Ilana ṣiṣe ṣiṣu bio-polyester ati lilo rẹ ninu apoti ti o ni ibatan si ayika
Àìní fún ìdìpọ̀ ń tẹ̀síwájú láti pọ̀ sí i bí àwọn ilé iṣẹ́ oúnjẹ, ohun mímu, ohun ìṣaralóge, àti ètò ìṣiṣẹ́ ṣe ń pọ̀ sí i. Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, àwọn pílásítíkì tí a fi epo rọ̀bì ṣe ń tànmọ́lẹ̀ nítorí agbára wọn láti inú erogba gíga àti ìṣòro láti ṣàkóso lẹ́yìn lílò. Ọ̀nà mìíràn tí a ń gbà ṣe é ni pílásítíkì biopolyester, ìdílé àwọn pílásítíkì polyester tí àwọn ohun èlò rẹ̀ jẹ́ ti aise pátápátá tàbí díẹ̀ láti inú àwọn orísun ẹ̀dá alààyè (biomass), àti ní àwọn oríṣi kan wọ́n tún jẹ́ ti a lè bàjẹ́/tí a lè kó jọ. Biopolyester ń fúnni ní ààyè láàrín iṣẹ́ àwọn pílásítíkì ìbílẹ̀ àti àwọn ohun tí a nílò láti dúró ṣinṣin, pàápàá jùlọ fún àwọn ohun èlò ìdìpọ̀.
Kí ni bio-polyester?
Ní ti kẹ́míkà, polyester jẹ́ polima kan tí ó ní àwọn ìdè ester tí ó ń tún ara wọn ṣe nínú ẹ̀wọ̀n pàtàkì rẹ̀. Ọ̀rọ̀ náà bio-polyester lè tọ́ka sí àwọn nǹkan méjì: (1) àwọn polyester tí ó jẹ́ bio-based, níbi tí a ti gba àwọn monomers láti inú biomass bíi sugarcane, corn, cassava, tàbí epo ẹfọ; àti/tàbí (2) àwọn polyester tí ó jẹ́ bio-based, bíi PLA (polylactic acid) àti PHA (polyhydroxyalkanoates). Kìí ṣe gbogbo àwọn pilasitik tí ó jẹ́ bio-based ni a lè gbà láìsí ìṣòro, kìí sì í ṣe gbogbo àwọn tí ó jẹ́ bio-based ni a lè gbà láti inú bio-based. Fún àpẹẹrẹ, bio-PET (bio-based polyethylene terephthalate) ni a lè fi àwọn ohun èlò tí a lè gbà padà ṣe, ṣùgbọ́n ó jọ PET tí a ṣe déédéé, ní gbogbogbòò kò ní gba ìparun ní kíákíá; nígbà tí PLA jẹ́ bio-based àti pé ó rọrùn láti jẹrà ní àwọn ibi ìpèsè ìdàpọ̀ ilé-iṣẹ́.
Ní ti àkójọpọ̀ tó bá àyíká mu, èyí tí a sábà máa ń sọ̀rọ̀ nípa rẹ̀ jùlọ ni PLA, PHA, PBS (polybutylene succinate), PBAT (tí a sábà máa ń lò gẹ́gẹ́ bí àdàpọ̀ láti mú kí ìyípadà pọ̀ sí i, bó tilẹ̀ jẹ́ pé kì í ṣe gbogbogbòò ni a ti ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀), àti bio-PET fún àkójọpọ̀ ìgò tí ètò àtúnlò PET bá lágbára.
Àwọn ohun èlò aise: láti biomass sí monomer
Ipele akọkọ ninu iṣelọpọ biopolyester ni ṣiṣeto awọn ohun elo aise ti a le ṣe atunṣe lati yipada si awọn monomers tabi awọn ohun elo polymer precursors. Awọn orisun biomass ti o wọpọ pẹlu:
1. Súgà àti sítáṣì (àkàrà súgà, àgbàdo, ẹ̀gẹ́): a ṣe é láti fi omi sí i (fún sítáṣì) kí a sì fi omi rọ̀.
2. Àwọn epo ewébẹ̀ (ọ̀pẹ, soybean, castor): a lè yípadà nípasẹ̀ àwọn ìṣe kẹ́míkà sí diols/acids.
3. Egbin Lignocellulosic (bagasse, koriko, sawdust): o nira diẹ sii nitori pe o nilo itọju ṣaaju ki a le pin cellulose/hemicellulose si awọn suga ti o le jẹ ki o jẹ ki o jẹ ki o jẹ ki o jẹ.
