דער פּראָצעס פֿון מאַכן ביאָ-פּאָליעסטער פּלאַסטיק און זײַן אַפּליקאַציע אין ענווייראָנמענטאַל-פֿרײַנדלעכע פּאַקאַדזשינג
די נויט פֿאַר פּאַקאַדזשינג וואַקסט ווײַטער צוזאַמען מיטן וואוקס פֿון די עסן, געטראַנקען, קאָסמעטיקס און לאָגיסטיק אינדוסטריעס. פֿון דער אַנדערער זײַט, זענען פּעטראָלעום-באַזירטע פּלאַסטיקס אין די אויגן פֿון זייער הויכן טשאַד פֿוסדרוק און שוועריקייטן אין פֿאַרוואַלטן נאָך-נוץ. איין אַלטערנאַטיוו וואָס ווערט מער און מער אַנטוויקלט איז ביאָפּאָליעסטער פּלאַסטיק, אַ משפּחה פֿון פּאָליעסטער פּאָלימערן וועמענס רוי מאַטעריאַלן זענען גאָר אָדער טיילווײַז דערייווד פֿון ביאָלאָגישע קוועלער (ביאָמאַסע), און אין עטלעכע טיפּן זענען זיי אויך ביאָדעגראַדירבאר/קאָמפּאָסטערבאר. ביאָפּאָליעסטער אָפֿערט אַ מיטל וועג צווישן דער פאָרשטעלונג פֿון קאָנווענציאָנעלע פּלאַסטיקס און די פֿאָדערונגען פֿון סאַסטיינאַביליטי, ספּעציעל פֿאַר פּאַקאַדזשינג אַפּליקאַציעס.
וואָס איז ביאָ-פּאָליעסטער?
כעמיש, איז פאליעסטער א פאלימער וואס האט איבערחזרנדיקע עסטער בונדן אין זיין הויפט קייט. דער טערמין ביאָ-פאליעסטער קען זיך ווענדן צו צוויי זאכן: (1) ביאָ-באזירטע פאליעסטערס, וואו די מאנאמערן שטאמען פון ביאמאסע ווי צוקערשטאק, קארן, קאסאווע, אדער גרינס-אוילס; און/אדער (2) ביאדראודירבארע פאליעסטערס, ווי PLA (פאלילאקטיק זויער) און PHA (פאליכידראקסיאלקאנאאטן). נישט אלע ביאָ-באזירטע פלאסטיקס זענען אויטאמאטיש ביאדראודירבאר, און נישט אלע ביאדראודירבארע זענען ביאָ-דערייווד. למשל, ביאָ-PET (ביאָ-באזירטע פאליעטילען טעראפטאלאט) קען געמאכט ווערן פון באנייבארע רוי מאטעריאלן אבער איז סטרוקטורעל ענליך צו קאנווענציאנעלן PET און בכלל ביאדראודירבאר נישט אזוי שנעל; משא"כ PLA איז ביאָ-באזירט און צעפאלט זיך גאנץ לייכט אין אינדוסטריעלע קאמפאסטיר-פאבריקן.
אין דעם קאנטעקסט פון עקאָ-פרייַנדלעך פּאַקאַדזשינג, די מערסט אָפט דיסקוטירט זענען PLA, PHA, PBS (פּאָליבוטילען סוקסינאַט), PBAT (אָפט געניצט ווי אַ געמיש צו פאַרגרעסערן בייגיקייט, כאָטש בכלל נישט גאָר ביאָ-באַזירט), און ביאָ-PET פֿאַר פלאַש פּאַקאַדזשינג אויב די PET ריסייקלינג אינפראַסטרוקטור איז שטאַרק.
