De bioplast De er ethvert formbart materiale basert på polymerer av petrokjemisk eller biomasse opprinnelse som er biologisk nedbrytbare. I likhet med tradisjonell plast syntetisert fra petroleum, kan disse støpes for å produsere forskjellige gjenstander.
Avhengig av opprinnelse kan bioplast hentes fra biomasse (biobasert) eller være av petrokjemisk opprinnelse. På den annen side er det biologisk nedbrytbart og ikke-biologisk nedbrytbart bioplast, avhengig av dekomponeringsnivå.
Økningen av bioplast oppstår som et svar på ulempene generert av konvensjonell plast. Disse inkluderer akkumulering av ikke-biologisk nedbrytbar plast i havene og deponiene..
På den annen side har konvensjonell plast et høyt karbonavtrykk og et 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 er deres høye produksjonskostnad og lavere motstand. I tillegg er noen av råvarene som brukes potensielle matvarer, noe som utgjør et økonomisk og etisk problem..
Noen eksempler på bioplastiske gjenstander er biologisk nedbrytbare poser, samt bildeler og mobiltelefoner..
Artikkelindeks
Nylig har det vært en større vitenskapelig og industriell interesse i å produsere plast fra fornybare råvarer og som er biologisk nedbrytbare.
Dette skyldes at verdens oljereserver blir utarmet, og det er større bevissthet om de alvorlige miljøskadene forårsaket av petroplast..
Med en økende etterspørsel etter plast på verdensmarkedet øker også etterspørselen etter biologisk nedbrytbar plast.
Biologisk nedbrytbart bioplastavfall kan behandles som organisk, raskt nedbrytende og ikke-forurensende avfall. For eksempel kan de brukes som jordendringer i kompostering, da de naturlig resirkuleres av biologiske prosesser.
Produksjonen av biologisk nedbrytbar bioplast står overfor store utfordringer, fordi bioplast har dårligere egenskaper enn petroplast, og deres anvendelse, selv om det vokser, er begrenset.
For å forbedre egenskapene til bioplast utvikles blandinger av biopolymerer med forskjellige typer tilsetningsstoffer, som karbonnanorør og naturlige fibre modifisert ved kjemiske prosesser..
Generelt forbedrer tilsetningsstoffer som brukes på bioplast egenskaper som:
Disse egenskapene kan konstrueres til bioplast gjennom kjemiske preparerings- og prosesseringsmetoder..
Bioplast er forut for konvensjonell petroleumsavledet syntetisk plast. Bruken av polymerer av plante- eller animalsk materiale for å produsere plastmateriale dateres tilbake til 1700-tallet med bruk av naturgummi (latex fra Hevea brasiliensis).
Den første bioplasten, selv om den ikke ble gitt det navnet, ble utviklet i 1869 av John Wesley Hyatt Jr., som produserte en plast avledet av bomullscellulose som erstatning for elfenben. På slutten av 1800-tallet ble kasein fra melk også brukt til produksjon av bioplast..
På 1940-tallet utforsket Ford-selskapet alternativer for bruk av vegetabilske råvarer for å lage deler til bilene sine. Denne forskningslinjen ble drevet av restriksjoner på bruken av stål under krigen.
Som et resultat av dette utviklet selskapet i løpet av 1941 en bilmodell med en karosseri konstruert av hovedsakelig soyaderivater. Etter at krigen var slutt, ble imidlertid ikke dette initiativet videreført..
I 1947 ble den første tekniske bioplasten produsert, Polyamid 11 (Rilsan som varemerke). Senere, på 90-tallet, oppstod PLA (polymjelsyre), PHA (polyhydroksyalkanoater) og mykgjort stivelse..
Biobasert bioplast er de som er laget av plantebiomasse. De tre grunnleggende råvarekildene til biobasert er følgende.
Du kan bruke naturlige polymerer direkte laget av planter, som stivelse eller sukker. For eksempel er "Potetplast" en biologisk nedbrytbar bioplast laget av potetstivelse..
Et andre alternativ er å syntetisere polymerer fra monomerer ekstrahert fra plante- eller dyrekilder. Forskjellen mellom denne ruten og den forrige er at det kreves en mellomliggende kjemisk syntese her..
