Bioplastisk hvordan de oppstår, typer, fordeler, ulemper

De Bioplastisk De er ethvert formbart materiale basert på polymerer av petrokjemisk eller biomasse opprinnelse som er biologisk nedbrytbar. I likhet med tradisjonell plast syntetisert fra olje, kan disse støpes for å produsere forskjellige gjenstander.

I henhold til opprinnelsen kan bioplastisk oppnås fra biomasse (biobasados) eller vesen av petrokjemisk opprinnelse. På den annen side, i henhold til deres nedbrytningsnivå, er det biologisk nedbrytbar og ikke -biologisk nedbrytbar bioplastisk.

Dekket laget av biologisk nedbrytbar stivelsespolyester. Kilde: Scott Bauer [Public Domain]

Fremveksten av bioplast oppstår som svar på ulempene som genereres av konvensjonell plast. Blant disse kan akkumulering av ikke -biodegraderbar plast i havene og deponiene påpekes.

På den annen side har konvensjonell plast et høyt karbonavtrykk og høyt innhold av giftige elementer. På den annen side har bioplast flere fordeler siden de ikke produserer giftige elementer og generelt er biologisk nedbrytbare og resirkulerbare.

Blant de viktigste ulempene med bioplast, kan dens høye produksjonskostnader og lavere motstand påpekes. I tillegg er noen av råvarene som brukes potensiell mat, noe som reiser et økonomisk og etisk problem.

Noen eksempler på bioplastiske gjenstander er biologisk nedbrytbare poser samt deler av kjøretøy og mobiltelefoner.

[TOC]

Bioplastiske egenskaper

Økonomisk og miljømessig betydning av bioplastikk

Ulike utilitaristiske gjenstander laget med bioplastisk. Kilde: Hwaja Götz [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)], via Wikimedia Commons

Nylig har det dukket opp mer vitenskapelig og industriell interesse for å produsere plast fra fornybare råvarer og er biologisk nedbrytbare.

Dette er fordi verdens oljereserver er utmattet og at det er større bevissthet med hensyn til alvorlige miljøskader forårsaket av petroplastisk.

Med en økende etterspørsel etter plast i verdensmarkedet øker også etterspørselen etter biologisk nedbrytbar plast.

Biologisk nedbrytbarhet

Biologisk nedbrytbart bioplastisk avfall kan behandles som organisk avfall, rask og ikke -forurensende nedbrytning. For eksempel kan de brukes som jordendringer i kompostering, ettersom de naturlig blir resirkulert av biologiske prosesser.

Bioplastisk med utallige kommersielle bruksområder. Kilde: f. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/gjerning.i)], via Wikimedia Commons

Bioplastiske begrensninger

Produksjonen av biologisk nedbrytbar bioplast står overfor store utfordringer, fordi bioplast har lavere egenskaper og deres anvendelse, selv om den øker, er den begrenset.

Forbedring av bioplastiske egenskaper

For å forbedre bioplastiske egenskaper utvikles biopolymerer med forskjellige typer tilsetningsstoffer, for eksempel karbon nanorør og naturlige fibre modifisert ved kjemiske prosesser.

Generelt forbedrer tilsetningsstoffer brukt på bioplastikk egenskaper som:

• Stivhet og mekanisk motstand.
• Gase og vannbarriereegenskaper.
• Termorestabilitet og termostabilitet.

Disse egenskapene kan utformes i bioplastiske gjennom kjemisk preparat og prosesseringsmetoder.

Hvordan er bioplast?

Bioplastisk for pakking av termoplastisk stivelse. Kilde: Christian Gahle, Nova-Institut GmbH [CC By-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

-Kort historie

Bioplastisk er før konvensjonell syntetisk plast avledet fra olje. Bruken av polymerer av plante- eller dyrestoffer for å produsere plastmateriale fra 1700 -tallet med bruk av naturgummi (Hevea latex brasiliensis).

Den første bioplasten, selv om den kirkesamfunnet ikke ble gitt, ble utviklet i 1869 av John Wesley Hyatt Jr., som produserte en plast avledet fra bomullscellulose som en elfenbensstatning. På slutten av 1800 -tallet ble også melkekasinet for bioplastisk produksjon brukt.

På 40 -tallet utforsket Ford Company alternativer for bruk av råvarer for planter for utdyping av deler av bilene. Denne forskningslinjen ble drevet av begrensningene for bruk av stål ved krig.