רוי מאַטעריאַלן: פֿון ביאָמאַסע ביז מאָנאָמער
דער ערשטער שטאפל אין ביאָפּאָליעסטער פּראָדוקציע איז צוגרייטן רינואַבאַל רוי מאַטעריאַלן צו ווערן קאָנווערטירט אין מאָנאָמערן אָדער פּאָלימער פּריקורסאָרן. געוויינטלעכע ביאָמאַסע קוועלער אַרייַננעמען:
1. צוקער און שטאַרקע (צוקער שטעקן, קאָרן, קאַסאַוואַ): פּראַסעסט אין גלוקאָזע דורך הידראָליז (פֿאַר שטאַרקע) און דערנאָך פערמענטירט.
2. גרינס-איילס (פאלמע, סויבין, קאסטאר): קענען ווערן פארוואנדלט דורך כעמישע רעאקציעס אין דיאלן/זויערן.
3. ליגנאָסעלולאָזישער אָפּפאַל (באַגאַסע, שטרוי, זעגעמעל): מער אַרויסרופנדיק ווײַל עס דאַרף פֿאָרבאַהאַנדלונג כּדי די צעלולאָזע/העמיסעללולאָזע זאָלן קענען צעבראָכן ווערן אין פֿערמענטירבארע צוקערס.
פֿון דעם צוקער וואָס ווערט פּראָדוצירט דורך דעם פּראָצעס, קען די אינדוסטריע פּראָדוצירן וויכטיקע מאָנאָמערן:
– לאַקטיק זויער (PLA פאָרגייער) דורך פערמענטאַציע דורך געוויסע באַקטעריעס.
– סוקסיניק זויער און 1,4-בוטאַנעדיאָל (PBS פאָרגייער) דורך פֿערמענטאַציע אָדער ביאָכעמישע וועגן.
– 3-הידראָקסיבוטיראַט און ענלעכע מאָנאָמערן ווערן צוזאַמענגעשטעלט אין PHA גלייך אין די צעלן פון מיקראָאָרגאַניזמען.
PLA (פּאָלילאַקטיק זויער) פּראָדוקציע פּראָצעס
PLA איז איינע פון די מערסט פאפולערע ביאָפּאָליעסטערס פאר פּאַקאַדזשינג ווייל עס איז טראַנספּאַרענט, קען ווערן פּראַסעסט מיט פּלאַסטיק מאַשינען ענלעך צו קאַנווענשאַנאַל פּלאַסטיקס, און איז דערייווד פון רינואַבאַל קוואלן. איר פּראָצעס קייט טיפּיקלי כולל:
1. פערמענטאַציע פון צוקער אין לאַקטיק זויער
גלוקאָזע ווערט פערמענטירט דורך מיקראָאָרגאַניזמען (למשל, לאַקטאָבאַסיללוס) צו פּראָדוצירן לאַקטיק זויער. די שטאַפּל דאַרף קאָנטראָל פון pH, טעמפּעראַטור, נוטריאַנץ און פּראָדוקט רייניקונג.
2. רייניקונג פון לאַקטיק זויער
כּדי צו פּראָדוצירן הויך-קוואַליטעט פּאָלימערן, מוז מען פּיוראַפייד לאַקטיק זויער פֿון זאַלץ, רעשטלעך ביאָמאַסע, און אַנדערע פֿאַרפּעסטיקונגען. רייניקונג נעמט טיפּיש אַרײַן פֿילטראַציע, יאָן אויסטויש, דיסטילאַציע, אָדער קריסטאַליזאַציע.
3. פאָרמירונג פון לאַקטייד
לאַקטיק זויער ווערט קאָנדענסירט אין אָליגאָמערן, און דערנאָך אונטערגעוואָרפן צו קאָנטראָלירטער דעפּאָלימעריזאַציע צו פאָרמירן לאַקטיד (אַ ציקלישער דימער). עס זענען עטלעכע איזאָמערן (L-לאַקטיד, D-לאַקטיד) וואָס ווירקן אויף די קריסטאַליניטי און מעכאַנישע אייגנשאַפטן פון PLA.
