப்பட்டு, பின்னர் PHA (கரைப்பான்கள் அல்லது சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த கரைப்பான் அல்லாத முறைகளைப் பயன்படுத்தி) பிரித்தெடுக்கப்பட்டு, சுத்திகரிக்கப்படுகிறது.

3. உலர்த்துதல் மற்றும் உருண்டையாக்குதல்
PHA உருண்டைகளாகவும், பின்னர் படலங்கள், உறிஞ்சுக் குழல்கள் அல்லது கொள்கலன்களாகவும் பதப்படுத்தப்படுகிறது. சிதைவின் வீதம் மாறுபடும் என்றாலும், PHA பொதுவாக, சில குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில் கடல்சார் சூழல்களிலும்கூட மக்கும் தன்மை கொண்டது.

PBS மற்றும் பயோ-PET உற்பத்தி செயல்முறை (சுருக்கமான கண்ணோட்டம்)

PBS (பாலிபியூட்டிலீன் சக்சினேட்) என்பது சக்சினிக் அமிலம் மற்றும் 1,4-பியூட்டேன்டையால் ஆகியவற்றின் பாலிமராக்கம் மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது. இந்த இரண்டு மோனோமர்களும் உயிரிப் பொருள் நொதித்தலிலிருந்து பெறப்படும்போது, ​​PBS உயிரி அடிப்படையிலானதாக இருக்க முடியும். PLA உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​PBS அதன் நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் வெப்பத்தைத் தாங்கும் திறனுக்காக அறியப்படுகிறது, இது பைகள், படலங்கள் மற்றும் பல அடுக்கு பேக்கேஜிங்கிற்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.

பயோ-பிஇடி பொதுவாக பிஇடி மூலப்பொருளின் (எ.கா., எத்திலீன் கிளைக்கால்) ஒரு பகுதியை உயிரி மூலங்களைக் கொண்டு மாற்றுவதன் மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது, அதேசமயம் டெரிப்தாலிக் அமிலம் இன்றும் பெரும்பாலும் புதைபடிவ அடிப்படையிலானதாகவே உள்ளது (இருப்பினும் டெரிப்தாலேட்டிற்கான உயிரி வழிகளும் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன). இதன் நன்மை என்னவென்றால், இது பிஇடி-யின் அதே பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதால், ஏற்கனவே நிறுவப்பட்ட பிஇடி மறுசுழற்சி அமைப்புகளுடன் இது இணக்கமாக உள்ளது.

பேக்கேஜிங் தயாரிப்பு உருவாக்கம்: உருண்டைகள் முதல் ஃபிலிம்கள், பாட்டில்கள் மற்றும் தட்டுகள் வரை

உயிரி-பாலிஸ்டர் உருண்டைகளாக மாறிய பிறகு, அடுத்த கட்டமாக அது பேக்கேஜிங்காக மாற்றப்படுகிறது, இதில் பின்வருவன அடங்கும்:

– பைகள் மற்றும் உறைகளுக்கான பிதுக்கப்பட்ட படலம் (வார்ப்புப் படலம் அல்லது ஊதப்பட்ட படலம்).
– கோப்பைகள், உணவுத் தட்டுகள் மற்றும் கொப்புளங்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படும் வெப்பவடிவமைப்பு.
– மூடிகள், கரண்டிகள், முட்கரண்டிகள் அல்லது குறிப்பிட்ட பாகங்களுக்கான ஊசி வார்ப்பு.
– புட்டிகளுக்கான ஊது அச்சு முறை (பொதுவாக உயிரி-PET அல்லது குறிப்பிட்ட கலவைகளில்).

உயிரிப்பாலியர்களில் உள்ள ஒரு முக்கிய சவால் வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் ஈரப்பதக் கட்டுப்பாடு ஆகும். உதாரணமாக, PLA பதப்படுத்தும் போது நீராற்பகுப்பிற்கு எளிதில் உள்ளாகிறது, எனவே பிதுக்குதல் அல்லது உட்செலுத்துதல் வார்ப்பிற்கு முன்பு உருண்டைகள் உலர்த்தப்பட வேண்டும்.

சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த பேக்கேஜிங்கில் பயன்பாடுகள்

வெளியேற்றங்களைக் குறைத்தல் மற்றும்/அல்லது பயன்பாட்டிற்குப் பிந்தைய கையாளும் திறனை மேம்படுத்துதல் ஆகிய நோக்கங்களுடன், உயிரி-பாலிஸ்டர் பொதியிடலில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

1. உணவு மற்றும் பான பேக்கேஜிங்
அதன் தெளிவான மற்றும் உறுதியான தோற்றத்தின் காரணமாக, PLA பெரும்பாலும் குளிர் பானக் கோப்பைகள், மூடிகள், பழத் தட்டுகள் மற்றும் சாலட் பேக்கேஜிங்கிற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சூடான உணவுகளுக்கு, அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்குவதற்காக PLA-வில் மாற்றங்கள் (உயர் படிகமயமாக்கல்/CPET போன்றவை) தேவைப்படுகின்றன.

2. மக்கும் தன்மையுள்ள படலங்கள் மற்றும் பைகள்
மக்கும் தன்மையுள்ள பயோ-பாலிஸ்டர் கலவைகள் (எ.கா. PLA உடன் PBAT அல்லது PBS) கரிமக் கழிவுப் பைகள் மற்றும் விவசாய மூடாக்கு படலங்களுக்குப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை (தரநிலைகள் மற்றும் உருவாக்கத்தைப் பொறுத்து) உரம் தயாரிக்கும் நிலையங்களிலோ அல்லது மண்ணிலோ சிதைவடையும் திறனைக் கொண்டுள்ளன.