Som et resultat av dette utviklet selskapet i løpet av 1941 en bilmodell med kropp bygget av derivater hovedsakelig av soyabønner. Etter krigens slutt ble dette initiativet ikke videreført.

I 1947 forekommer den første tekniske bioplastisk, polyamid 11 (Rilsan som et kommersielt merke). Deretter dukket PHA (polyhydroxialcanoats) og plastiserte stivelser opp på 90 -tallet.

-Råmateriale

Biobasado -bioplastikk er de som er laget av plantebiomasse. De tre grunnleggende kildene til råvarer fra biobasser er følgende.

Naturlige biomassepolymerer

Naturlige polymerer kan brukes direkte av planter, for eksempel stivelse eller sukkerarter. For eksempel er "potetplast" en biologisk nedbrytbar bioplastisk laget av potetstivelse.

Polymerer syntetisert fra biomasse monomerer

Et annet alternativ er å syntetisere polymerer fra monomerer hentet fra plante- eller dyrekilder. Forskjellen mellom denne ruten og den forrige er at her er det nødvendig med en mellomliggende kjemisk syntese.

Kan tjene deg: kompost: materialer, utdyping, typer, bruk

For eksempel produseres bio-PE eller grønn polyetylen fra etanol oppnådd fra sukkerrør.

Bioplastisk kan også forekomme fra dyrekilder som glykosaminoglykaner (GAG), som er eggeskallproteiner. Fordelen med dette proteinet er at det gjør det mulig å oppnå mer resistent bioplast.

Bioteknologi basert på bakterieavlinger

En annen måte å produsere polymerer for bioplastisk er gjennom bioteknologi gjennom bakterieavlinger. I denne forstand syntetiserer og lagrer mange bakterier og lagrer polymerer som kan trekkes ut og behandles.

For dette dyrkes bakterier i adekvate kulturmedier massivt og behandles massivt for å rense den spesifikke polymeren. For eksempel syntetiseres PHA (polyhydroxialcanoats) av forskjellige bakterielle sjangre som vokser i et overflødig karbon og uten nitrogen eller fosfor.

Bakterier lagrer polymeren i form av granuler i cytoplasma, som blir trukket ut ved å behandle bakteriemassene. Et annet eksempel er PHBV (polyhydroxybutilvalerate), som er oppnådd fra bakterier matet med sukker oppnådd fra planterester.

Den største begrensningen av bioplastisk.

Kombinasjon av naturlig polymer og bioteknologisk polymer

University of Ohio utviklet en ganske resistent bioplastisk som kombinerer naturgummi med PHBV -bioplastisk, organisk peroksyd og trimetylpropan trihakrylat (TMPTA).

-Produksjonsprosess

Bioplastisk oppnås ved forskjellige prosesser, avhengig av råstoff og ønskede egenskaper. Bioplastisk kan oppnås gjennom elementære prosesser eller mer komplekse industrielle prosesser.

Grunnleggende prosess

Matlaging og støpt kan lages i tilfelle bruk av naturlige polymerer, for eksempel mais eller potetstivelse.

Dermed er en elementær oppskrift for å produsere en bioplast å blande maisstivelse eller potetstivelse med vann, tilsetning av glyserin. Deretter blir denne blandingen utsatt for matlaging til den tykner, er støpt og tillatt å tørke.

Medium kompleksitetsprosesser

Når det.

For eksempel krever biotiseren oppnådd fra sukkerrøret etanol en serie trinn. Den første tingen er å trekke ut rørsukkeret for å oppnå etanol ved gjæring og destillasjon.

Da blir etanol dehydrert og etylen oppnås, som må polymeriseres. Til slutt, gjennom termoformingsmaskiner, produseres objekter basert på denne bioplasten.

Komplekse og dyrere prosesser

Når man refererer til den bioplastiske produsert fra polymerer oppnådd ved bioteknologi, øker kompleksiteten og kostnadene. Dette er fordi bakteriekulturer som krever spesifikke kultur og vekstforhold griper inn.

Denne prosessen er basert på visse bakterier produserer naturlige polymerer som er i stand til å lagre inne. Derfor, basert på passende ernæringselementer, dyrkes disse mikroorganismer og behandlet for å trekke ut polymerer.