4. רינג-עפענונג פאלימעריזאציע (ROP)
לאַקטייד ווערט פּאָלימעריזירט מיט אַ קאַטאַליסט (אָפט מעטאַל-באַזירט, ווי למשל סטאַנאַס אָקטאָאַט אין געוויסע אינדוסטריעלע פּראָצעסן), וואָס פּראָדוצירט הויך-מאָלעקולאַר-וואָג PLA. הויך מאָלעקולאַר וואָג איז וויכטיק פֿאַר שטאַרקייט און פּראָצעסאַביליטי.
5. פּעלעטיזירן און קאַמפּאַונדן
די פֿאַרטיקע PLA ווערט פּעלעטיזירט. אין דעם בינע ווערן אָפֿט צוגעגעבן צוגעגעבענע מאַטעריאַלן: פּלאַסטיסיזערס צו פֿאַרהיטן שוואַכקייט, נוקלעאַטינג אַגענטן צו רעגולירן קריסטאַליזאַציע, אָדער מישונגען מיט אַנדערע פּאָלימערן צו פֿאַרבעסערן היץ קעגנשטעל און האַרטקייט.
PHA (פּאָליכידראָקסיאַלקאַנאָאַטן) פּראָדוקציע פּראָצעס
אנדערש ווי PLA, וואס ווערט געמאכט דורך א כעמישע רעאקציע פון מאנאמערן, ווערט PHA "געשאפן" דורך מיקראארגאניזמען אלס אן ענערגיע רעזערוו אין זייערע צעלן. דער פראצעס איז ווי פאלגט:
1. פערמענטאַציע
באַקטעריעס ווערן געוואַקסן מיט קוילנשטאָף קוועלער (צוקער, אָילס, אפילו געוויסע אָרגאַנישע אָפּפאַל) אונטער נוטריאַנט-לימיטירטע באדינגונגען (למשל, ניטראָגען-לימיטעד) אַזוי אַז די צעלן לאַגערן PHA.
2. ביאָמאַסע שניידן און עקסטראַקציע
די צעלן ווערן אפגעשיידט פון דעם פֿערמענטאַציע מעדיום, דערנאָך ווערט די PHA עקסטראַקטירט (ניצנדיק סאָלווענטן אָדער מער ענווייראָנמענטאַלי פרייַנדלעך ניט-סאָלווענט מעטאָדן), און דערנאָך פּיוראַפייד.
3. טריקענען און פּעלעטן
PHA ווערט פארארבעט אין פּעלעטס און דערנאך פארארבעט אין פילמען, שטרויען, אדער קאנטעינערס. PHA איז בכלל בייאָודיגריידאַבאַל, אפילו אין מאַרינע סביבות אונטער געוויסע באדינגונגען, כאָטש די ראַטע פון דעגראַדאַציע ווערירט.
PBS און ביאָ-PET פאַבריקאַציע פּראָצעס (קורצע איבערבליק)
PBS (פּאָליבוטילען סוקסינאַט) ווערט געמאַכט דורך פּאָליקאָנדענסאַציע פון סוקסיניק זויער און 1,4-בוטאַנעדיאָל. ווען ביידע מאָנאָמערן שטאַמען פון ביאָמאַסע פערמענטאַציע, קען PBS זיין ביאָבאַזירט. PBS איז באַקאַנט פֿאַר זיין בייגיקייט און רעלאַטיוו היץ קעגנשטעל קאַמפּערד צו PLA, מאַכנדיג עס פּאַסיק פֿאַר טאַשן, פֿילמען און מולטי-שיכטיקע פּאַקאַדזשינג.
ביאָ-פּעט ווערט טיפּיש געמאַכט דורך פאַרבייטן עטלעכע פון די פּעט רוי מאַטעריאַל (למשל, עטאַלין גליקאָל) מיט ביאָ-קוועלער, בשעת טעראַפטאַליק זויער איז נאָך אָפט פאָסיל-באַזירט (כאָטש ביאָ-רוטעס צו טעראַפטאַלאַט ווערן אויך דעוועלאָפּעד). זײַן מעלה: עס האט די זעלבע אייגנשאַפטן ווי פּעט, מאַכנדיג עס קאָמפּאַטיבל מיט עטאַבלירטע פּעט ריסייקלינג סיסטעמען.