For eksempel produseres Bio-PE eller grønt polyetylen av etanol oppnådd fra sukkerrør..
Bioplast kan også produseres fra dyrekilder som glykosaminoglykaner (GAG), som er eggeskallproteiner. Fordelen med dette proteinet er at det gjør det mulig å oppnå mer motstandsdyktig bioplast.
En annen måte å produsere polymerer for bioplast er gjennom bioteknologi gjennom bakteriekulturer. I denne forstand syntetiserer og lagrer mange bakterier polymerer som kan ekstraheres og bearbeides..
For dette dyrkes bakteriene massivt i egnede dyrkningsmedier og bearbeides for å rense den spesifikke polymeren. For eksempel syntetiseres PHA (polyhydroksyalkanoater) av forskjellige bakterieslakter som vokser i et medium med overskudd av karbon og uten nitrogen eller fosfor..
Bakteriene lagrer polymeren i form av granuler i cytoplasmaet, som ekstraheres ved å behandle bakteriemassene. Et annet eksempel er PHBV (PolyhydroxyButylValerate), som er hentet fra bakterier matet med sukker oppnådd fra planterester..
Den største begrensningen av bioplast oppnådd på denne måten er produksjonskostnadene, hovedsakelig på grunn av kulturmediet som kreves..
Ohio University utviklet en ganske sterk bioplast ved å kombinere naturgummi med PHBV bioplast, organisk peroksid og trimetylolpropantriakrylat (TMPTA).
Bioplast oppnås ved forskjellige prosesser, avhengig av råstoff og ønskede egenskaper. Bioplast kan oppnås gjennom elementære prosesser eller mer komplekse industrielle prosesser.
Det kan gjøres ved å lage mat og støpe i tilfelle bruk av naturlige polymerer, som stivelse eller mais eller potetstivelse..
Dermed er en elementær oppskrift for å produsere en bioplast å blande maisstivelse eller potetstivelse med vann, og tilsette glyserin. Deretter kokes denne blandingen til den tykner, støpes og får tørke..
Når det gjelder bioplast produsert med polymerer syntetisert fra biomasse monomerer, er prosessene noe mer komplekse.
For eksempel krever Bio-PE oppnådd fra sukkerrøretanol en rekke trinn. Det første er å trekke ut sukkeret fra stokken for å oppnå etanol gjennom gjæring og destillasjon..
Deretter dehydratiseres etanolen og etylen oppnås, som må polymeriseres. Til slutt, ved hjelp av termoformingsmaskiner, produseres gjenstander basert på denne bioplasten.
Når det refereres til bioplast produsert fra polymerer oppnådd ved bioteknologi, øker kompleksiteten og kostnadene. Dette er fordi bakteriekulturer er involvert som krever spesifikke kulturmedier og vekstbetingelser..
Denne prosessen er basert på det faktum at visse bakterier produserer naturlige polymerer som de er i stand til å lagre inne. Derfor starter disse passende mikroorganismene med de nødvendige ernæringselementene og bearbeider dem for å ekstrahere polymerene..
Bioplast kan også lages av noen alger som f.eks Botryococcus braunii. Denne mikroalgen er i stand til å produsere og til og med utskille hydrokarboner i miljøet, hvorfra drivstoff eller bioplast oppnås..
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, preformblåsing og termoforming, og til slutt utsettes den for kjøling.
Tilnærmingene til å klassifisere bioplast er forskjellige og ikke uten kontrovers. Uansett er kriteriene som brukes til å definere de forskjellige typene opprinnelse og dekomponeringsnivå..
I følge en generalisert tilnærming kan bioplast klassifiseres etter sin opprinnelse som biobasert eller ikke-biobasert. I det første tilfellet blir polymerene hentet fra plante-, dyre- eller bakteriebiomasse og er derfor fornybare ressurser.
På den annen side er ikke-biobasert bioplast de som produseres med polymerer syntetisert fra petroleum. Men siden de kommer fra en ikke-fornybar ressurs, anser noen spesialister at de ikke skal behandles som bioplast.
Når det gjelder dekomponeringsnivået, kan bioplast være biologisk nedbrytbart eller ikke. De biologisk nedbrytbare nedbrytes i relativt korte tidsperioder (dager til noen få måneder) når de utsettes for passende forhold.