Du kan også produsere bioplastisk fra noen alger som som Botryococcus braunii. Denne mikroalger er i stand til å produsere og til og med skille ut det halve hydrokarbonet, hvorfra drivstoff eller bioplast oppnås.

-Produksjon av bioplastiske baserte produkter

Det grunnleggende prinsippet er støping av objektet, takket være plastegenskapene til denne forbindelsen ved bruk av trykk og varme. Behandlingen gjøres ved ekstrudering, injeksjon, injeksjon og blåsing, preform og termokonformblåsing og gjennomgår til slutt avkjøling.

Folkens

Emballasje laget av celluloseacetat. Kilde: Christian Gahle, Nova-Institut GmbH [CC By-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

Tilnærmingene til klassifiseringen av bioplastaer er forskjellige og er ikke fritatt for kontrovers. I alle fall er kriteriene som er basert på å definere de forskjellige typene, opprinnelsen og nivået av nedbrytning.

-Opprinnelse

I henhold til en generalisert tilnærming kan bioplast klassifiseres etter deres opprinnelse i biobasados ​​eller ikke -biobasados. I det første tilfellet oppnås polymerer fra plante-, dyr- eller bakteriell biomasse og er derfor fornybare ressurser.

For sin del er ikke -biobasado bioplast de produsert med polymerer syntetisert fra olje. Imidlertid, ved å komme fra en ikke -fornybar ressurs, vurderer noen spesialister at de ikke bør behandles som bioplast.

-Nivå av nedbrytning

Når det gjelder nedbrytningsnivået, kan bioplastbueres nedbrytbart eller ikke. Biologisk nedbrytbare stoffer brytes ned i relativt korte perioder (dager noen måneder) ved å bli utsatt for tilstrekkelige forhold.

På den annen side oppfører ikke -biodegraderbar bioplastikk seg som konvensjonell plast av petrokjemisk opprinnelse. I dette tilfellet måles nedbrytningsperioden i flere tiår og opp til århundrer.

Når det.

Det kan tjene deg: Hva er virkningen av menneskelig aktivitet på utryddelsen av en gruppe levende vesener

-Opprinnelse og biologisk nedbrytning

Når de to tidligere kriteriene (opprinnelsesnivået for nedbrytning) er kombinert, kan bioplastikk klassifiseres i tre grupper:

1. Fra fornybare råvarer (biobasado) og biologisk nedbrytbar.
2. De hentet fra fornybare råvarer (biobasser), men er ikke biologisk nedbrytbare.
3. Hentet fra råvarer av petrokjemisk opprinnelse, men som er biologisk nedbrytbar.

Det er viktig å fremheve at å vurdere en polymer som bioplastisk må legge inn en av disse tre kombinasjonene.

Biobasados-biodegraderbare

Blant de biobastede og biologisk nedbrytbare bioplastikkene har vi polylaktsyre (PLA) og polyhydroxialcanoate (PHA). PL er en av de mest brukte bioplastene og er mest hentet fra mais.

Denne bioplasten har lignende egenskaper som tereftalat -polyetylen (PET, konvensjonell plast av polyesterne), selv om den er mindre motstandsdyktig mot høye temperaturer.

PHA har for sin del. Det oppnås fra plante- eller bioteknologisceller fra bakterieavlinger.

Disse bioplastikkene er veldig følsomme for behandlingsforholdene, og kostnadene deres er opptil ti ganger større enn konvensjonell plast.

Et annet eksempel på denne kategorien er PHBV (PolyhydroxybutilValerate), som er oppnådd fra planterester.

Biobasados-ikke biologisk nedbrytbar

I denne gruppen har vi bio-politisk (Bio-PE), med egenskaper som ligner på konvensjonelle polyetylen. For sin del har Bio-Pet egenskaper som ligner på polyetylen-tereftalat.

Begge bioplastene er ofte produsert av sukkerrør, og oppnår bioetanol som et mellomprodukt.

Bio-polyamid (PA) tilhører også denne kategorien, som er en resirkulerbar bioplastisk med utmerkede termiske isolasjonsegenskaper.

-Ikke biobasados-biodegraderbare

Biologisk nedbrytbarhet har å gjøre med den kjemiske strukturen til polymeren og ikke med typen råstoff som brukes. Derfor kan biologisk nedbrytbar plast oppnås fra olje med tilstrekkelig behandling.

