W świetle ogromnego wzrostu odpowiedzialności za środowisko w dzisiejszych czasach, jednym z głównych źródeł zanieczyszczeń są tworzywa sztuczne. Można oszacować, że od lat pięćdziesiątych XX wieku na składowiska trafiło ponad 1 miliard ton tworzyw sztucznych, a obecne szacunki mówią, że całkowity rozkład zajmie setki lub tysiące lat. [1] Ludzie poddający recyklingowi większość swoich odpadów z tworzyw sztucznych spotkali się z dużym zainteresowaniem, ale gdyby plastik można było po prostu kompostować lub zaprojektować tak, aby rozkładał się w szybki i przyjazny dla środowiska sposób, wiele odpadów można by wyeliminować ze składowisk, a kłopoty z recyklingiem staną się dyskusyjne. Dlatego też na tej stronie przyjrzymy się produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych, jej powszechności i powszechności, a także spróbujemy znaleźć sposoby na zwiększenie efektywności energetycznej lub materiałowej tego procesu. Oceniony zostanie także sam proces, aby sprawdzić, czy rzeczywiście jest on lepszy dla środowiska w dłuższej perspektywie. Miejmy nadzieję, że takie przełomowe odkrycia w dalszym ciągu zachęcą przemysł tworzyw sztucznych do opracowania procesów niezbędnych do produkcji tego tworzywa sztucznego i pomogą chronić środowisko.
Zawartość
- 1 Definicja biodegradowalności
- 2 Przegląd produkcji tworzyw sztucznych
- 3 Metody produkcji/przetwarzania bioplastików stosowane obecnie
- 4 Skrobie termoplastyczne: manipulowanie skrobiami za pomocą innych środków
- 5 Produkcja PHA: produkcja plastiku bezpośrednio w komórkach bakteryjnych i roślinnych
- 6 Produkcja PLA: Manipulacja cukrami i skrobią w polilaktydy
- 7 Rozwój przetwórstwa bioplastików
- 8 Porównanie energii, kosztów i odpadów
- 9 Bibliografia
Definicja biodegradowalności
Aby zrozumieć procesy tworzenia biodegradowalnych tworzyw sztucznych, należy najpierw mieć praktyczną wiedzę, co oznacza termin „ biodegradacja ”. W 1992 roku odbyła się konferencja wielu najwybitniejszych badaczy biodegradowalności, a jednym z efektów tego spotkania była lista postulatów, które od tego czasu regulują podstawową definicję, klasyfikację i pomiar biodegradowalności. Postulaty są następujące: [2]
- Dla wszystkich praktycznych celów stosowania definicji, materiał wyprodukowany jako ulegający biodegradacji musi odnosić się do określonej ścieżki usuwania, takiej jak kompostowanie, oczyszczanie ścieków, denitryfikacja i beztlenowe oczyszczanie osadów.
- Szybkość degradacji materiału wyprodukowanego jako biodegradowalnego musi być zgodna z metodą usuwania i innymi elementami ścieżki, na którą jest on wprowadzany, tak aby akumulacja była kontrolowana.
- Ostatecznymi produktami końcowymi biodegradacji tlenowej materiału wyprodukowanego jako biodegradowalny są CO 2 , woda i minerały, a produktami pośrednimi są biomasa i materiały humusowe. (Uczestnicy omówili mniej szczegółowo biodegradację beztlenową).
- Materiały muszą ulegać biodegradacji w sposób bezpieczny i nie mogą mieć negatywnego wpływu na proces usuwania lub wykorzystanie produktu końcowego.
Przegląd produkcji tworzyw sztucznych
Tworzywa sztuczne W są podstawowymi cegiełkami dzisiejszego społeczeństwa. W ciągu ostatnich 60 lat [3] rozwój tworzyw sztucznych został rozwinięty i udoskonalony do tego stopnia, że z tworzyw sztucznych i wielu kompozytów można wykonać niemal wszystko . Przez większą część tego czasu głównym źródłem łańcuchów monomerów z tworzyw sztucznych, takich jak etylen W i propylen W , zawsze było przetwarzanie ropy naftowej i ropy naftowej. Powoduje to również wytwarzanie innych związków organicznych, takich jak benzen W i ksylen W , które można następnie wykorzystać do wytworzenia odgałęzień z początkowych łańcuchów monomerów, tj. grupy boczne lub łańcuchy. [4] Te podstawowe elementy składowe są następnie przetwarzane chemicznie w celu połączenia w długie łańcuchy zwane polimerami. Można tego dokonać różnymi metodami, które często są wymagane ze względu na przyłączone specyficzne grupy boczne. Jednakże często proces ten będzie obejmować proces odwadniania W , w którym atomy wodoru (i ewentualnie atomy tlenu) są usuwane z końców łańcuchów monomerów i łączone w celu wytworzenia wody jako produktu ubocznego. Na tej podstawie można zastosować liczne techniki obróbki chemicznej w celu wytworzenia łańcuchów o określonej długości, składu tworzyw sztucznych i ogólnie określić ostateczną formę i właściwości produktów.