Ikke-biologisk nedbrytbar bioplast oppfører seg for sin del som konvensjonell plast av petrokjemisk opprinnelse. I dette tilfellet må nedbrytningstiden måles i flere tiår og til og med århundrer..
Det er også kontrovers angående dette kriteriet, siden noen forskere anser at en ekte bioplast må være biologisk nedbrytbar..
Når de to foregående kriteriene kombineres (opprinnelse og dekomponeringsnivå), kan bioplast klassifiseres i tre grupper:
Det er viktig å merke seg at for å betrakte en polymer som bioplast, må den komme inn i en av disse tre kombinasjonene.
Blant de biobaserte og biologisk nedbrytbare bioplastene har vi melkesyre (PLA) og polyhydroksyalkanoat (PHA). PLA er en av de mest brukte bioplastene og oppnås hovedsakelig fra mais.
Denne bioplasten har lignende egenskaper som polyetylentereftalat (PET, konvensjonell plast av polyester), selv om den er mindre motstandsdyktig mot høye temperaturer.
PHA har på sin side variable egenskaper avhengig av den spesifikke polymeren som utgjør den. Det er hentet fra planteceller eller gjennom bioteknologi fra bakteriekulturer.
Disse bioplastene er veldig følsomme for behandlingsforhold, og kostnadene er opptil ti ganger høyere enn konvensjonell plast.
Et annet eksempel på denne kategorien er PHBV (PolyhydroxyButylValerate), som er hentet fra planterester..
I denne gruppen har vi bio-polyetylen (BIO-PE), med egenskaper som ligner på konvensjonell polyetylen. Bio-PET har på sin side egenskaper som ligner på polyetylentereftalat.
Begge bioplastene blir ofte produsert av sukkerrør, og oppnår bioetanol som et mellomprodukt..
Bio-polyamid (PA), som er en resirkulerbar bioplast med utmerkede varmeisolerende egenskaper, tilhører også denne kategorien..
Biologisk nedbrytbarhet har å gjøre med den kjemiske strukturen til polymeren og ikke med typen råmateriale som brukes. Derfor kan biologisk nedbrytbar plast fås fra petroleum med riktig prosessering..
Et eksempel på denne typen bioplast er polykaprolaktoner (PCL), som brukes til fremstilling av polyuretaner. Dette er en bioplast oppnådd fra petroleumderivater som polybutylensuccinat (PBS).
Selv om ikke alle bioplastene er biologisk nedbrytbare, er sannheten at for mange mennesker er dette deres grunnleggende egenskap. Faktisk er søket etter den eiendommen en av de grunnleggende motorene i bommen av bioplast.
Konvensjonell petroleumsbasert og ikke-biologisk nedbrytbar plast tar hundrevis og til og med tusenvis av år å bryte ned. Denne situasjonen representerer et alvorlig problem, da fyllinger og hav fylles med plast..
Av denne grunn er biologisk nedbrytbarhet en veldig relevant fordel, siden disse materialene kan spaltes i uker, måneder eller noen få år..
Fordi de er biologisk nedbrytbare materialer, slutter bioplast å oppta plass som søppel. I tillegg har de den ekstra fordelen at de i de fleste tilfeller ikke inneholder giftige elementer som kan slippes ut i miljøet..
Både i produksjonsprosessen for bioplast, som i nedbrytningen, frigjøres mindre CO2 enn i tilfellet med konvensjonell plast. I mange tilfeller frigjør de ikke metan, eller de gjør det i lave mengder og har derfor liten innvirkning på drivhuseffekten..
For eksempel reduserer bioplast fra sukkerrøretanol CO2-utslipp med opptil 75% sammenlignet med petroleumsderivater.
Generelt brukes ikke giftige stoffer i produksjonen og sammensetningen av bioplast. Derfor representerer de mindre risiko for forurensning for maten eller drikkevarene i dem..
I motsetning til konvensjonell plast som kan produsere dioksiner og andre forurensende komponenter, er biobasert bioplast ufarlig.
Ulempene er hovedsakelig relatert til typen bioplast som brukes. Blant annet har vi følgende.
En begrensning som de fleste bioplaster har sammenlignet med konvensjonell plast, er deres lavere motstand. Imidlertid er denne egenskapen forbundet med dens evne til å nedbrytes biologisk..