Et eksempel på denne typen bioplastikk er polycaprolactonas (PCL), som brukes i fremstilling av polyuretaner. Dette er en bioplastisk oppnådd fra petroleumderivater samt sugende polybutilen (PBS).

Fordeler

Søt innpakning laget av PLA (polykatiske syre). Kilde: f. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/gjerning.i)]

De er biologisk nedbrytbare

Selv om ikke alle bioplastiske er biologisk nedbrytbare, er sannheten at for mange mennesker er dette deres grunnleggende karakteristikk. Faktisk er søket etter den egenskapen en av de grunnleggende motorene i økningen av bioplastisk.

Konvensjonell plast avledet fra olje og ikke -utbrytbar tar hundrevis og opptil tusenvis av år i nedbrytning. Denne situasjonen representerer et alvorlig problem, siden deponier og hav er fylt med plast.

Derfor er biologisk nedbrytbarhet en veldig relevant fordel, siden disse materialene kan dekomponere i uker, måneder eller noen få år.

De forurenser ikke miljøet

Fordi de er biologisk nedbrytbare materialer, slutter bioplastikk å okkupere plass som søppel. I tillegg har de den ekstra fordelen at de i de fleste tilfeller ikke inneholder giftige elementer som kan frigjøre miljøet.

De har et mindre karbonavtrykk

Både i den bioplastiske produksjonsprosessen, som i dens nedbrytning, frigjøres mindre CO2 enn for konvensjonell plast. I mange tilfeller frigjør de ikke metan eller gjør det i lave mengder og har derfor liten forekomst i drivhuset effekt.

For eksempel reduserer bioplast oppnådd fra etanol av sukkerrør opptil 75% CO2 -utslipp sammenlignet med oljederivater.

Tryggere å bære mat og drikke

Generelt sett brukes ikke i utdypingen og sammensetningen av de bioplastiske giftige stoffene. Derfor representerer de mindre risiko for forurensning for mat eller drikke som finnes i dem.

I motsetning til konvensjonelle plast som kan produsere dioksiner og andre forurensende komponenter, er bioplastisk bioplast ufarlig.

Ulemper

Ulemper er hovedsakelig relatert til typen bioplast som brukes. Blant andre har vi følgende.

Lavere motstand

En begrensning presentert av mest bioplastisk for konvensjonell plast, er deres minst motstand. Imidlertid er denne egenskapen det som er forbundet med dens evne til å biologisk nedbrytning.

Høyere kostnader

I noen tilfeller er råvarene som brukes til produksjon av bioplast dyr dyrere enn olje fra olje.

På den annen side innebærer produksjonen av noe bioplast større prosesseringskostnader. Spesielt er disse produksjonskostnadene høyere hos de som produseres av bioteknologiske prosesser, inkludert massiv dyrking av bakterier.

Bruk konflikt

Bioplastisk produsert av mat råvarer konkurrerer med menneskelige matbehov. Derfor, som er mer lønnsom til å vie høst til produksjon av bioplast, blir disse fjernet fra matproduksjonskretsen.

Kan tjene deg: trofisk nettverk

Denne ulempen gjelder imidlertid ikke de som er oppnådd fra ikke -ødeleggende avfall. Blant disse avfallene har vi rester av avlinger, ikke -spiselige alger, lignin, eggeskall eller hummereksoskeletter.

De er ikke enkle å resirkulere

PLA -bioplastisk er veldig lik konvensjonell PET -plast (polyetylen -tereftalat), men det er ikke resirkulerbar. Derfor, hvis begge typer plast blandes i en gjenvinningsbeholder, kan ikke dette innholdet resirkuleres.

I denne forstand er det frykt for at den økende bruken av PL kan hindre den eksisterende innsatsen for å resirkulere plast.

Eksempler og bruken av produkter produsert med bioplast

Vinemballasje laget med bioplastisk fra landbruksavfall og mycelier. Kilde: Mycobond [CC BY-SA 2.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/2.0)]

-Disponible eller engangsobjekter

Elementene som genererer mer avfall er pakker, innpakninger, retter og bestikk knyttet til gatekjøkken og handleposer. Derfor, i dette feltet, spiller biologisk bioplast en relevant rolle.

Derfor er forskjellige bioplastiske produkter utviklet for å påvirke avfallsgenerering. Blant andre vi har, den biologisk nedbrytbare posen produsert med BASF ECOVIO eller plastflasken laget av torg hentet fra mais av Safipiplast i Spania.