Láti inú sùgà tí a ń ṣe nípasẹ̀ ìlànà yìí, ilé iṣẹ́ lè ṣe àwọn monomers pàtàkì:
– Lactic acid (PLA precursor) nipasẹ ìfúnpọ̀ nipasẹ awọn kokoro arun kan.
– Succinic acid àti 1,4‑butanediol (PBS precursor) nípasẹ̀ ìfúnpọ̀ tàbí ipa ọ̀nà biochemical.
– 3‑hydroxybutyrate àti àwọn monomers tó jọra ni a kó jọ sínú PHA tààrà sínú àwọn sẹ́ẹ̀lì àwọn ohun alààyè tí kòkòrò àrùn ń fà.
Ilana iṣelọpọ PLA (polylactic acid)
PLA jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ohun èlò ìṣàpẹẹrẹ tí ó gbajúmọ̀ jùlọ fún ìṣàkójọpọ̀ nítorí pé ó ṣe kedere, a lè ṣe é pẹ̀lú àwọn ẹ̀rọ ike tí ó jọ ti àwọn ike ìbílẹ̀, a sì ń rí i láti orísun tí ó lè ṣe àtúnṣe. Ẹ̀rọ ìṣàkójọpọ̀ rẹ̀ sábà máa ń ní nínú:
1. Fífún sùgà sí lactic acid
Àwọn ohun tí kòkòrò àrùn (fún àpẹẹrẹ, Lactobacillus) ń mú kí glucose gbóná láti mú kí lactic acid jáde. Ìpele yìí nílò ìṣàkóso pH, ìwọ̀n otútù, oúnjẹ àti ìwẹ̀nùmọ́ ọjà.
2. Ìwẹ̀nùmọ́ lactic acid
Láti ṣe àwọn polima tó dára, a gbọ́dọ̀ fọ lactic acid kúrò nínú iyọ̀, ìyókù biomass, àti àwọn ohun ìdọ̀tí mìíràn. Ìwẹ̀nùmọ́ sábà máa ń ní ìfọ́mọ́, ìyípadà ion, ìfọ́mọ́, tàbí ìfọ́mọ́.
3. Ìṣẹ̀dá lactide
A máa ń kó Lactic acid sínú àwọn oligomers, lẹ́yìn náà a máa fi depolymerization tí a ṣàkóso láti ṣẹ̀dá lactide (ìwọ̀n cyclic dimer). Ọ̀pọ̀lọpọ̀ isomers ló wà (L‑lactide, D‑lactide) tí ó ní ipa lórí bí crystallinity àti àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ ti PLA ṣe rí.
4. Ìmúdàgba ìṣí òrùka (ROP)
A máa ń fi ohun èlò ìdènà (tí ó sábà máa ń jẹ́ ti irin, bíi octoate stannous nínú àwọn iṣẹ́ ilé-iṣẹ́ kan), èyí tí ó máa ń mú kí PLA tí ó ní ìwọ̀n moleku gíga jáde. Ìwọ̀n moleku gíga ṣe pàtàkì fún agbára àti agbára ìṣiṣẹ́.
5. Ṣíṣe àtúnṣe àti ṣíṣe àdàpọ̀
A máa ń fi PLA tí a ti parí sí wẹ́wẹ́. Ní ìpele yìí, a sábà máa ń fi àwọn afikún kún un: àwọn ohun èlò ìdènà ìfọ́mọ́ra láti dènà ìfọ́mọ́ra, àwọn ohun èlò ìdènà láti ṣe àkóso ìfọ́mọ́ra, tàbí kí a dapọ̀ mọ́ àwọn ohun èlò ìdènà ooru àti líle rẹ̀.
Ilana iṣelọpọ PHA (polyhydroxyalkanoates)
Láìdàbí PLA, èyí tí a ń ṣe nípasẹ̀ ìṣesí kẹ́míkà ti àwọn monomers, àwọn ohun tín-tìn-tí ...
1. Ìmújáde
A máa ń gbin bakitéríà pẹ̀lú àwọn orísun erogba (súgà, epo, àti àwọn ìdọ̀tí onígbàlódé kan) lábẹ́ àwọn ipò tí èròjà oúnjẹ kò ní agbára (fún àpẹẹrẹ, nitrogen-limited) kí àwọn sẹ́ẹ̀lì náà lè tọ́jú PHA.