I noen tilfeller er råvarene som brukes til produksjon av bioplast dyrere enn råolje.
På den annen side medfører produksjon av noe bioplast høyere prosesseringskostnader. Spesielt er disse produksjonskostnadene høyere i de som produseres gjennom bioteknologiske prosesser, inkludert massedyrking av bakterier..
Bioplast produsert av matråvarer konkurrerer med menneskers behov. Siden det er mer lønnsomt å vie avlinger til produksjon av bioplast, trekkes disse derfor ut av matproduksjonskretsen.
Denne ulempen gjelder imidlertid ikke de bioplastene som er oppnådd fra uspiselig avfall. Blant disse avfallene har vi avlinger, uspiselige alger, lignin, eggeskall eller hummereksoskeletter..
PLA bioplast ligner veldig på konvensjonell PET (polyetylentereftalat) plast, men den er ikke resirkulerbar. Derfor, hvis begge typer plast blandes i en resirkuleringsbeholder, kan ikke dette innholdet resirkuleres..
I denne forbindelse er det frykt for at den økende bruken av PLA kan hemme eksisterende innsats for å resirkulere plast..
Varene som genererer mest avfall er containere, innpakninger, tallerkener og bestikk knyttet til hurtigmat og handleposer. Derfor spiller biologisk nedbrytbar bioplast i dette feltet en relevant rolle.
Av denne grunn er det utviklet ulike produkter basert på bioplast for å påvirke reduksjonen av avfallsproduksjon. Vi har blant annet den biologisk nedbrytbare posen laget med BASFs Ecovio eller plastflasken laget av PLA hentet fra mais fra Safiplast i Spania..
Ooho-selskapet laget biologisk nedbrytbare kapsler av tang med vann, i stedet for de tradisjonelle flaskene. Dette forslaget har vært veldig innovativt og vellykket og har allerede blitt testet i London-maraton.
I noen avlinger som jordbær er en vanlig praksis å dekke jorden med et plastark for å kontrollere ugress og forhindre frysing. I denne forstand er bioplastisk polstring som Agrobiofilm utviklet for å erstatte konvensjonell plast.
Bruk av bioplast er ikke begrenset til gjenstander for bruk og avhending, men kan brukes i mer holdbare gjenstander. For eksempel produserer Zoë b Organics selskapsleker.
Toyota bruker bioplast i noen bildeler, for eksempel komponenter til klimaanlegg og kontrollpaneler. For dette bruker den bioplast som Bio-PET og PLA.
Fujitsu bruker på sin side bioplast for å lage datamus og tastaturdeler. I tilfellet med Samsung-selskapet har noen mobiltelefoner hus laget i stor grad av bioplast.
Stivelsesbioplast har blitt brukt som byggematerialer og bioplast forsterket med nanofibre i elektriske installasjoner.
I tillegg har de blitt brukt i utarbeidelsen av bioplastisk skog for møbler som ikke blir angrepet av fremmedfrykt insekter og ikke råtner av fuktighet.
De er laget med bioplastiske kapsler som inneholder medisiner og medikamentbærere som sakte frigjøres. Dermed reguleres biotilgjengeligheten av legemidler over tid (dosen som pasienten får på en gitt tid).
Cellulose bioplastics anvendelig i implantater, vevsteknikk, kitin og kitosan bioplast er produsert for sårbeskyttelse, beinvevsteknikk og regenerering av hud hos mennesker.
Cellulose bioplastics har også blitt produsert for biosensorer, blandinger med hydroxyapatite for fremstilling av tannimplantater, bioplastiske fibre i katetre, blant andre..
Stive skum basert på vegetabilske oljer (bioplast) har blitt brukt, både i industri- og transportutstyr; bildeler og luftfartsdeler.
Elektroniske komponenter i mobiltelefoner, datamaskiner, lyd- og videoenheter er også produsert fra bioplast..
Bioplastiske hydrogeler, som absorberer og holder på vann og kan frigjøre det sakte, er nyttige som beskyttende deksler for den dyrkede jorda, opprettholder fuktigheten og favoriserer veksten av jordbruksplantasjer i tørre regioner og i lave regntider..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.