Vannkapsler

Ooho -selskapet utviklet biologisk nedbrytbare kapsler fra tang med vann, i stedet for de tradisjonelle flaskene. Dette forslaget har vært veldig nyskapende og vellykket og har allerede blitt testet i London Marathon.

Jordbruk

I noen avlinger som jordbær er en vanlig praksis å dekke bakken med et plastark for å kontrollere ugress og unngå frysing. I denne forstand er det utviklet bioplastiske pads som agrobiofilm for å erstatte konvensjonell plast.

-Objekter for varige applikasjoner

Bruken av bioplast er ikke begrenset til bruksobjekter og forkaster, men kan brukes i mer holdbare objekter. For eksempel produserer Zoë B Organic Company strandleker.

Komplekse utstyrskomponenter

Toyota USA Bioplastisk i noen bildeler, som komponenter i klimaanlegg og kontrollpaneler. For dette bruker han bioplastisk som Bio-PET og PLA.

For hans del bruker Fujitsu bioplast for å lage datamaskinmus og tastaturer. Når det gjelder Samsung Company, har noen mobiltelefoner en stor del av Bioplastic.

-Civil Construction and Engineering

Stivelsens bioplast har blitt brukt som byggematerialer og bioplast forsterket med nanofibre i elektriske installasjoner.

I tillegg har de blitt brukt i utdypingen av Bioplastisk tre for møbler, som ikke blir angrepet av xylofagøse insekter og ikke råtner med fuktighet.

-Farmasøytiske applikasjoner

De er forberedt med bioplastiske kapsler beholdere med medikamenter og medikamentbiler som sakte frigjøres. Dermed reguleres biotilgjengeligheten av medisiner over tid (dosen som pasienten mottar på en viss tid).

-Medisinske applikasjoner

Cellulose -bioplast som er anvendelig i implantater, vevteknikk, kitin og kitosano bioplastisk ingeniør for sårbeskyttelse, benvevsteknikk og menneskelig hudregenerering er produsert.

Cellulosebioplast for biosensorer er også produsert, blandinger med hydroksyapatitt for fremstilling av tannimplantater, bioplastiske fibre i katetre, blant andre.

-Luft, sjø- og landtransport og industri

Stive skum basert på vegetabilske oljer (bioplastisk) er blitt brukt, både i industri- og transportenheter; Biler og luftfartsdeler.

De har også skjedd fra bioplastiske elektroniske komponenter av mobiltelefoner, datamaskiner, lyd- og videoenheter.

-Jordbruk

Bioplastiske hydrogeler, som absorberer og beholder vann og fritt kan frigjøre dem, er nyttige som beskyttende mantler av dyrket jord, opprettholde fuktigheten og favoriserer veksten av landbruksplantasjer i tørre regioner og i knappe nedbørsesonger.

Referanser

1. Álvarez Da Silva L (2016). Bioplastisk: Innhenting og anvendelser av polyhydroxialcanoats. Fakultet for apotek, University of Sevilla. Apotek grad. 36 s.
2. Bezirhan-Arikan E og H Duygu-Ozsoy (2015). En gjennomgang: Research of Bioplastics. Journal of Civil Engineering and Architecture 9: 188-192. Fra Almeida A, Ja Ruiz, Nor López og MJ Pettinari (2004). Bioplastisk: Et økologisk alternativ. Live Chemistry, 3 (3): 122-133.
3. El-Kadi S (2010). Bioplastisk produksjon fra I utvidede kilder. ISBN 9783639263725; VDM Verlag Dr. Müller Publishing, Berlin, Tyskland. 145 s.
4. Labeaga-Viteri A (2018). Biologisk nedbrytbare polymerer. Viktighet og potensielle applikasjoner. National University of Distance Education. Fakultet for vitenskap, Institutt for uorganisk kjemi og kjemisk ingeniørfag. University Master in Science and Chemical Technology. 50 s.
5. Ruiz-Hitzky E, FM Fernandes, MM Reddy, S Vivekanandhan, M Misra, SK Bhatia og AK Mohanty (2013). Biobasert plast og bionanokompositter: Nåværende status og fremtid. Prog. Polym. Sci. 38: 1653-1689.
6. Satis K (2017). Bioplastikk - Klassifisering, produksjon og deres potensielle matapplikasjoner. Journal of Hill Agriculture 8: 118-129.