2. Gbígbé àti yíyọ ohun alààyè kúrò nínú rẹ̀
A ya àwọn sẹ́ẹ̀lì náà sọ́tọ̀ kúrò lára ohun èlò ìfúnpọ̀, lẹ́yìn náà a yọ PHA jáde (nípa lílo àwọn ohun èlò ìfúnpọ̀ tàbí àwọn ọ̀nà tí kò ní ìfúnpọ̀ tó dára jù fún àyíká), lẹ́yìn náà a sì sọ wọ́n di mímọ́.
3. Gbígbẹ àti fífọ́ àwọn ìyẹ̀fun
A máa ń ṣe PHA sí àwọn ègé kéékèèké, lẹ́yìn náà a máa ń ṣe é sí fíìmù, èérún, tàbí àpótí. PHA sábà máa ń jẹ́ ohun tí ó lè ba ara jẹ́, kódà ní àyíká omi lábẹ́ àwọn ipò kan, bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìwọ̀n ìbajẹ́ yàtọ̀ síra.
Ilana iṣelọpọ PBS ati bio-PET (akopọ kukuru)
A máa ń ṣe PBS (polybutylene succinate) nípasẹ̀ polycondensation ti succinic acid àti 1,4-butanediol. Nígbà tí a bá ti mú àwọn monomer méjèèjì jáde láti inú ìfọ́mọ́ra biomass, a lè ṣe PBS gẹ́gẹ́ bí biobased. A mọ̀ PBS fún ìrọ̀rùn rẹ̀ àti ìdènà ooru tí ó jọra sí PLA, èyí tí ó mú kí ó dára fún àwọn àpò, fíìmù, àti àwọn àpò onípele púpọ̀.
A sábà máa ń ṣe Bio‑PET nípa fífi àwọn ohun èlò ìtọ́jú PET (fún àpẹẹrẹ, ethylene glycol) rọ́pò díẹ̀ lára àwọn ohun èlò ìtọ́jú PET (fún àpẹẹrẹ, ethylene glycol) pẹ̀lú àwọn ohun èlò ìtọ́jú bio, nígbàtí terephthalic acid ṣì jẹ́ èyí tí ó dá lórí àwọn ohun èlò ìtọ́jú (bó tilẹ̀ jẹ́ pé a tún ń ṣe àwọn ọ̀nà ìtọ́jú bio sí terephthalate). Àǹfààní rẹ̀: ó ní àwọn ànímọ́ kan náà gẹ́gẹ́ bí PET, èyí tí ó mú kí ó bá àwọn ètò ìtúnlò PET tí a ti dá sílẹ̀ mu.
Ṣíṣẹ̀dá ọjà ìdìpọ̀: láti àwọn ìṣùpọ̀ sí àwọn fíìmù, àwọn ìgò àti àwọn àwo
Lẹ́yìn tí bio-polyester bá ti di pellets, ìpele tó tẹ̀lé ni ìlànà ìyípadà sí àpò, títí bí:
– Fíìmù tí a fi síta (fíìmù tí a fi ṣe àwo tàbí fíìmù tí a fẹ́) fún àwọn àpò àti àwọn ìdìpọ̀.
– Atunṣe thermoforming lati ṣe awọn agolo, awọn atẹ ounjẹ, ati awọn blisters.
– Abẹ́rẹ́ ìfúnpọ̀ fún àwọn ìbòrí, ṣíbí, fọ́ọ̀kì, tàbí àwọn èròjà kan.
– Fífún ìgò fún àwọn ìgò (ní gbogbogbòò nínú bio‑PET tàbí àwọn àdàpọ̀ kan).
Ìpèníjà pàtàkì kan pẹ̀lú àwọn biopolyesters ni ìdúróṣinṣin ooru àti ìṣàkóso ọrinrin. Fún àpẹẹrẹ, PLA ní ìmọ̀lára sí hydrolysis nígbà tí a bá ń ṣe é, nítorí náà ó yẹ kí a gbẹ àwọn pellet náà kí a tó fi wọ́n sílẹ̀ tàbí kí a fi wọ́n ṣe abẹ́rẹ́.
Awọn ohun elo ninu apoti ti ko ni ayika
A lo Bio-polyester pupọ ninu apoti pẹlu ero lati dinku itujade ati/tabi mu ilọsiwaju iṣakoso lẹhin lilo.
1. Àpò oúnjẹ àti ohun mímu
A maa n lo PLA fun agolo ohun mimu tutu, ideri, awọn atẹ eso, ati apoti saladi nitori irisi rẹ̀ ti o han kedere ati lile. Fun awọn ounjẹ gbigbona, PLA nilo awọn atunṣe (fun apẹẹrẹ, iṣakojọpọ kristali/CPET ti o ga julọ) lati le koju iwọn otutu ti o ga julọ.