פּאַקאַדזשינג פּראָדוקט פאָרמאַציע: פֿון פּעלעטס ביז פֿילמען, פֿלעשער און טאַץ
נאכדעם וואס דער ביאָ-פּאָליעסטער ווערט פּעלאַץ, איז דער נעקסטער שטאַפּל דער פּראָצעס פון קאָנווערטירן אין פּאַקאַדזשינג, אַרייַנגערעכנט:
– עקסטרודירטע פילם (געגאסענע פילם אדער געבלאזן פילם) פאר זעקלעך און אייַנוויקלער.
– טערמאָפאָרמינג צו מאַכן טעפּלעך, עסן טאַץ און בליסטערס.
– אינדזשעקציע מאָלדינג פֿאַר דעקלעך, לעפֿלעך, גאָפּלען, אָדער געוויסע קאָמפּאָנענטן.
– בלאָו מאָלדינג פֿאַר פֿלעשער (געווענליך אין ביאָ-PET אָדער געוויסע מישונגען).
א שליסל-אויספֿאָדערונג מיט ביאָפּאָליעסטערס איז טערמישע פעסטקייט און פֿײַכטקייט קאָנטראָל. PLA, למשל, איז סענסיטיוו צו הידראָליז בעת פּראַסעסינג, אַזוי די פּעלעטס דאַרפֿן געטריקנט ווערן איידער עקסטרוזיע אָדער ינדזשעקשאַן מאָלדינג.
אַפּליקאַציעס אין ענווייראָנמענטאַלי פרייַנדלעך פּאַקאַדזשינג
ביאָ-פּאָליעסטער ווערט ברייט גענוצט אין פּאַקאַדזשינג מיטן ציל צו רעדוצירן ימישאַנז און/אָדער פֿאַרבעסערן די מאַנאַגעמענטאַביליטי נאָך באַניץ.
1. עסן און טרינקען פּאַקאַדזשינג
PLA ווערט אָפט גענוצט פֿאַר קאַלטע געטראַנק בעכערלעך, דעקלעך, פרוכט טאַץ און סאַלאַט פּאַקאַדזשינג צוליב זיין קלאָרן און שטרענגן אויסזען. פֿאַר הייסע עסנוואַרג דאַרף PLA מאָדיפֿיקאַציעס (למשל, העכערע קריסטאַליזאַציע/CPET) צו אַנטקעגנשטעלן העכערע טעמפּעראַטורן.
2. קאָמפּאָסטירבארע פילמען און זעקלעך
ביאָדעגראַדירבאַרע ביאָ-פּאָליעסטער מישונגען (למשל PLA מיט PBAT אָדער PBS) ווערן וויידלי גענוצט פֿאַר אָרגאַנישע אָפּפאַל זעקלעך און לאַנדווירטשאַפטלעכע מולטש פֿילמען, ווײַל זיי צילן די מעגלעכקייט צו צעלאָזן אין קאָמפּאָסט פאַסילאַטיז אָדער באָדן (דעפּענדינג אויף סטאַנדאַרדן און פאָרמולאַציע).
3. קאָסמעטיק פּאַקאַדזשינג און לאַכאָדימ פּראָדוקטן
ביאָ-PET אדער PLA ווערן אויסגעקליבן פֿאַר פֿלעשער, גלעזלעך, אדער בליסטערס, אַלס טייל פֿון אַ בראַנד'ס סטראַטעגיע צו באַנייבאַרע רוי מאַטעריאַלן. עסטעטיק און שטייפקייט זענען דאָ שליסל באַטראַכטונגען.
4. געמישטע פיבער פּאַקאַדזשינג (פּאַפּיר-פּלאַסטיק כייבריד)
ביאָפּאָליעסטער קען גענוצט ווערן ווי אַ באַדעקונג אויף פּאַפּיר צו פֿאַרבעסערן וואַסער/אויל קעגנשטעל. אָבער, דער פּלאַן מוז באַטראַכטן ריסייקלאַביליטי אָדער קאָמפּאָסטאַביליטי צו ויסמיידן שאַפֿן אַ קאָמפּלעקס געמיש פון מאַטעריאַלן וואָס זענען שווער צו צעשיידן.