3. அழகுசாதனப் பொருட்களின் பேக்கேஜிங் மற்றும் சில்லறை விற்பனைப் பொருட்கள்
புதுப்பிக்கத்தக்க மூலப்பொருட்களை நோக்கிய ஒரு பிராண்டின் உத்தியின் ஒரு பகுதியாக, பாட்டில்கள், ஜாடிகள் அல்லது பிளிஸ்டர்களுக்கு பயோ-பிஇடி அல்லது பிஎல்ஏ தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. அழகியல் மற்றும் உறுதித்தன்மை ஆகியவை இங்கு முக்கியக் கருத்தாக உள்ளன.

4. கலப்பு இழை பேக்கேஜிங் (காகிதம்-பிளாஸ்டிக் கலவை)
காகிதத்தின் மீது நீர்/எண்ணெய் எதிர்ப்பை மேம்படுத்த, உயிரிப் பாலியெஸ்டரை ஒரு பூச்சாகப் பயன்படுத்தலாம். இருப்பினும், பிரித்தெடுப்பதற்குக் கடினமான பொருட்களின் சிக்கலான கலவை உருவாவதைத் தவிர்க்க, அதன் வடிவமைப்பில் மறுசுழற்சி அல்லது மட்கும் தன்மையைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

சுற்றுச்சூழல் அம்சங்கள் மற்றும் செயல்படுத்தல் சவால்கள்

பயோபாலிஸ்டர் நம்பிக்கையளிப்பதாக இருந்தாலும், அது ஒரு முழுமையான தீர்வு அல்ல. இதில் பல முக்கியமான அம்சங்கள் உள்ளன:

– பயன்பாட்டுக்குப் பிந்தைய உள்கட்டமைப்பு: PLA-விற்கு பொதுவாக, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வெப்பநிலை மற்றும் ஈரப்பதத்துடன் கூடிய தொழிற்துறை உரமாக்கல் தேவைப்படுகிறது. சுற்றுச்சூழலில் பதப்படுத்தப்படாமல் விடப்பட்டால், அதன் சிதைவு மெதுவாக நிகழலாம்.
– மறுசுழற்சி: பயோ-பிஇடி-ஐ பிஇடி-யுடேயே மறுசுழற்சி செய்ய முடியும், ஆனால் பிஎல்ஏ-வுடன் கலக்கும்போது அதன் தரம் பாதிக்கப்படுவதைத் தவிர்க்க, அதற்கு ஒரு தனி மறுசுழற்சி வழிமுறை தேவைப்படுகிறது.
– உயிரிவள ஆதாரங்கள் மற்றும் நிலப் பயன்பாடு: மூலப்பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது, ​​உணவு, நீர் பயன்பாடு மற்றும் விவசாயத் தாக்கங்களுடனான போட்டியை கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். மரக்கூழ் கழிவுகளைப் பயன்படுத்துவது, மேம்பட்ட நிலைத்தன்மைக்கான ஒரு முக்கிய திசையாகும்.
– பொருளின் பண்புகள்: சில உயிரி-பாலிஸ்டர்கள், குறிப்பிட்ட புதைபடிவ பிளாஸ்டிக்குகளைக் காட்டிலும் எளிதில் உடையக்கூடியவையாகவோ அல்லது குறைந்த வெப்பத் தாங்குதிறன் கொண்டவையாகவோ இருக்கின்றன. இதனால், பெரும்பாலும் கலவைகள்/சேர்மானங்கள் அல்லது பேக்கேஜிங் மறுவடிவமைப்பு தேவைப்படுகிறது.

மூடுகிறது

உயிரிப்பாலிஸ்டர் பிளாஸ்டிக் உற்பத்தி செயல்முறையானது, உயிரிப் பொருள் உற்பத்தி, உயிரித் தொழில்நுட்பம் (புளித்தல்), மற்றும் பாலிமர் பொறியியல் (பாலிமராக்கம் மற்றும் தயாரிப்பு உருவாக்கம்) ஆகிய மூன்று உலகங்களை அடிப்படையில் இணைக்கிறது. புதுப்பிக்கத்தக்க மூலப்பொருட்களை எவ்வாறு செயல்பாட்டு பிளாஸ்டிக்குகளாக மாற்றலாம் என்பதை PLA மற்றும் PHA நிரூபிக்கின்றன. அதே சமயம், PBS மற்றும் பயோ-PET ஆகியவை, கார்பன் தடத்தைக் குறைப்பதற்கான உத்திகள் அல்லது மறுசுழற்சி இணக்கத்தன்மையுடன், வழக்கமான பிளாஸ்டிக்குகளுக்கு நெருக்கமான செயல்திறன் தேர்வுகளை வழங்குகின்றன. உண்மையான நீடித்த பேக்கேஜிங்கை அடைய, உயிரிப்பாலிஸ்டரைத் தேர்ந்தெடுப்பதுடன், பொருத்தமான பேக்கேஜிங் வடிவமைப்பு, ஒரு சேகரிப்பு அமைப்பு, மற்றும் மறுசுழற்சி, உரமாக்குதல் அல்லது பிற செயலாக்க முறைகள் போன்ற தெளிவான ஆயுட்கால இறுதித் தேர்வுகள் ஆகியவையும் இணைந்திருக்க வேண்டும். ஒரு முழுமையான அணுகுமுறையுடன், பேக்கேஜிங் துறையில் ஒரு வட்டப் பொருளாதாரத்திற்கான மாற்றத்தில் உயிரிப்பாலிஸ்டர் ஒரு முக்கியப் பகுதியாக இருக்க முடியும்.