2. Àwọn fíìmù àti àpò tí a lè yọ́
Àwọn àdàpọ̀ bio‑polyester tí ó lè ba ara jẹ́ (fún àpẹẹrẹ PLA pẹ̀lú PBAT tàbí PBS) ni a ń lò fún àwọn àpò ìdọ̀tí organic àti àwọn fíìmù mulch àgbẹ̀, nítorí wọ́n ń fojú sí agbára láti jẹrà nínú àwọn ohun èlò compost tàbí ilẹ̀ (ní ìbámu pẹ̀lú àwọn ìlànà àti ìṣètò).
3. Àpò ìpara àti ọjà ìtajà
A yan Bio‑PET tàbí PLA fún àwọn ìgò, ìgò, tàbí àwọn ìbòrí gẹ́gẹ́ bí apá kan nínú ètò ọjà kan sí àwọn ohun èlò tí a lè tún ṣe. Ìwà àti ìdúróṣinṣin jẹ́ àwọn ohun pàtàkì tí a gbé yẹ̀wò níbí.
4. Àpò ìdìpọ̀ okùn (àdàpọ̀ oníṣẹ́ pásítíkì pásítíkì pátákó)
A le lo Biopolyester gege bi ibora lori iwe lati mu agbara omi/epo dara si. Sibẹsibẹ, apẹrẹ naa gbọdọ ronu nipa atunlo tabi isodipupo lati yago fun ṣiṣẹda adalu awọn ohun elo ti o nira lati ya sọtọ.
Àwọn ẹ̀ka àyíká àti àwọn ìpèníjà ìmúṣẹ
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ó dájú pé biopolyester kì í ṣe ojútùú kan ṣoṣo. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ nǹkan pàtàkì ló wà:
– Àwọn ètò ìṣiṣẹ́ ìgbésí ayé ìkẹyìn: PLA sábà máa ń nílò ìdàpọ̀ ilé-iṣẹ́ pẹ̀lú ìwọ̀n otútù àti ọriniinitutu tí a ṣàkóso. Tí a kò bá tọ́jú rẹ̀ ní àyíká, ìbàjẹ́ rẹ̀ lè lọ́ra.
– Àtúnlò: A le tun Bio‑PET ṣe pẹlu PET, nigba ti PLA nilo ṣiṣan atunlo lọtọ lati yago fun ibajẹ didara PET nigbati a ba dapọ.
– Àwọn orísun omi àti lílo ilẹ̀: Yíyan àwọn ohun èlò aise gbọ́dọ̀ gbé ìdíje pẹ̀lú oúnjẹ, lílo omi, àti ipa iṣẹ́ àgbẹ̀ yẹ̀ wò. Lílo egbin lignocellulosic jẹ́ ọ̀nà pàtàkì fún ìdúróṣinṣin tó ga jù.
– Àwọn ohun ìní ohun èlò: àwọn bio-polyester kan máa ń jẹ́ kí ooru má balẹ̀ tàbí kí wọ́n má ba ooru jẹ́ ju àwọn plastic fosil kan lọ, èyí tí ó sábà máa ń béèrè fún àdàpọ̀/afikún tàbí àtúnṣe àpò.
Penutup
Ilana iṣelọpọ ṣiṣu biopolyester so awọn aye mẹta pọ ni pataki: iṣelọpọ biomass, imọ-ẹrọ bio (fermentation), ati imọ-ẹrọ polymer (polymerization ati dida ọja). PLA ati PHA fihan bi a ṣe le yi awọn ohun elo aise ti o ṣe atunṣe pada si awọn pilasitik iṣẹ-ṣiṣe, lakoko ti PBS ati bio-PET nfunni ni awọn aṣayan iṣẹ ti o sunmọ awọn pilasitik ibile pẹlu awọn ọgbọn fun idinku ẹsẹ erogba tabi ibamu atunlo. Lati ṣaṣeyọri iṣakojọpọ ti o le pẹ to, yiyan bio-polyester gbọdọ wa pẹlu apẹrẹ apoti ti o yẹ, eto gbigba, ati awọn aṣayan opin igbesi aye ti o han gbangba - boya atunlo, idapọ, tabi awọn ọna ṣiṣe miiran. Pẹlu ọna pipe, bio-polyester le jẹ apakan pataki ti iyipada si eto-ọrọ iyipo ninu ile-iṣẹ iṣakojọpọ.