ענווייראָנמענטאַלע אַספּעקטן און ימפּלאַמענטיישאַן טשאַלאַנדזשיז
כאָטש עס איז פּראָמיסינג, איז ביאָפּאָליעסטער נישט קיין איינציקע לייזונג. עס זענען דאָ עטלעכע וויכטיקע אַספּעקטן:
– אינפראַסטרוקטור ביים סוף פֿון לעבן: PLA פֿאָדערט בכלל אינדוסטריעלע קאָמפּאָסטאַציע מיט קאָנטראָלירטער טעמפּעראַטור און הומידיטי. אויב מען לאָזט עס נישט באַהאַנדלט אין דער סבֿיבֿה, קען זײַן דעגראַדאַציע זײַן פּאַמעלעך.
– ריסייקלינג: ביאָ-PET קען ווערן ריסייקאַלד מיט PET, בשעת PLA דאַרף אַ באַזונדערן ריסייקלינג שטראָם צו ויסמיידן קאָמפּראָמיטירן די קוואַליטעט פון PET ווען געמישט.
– ביאָמאַסע קוועלער און לאַנד נוצן: די אויסוואַל פון רוי מאַטעריאַלן מוז נעמען אין באַטראַכט קאָנקורענץ מיט עסן, וואַסער נוצן, און לאַנדווירטשאַפטלעכע השפּעות. נוצן ליגנאָסעלולאָסיק אָפּפאַל איז אַ וויכטיקע ריכטונג פֿאַר גרעסערע סאַסטיינאַביליטי.
– מאַטעריאַל אייגנשאַפטן: עטלעכע ביאָ-פּאָליעסטערס זענען אָפט מער שוואַך אָדער ווייניקער היץ-קעגנשטעליק ווי געוויסע פאַסילע פּלאַסטיקס, וואָס דאַרפן אָפט מישונגען/אַדיטיוון אָדער אַ רידיזיין פון פּאַקאַדזשינג.
קלאָוזינג
דער ביאָפּאָליעסטער פּלאַסטיק פאַבריקאַציע פּראָצעס פֿאַרבינדט אין עסענץ דריי וועלטן: ביאָמאַסע פּראָדוקציע, ביאָטעכנאָלאָגיע (פערמענטאַציע), און פּאָלימער אינזשעניריע (פּאָלימעריזאַציע און פּראָדוקט פאָרמאַציע). PLA און PHA ווײַזן ווי רינואַבאַל רוי מאַטעריאַלן קענען ווערן טראַנספאָרמירט אין פאַנגקשאַנאַל פּלאַסטיקס, בשעת PBS און ביאָ-PET פאָרשלאָגן פאָרשטעלונג אָפּציעס נעענטער צו קאַנווענשאַנאַל פּלאַסטיקס מיט סטראַטעגיעס פֿאַר רעדוצירן טשאַד פֿוסדרוק אָדער ריסייקלינג קאַמפּאַטאַבילאַטי. צו דערגרייכן באמת סאַסטיינאַבאַל פּאַקאַדזשינג, די סעלעקציע פון ביאָ-פּאָליעסטער מוז זיין באַגלייט דורך אַ פּאַסיק פּאַקאַדזשינג פּלאַן, אַ זאַמלונג סיסטעם, און קלאָר סוף-פון-לעבן אָפּציעס - צי ריסייקלינג, קאָמפּאָסטינג, אָדער אנדערע פּראַסעסינג מעטהאָדס. מיט אַ האָליסטיש צוגאַנג, ביאָ-פּאָליעסטער קענען זיין אַ שליסל טייל פון די יבערגאַנג צו אַ קייַלעכיק עקאנאמיע אין די פּאַקאַדזשינג אינדוסטריע.