Produkcja tych tworzyw sztucznych zapewniła szeroki zakres właściwości, jednak niemal w każdym przypadku produkt końcowy składa się z łańcuchów polimerowych o takich właściwościach, że są one bardzo odporne na degradację. Efektem końcowym jest materiał, który jest wysoce odporny na działanie sił naturalnych i nie jest rozpoznawany przez żywe organizmy jako żywność. Dlatego, aby wytworzyć podobne produkty zdolne do biodegradacji, należy wdrożyć całkowicie odrębny zestaw łańcuchów monomerowych i technik produkcji.
Metody produkcji/przetwarzania bioplastików stosowane obecnie
W całej historii ludzkości produkcja procesów i materiałów przyjaznych biologicznie była ściśle monitorowana i wykorzystywana z wielkim skutkiem w naukach medycznych. [3] Od czasu odkrycia tworzyw sztucznych duży nacisk położono na produkcję tworzyw sztucznych, które mogą być łatwo wchłaniane przez organizm bez szkodliwych skutków. To się rozpowszechniło
Skrobie termoplastyczne: manipulowanie skrobiami za pomocą innych środków
Rzeczywista postać skrobi jest często ziarnista. Krystaliczna powłoka zewnętrzna łańcucha złożonego z węglowodanów często otacza amorficzne wnętrze tych samych łańcuchów. [5] Po umieszczeniu w obecności wody hydrofobowe wiązania aldehydowe w skrobi będą próbowały wypędzić wodę. Jednakże po osiągnięciu wystarczająco niskiej temperatury skrobia w rzeczywistości ulegnie uplastycznieniu przez wodę przechodzącą wiele przejść faz krystalicznych i mającą ogólnie skomplikowaną relację z wodą w swojej strukturze. [5] Może to prowadzić do podstawowych właściwości termoplastycznych w zależności od stężenia wody w uplastycznionej mieszaninie.
Produkcja PHA: produkcja plastiku bezpośrednio w komórkach bakteryjnych i roślinnych
Wytwarzany w żywych komórkach, PHA, w szczególności polihydroksymaślan PHB, może być wytwarzany wewnątrz organizmów, od bakterii po lucernę [6]
Produkcja PLA: Manipulacja cukrami i skrobią w polilaktydy
Wytwarzane w wyniku polimeryzacji kwasu mlekowego, tworzywa PLA wykazują różne właściwości w zależności od stężenia kwasu mlekowego w początkowej mieszance. Można to łatwo zmodyfikować w zależności od żądanego zastosowania. [5]
Rozwój przetwórstwa bioplastików
Porównanie energii, kosztów i odpadów
Niekompletny
Bibliografia
- ↑ Alan Weisman, „Świat bez nas”, St. Martin's Press, Nowy Jork, 2007.
- ↑ Maarten Van der Zee, „Biodegradacja materiałów polimerowych. Przegląd dostępnych metod testowania”. Polimery biomedyczne: zrównoważona nauka i technologia polimerów, wyd. Chiellini, Emo.Kluwer Academic / Plenum Publishers, Nowy Jork:2001. s. 265
- ↑Skocz do:3.0 3.1 Michel Vert, „Biopolimery i sztuczne biopolimery w zastosowaniach biomedycznych, przegląd”, Polimery biomedyczne: nauka i technologia zrównoważonych polimerów, wyd. Chiellini, Emo.Kluwer Academic / Plenum Publishers, Nowy Jork:2001. s. 63
- ↑ „Jak powstaje plastik?” American Chemistry Council, Inc. 2007. Dostępne: http://www.americanchemistry.com/s_plastics/doc.asp?CID=1571&DID=5974
- ↑Skocz do:5,0 5,1 5,2 Richard P. Wool, Xiuzhi Susan Sun, Bio-Based Polymers and Composites.Elsevier Academic Press, San Diego:2005.str.369
- ↑ Purev Saruul, Friedrich Srienc, David A. Somers i Deborah A. Samac, „Produkcja biodegradowalnego polimeru z tworzywa sztucznego, poli-�-hydroksymaślanu w transgenicznej lucernie”.
