Ссылки по теме биоупаковка
Деградирующие пакеты
Акция «Чистый город»
Деградирующие полимерные материалы.
Все больший интерес многих переработчиков полимерных материалов вызывают биоразлагаемые пластики, которые с течением времени способны полностью разлагаться.
На сегодняшний момент в мире производится порядка 65 миллионов тонн полиэтилена и 60 миллионов тонн полипропилена в год. На рисунке 1, приведенном ниже видно, что одним из быстроразвивающихся направлений применения пластмасс является упаковка.
Если виды упаковки, такие как стеклянная тара, как правило, находятся в потребительском цикле, а бумажная подвергается разложению в естественных условиях, то упаковка из синтетических полимеров, составляющая 40% бытового мусора, практически "вечна"- она не подвергается разложению, поэтому вопрос что делать с пластмассовым мусором становится глобальной экологической проблемой. Нетрудно примерно рассчитать какой ежегодный прирост «пластикового мусора» происходит в мире, зная объем производства и переработки основных синтетических полимерных материалов в отдельно взятой стране.
Существуют различные методы очистки окружающей среды от пластикового мусора, например, утилизация, хранение отходов на свалке, сжигание, сбор и переработка вторично. Однако все эти методы имеют ряд недостатков, которые сводят на нет саму идею сохранения экологической чистоты окружающей природы. Хранение на свалке - это перекладывание проблемы на плечи будущих поколений. Процесс сжигания вызывает новые проблемы для экологии, поскольку выделяются побочные вредные летучие вещества, которые несут большую опасность для жизни людей. Сбор и вторичная переработка - организационно сложный процесс.
Существуют новые технологии получения биоразлагаемых пластиков на основе природных компонентов, например полимолочная кислота и другие. Полимеры молочной кислоты - сырьё для производства биоразлагаемых пластиков, безопасных для окружающей среды. Сама молочная кислота образуется путём ферментации кукурузы, сахарной свеклы, маниока и сахарного тростника. Потребление биоразлагаемых пластиков удвоилось в 2001-2003 гг. и достигло 40 тысяч тонн. Эксперты считают, что пластики, получаемые из растительных волокон, растений и целлюлозы сегодня применяются все больше и больше на рынке. По прогнозам, эта тенденция сохранится и на будущее, особенно в свете повышений цен на нефть.
Но пока есть нефть и газ, производство синтетических полимеров является первоочередным и, на сегодняшний момент, экономически более эффективным.
Поэтому, актуальным и перспективным методом получения биоразлагаемых синтетических пластиков, например, на основе полиэтилена, полипропилена, полистирола, которые являются наиболее крупнотоннажными, является их модифицирование специальными добавками. Они могут быть добавлены в полимер на стадии его переработки в процессах экструзии и литья.
Мы хотели бы рассказать о добавке EPItdpa, которая позволяет получать полимерные материалы, способные к биоразложению в течение 1-3 лет, в зависимости от состава добавки и конкретной рецептуры полимерной композиции.
Действие EPItdpa основано на процессе окисления полимерного материала под действием таких факторов, как ультрафиолетовый свет, кислород воздуха. Добавка EPItdpa является ускорителем процесса окисления. Процесс разложения полимерного материала с добавкой EPItdpa мы назовем оксо-разложение (при участии кислорода воздуха), а полимерный материал, содержащий EPItdpa - деградирующий полимерный материал.
На рисунке 2 показан процесс разложения (метаболизм) деградирующих полимерных материалов и гидроразлагаемых полимерных материалов. Гидроразлагаемые полимерные материалы - это полимеры, полученные на основе растительного сырья, в том числе на основе указанной выше молочной кислоты. К группе гидробиоразлагаемых пластиков можно отнести и синтетические пластики, например, полиэтилен, полипропилен, которые содержат специальные добавки (например, крахмал) и трансформируются в разлагаемые продукты реакцией гидролиза без доступа кислорода. Одной из особенностей таких пластиков является то, что в процессе их биоразложения выделяется газ метан. Это происходит из-за того, что в атмосфере лишенной кислорода полное окисление углеводов и жиров до CO2 невозможно. Как видно из рисунка 2, несмотря на различные химические процессы, процесс разложения деградирующих и гидро разлагаемых материалов приводит к образованию одних и тех же веществ: диоксида углерода, воды и биомассы. И в том и в другом случае на стадии окисления и гидролиза образуются низкомолекулярные фракции, которые под действием микроорганизмов, бактерий превращаются в СО2, Н2О и биомассу. Биомасса - это совокупная масса растительных и животных микроорганизмов. На рисунке 3 показан принцип действия оксо-добавки на примере разложения полиэтилена:
- Сначала под действием катализатора окисления добавки EPItdpa полимерная молекула распадается на множество низкомолекулярных фрагментов
- Затем низкомолекулярные фрагменты усваиваются (ассимилируются) бактериями, что дает СО 2, воду и биомассу.
На рисунке 4 показан процесс роста микроорганизмов на поверхности полимера, после процесса окисления.
При соприкосновении с окружающей средой, грунтом, поверхность окисленного полимера не обладает гидрофобными свойствами, присущими первичному полимерному материалу и поэтому легко подвержена действию воды, бактерий.
Наглядно биоразложение полиэтилена можно увидеть на следующем рисунке 6 , где представлены фотографии полиэтиленовой пленки, содержащей добавку EPItdpa, в процессе эксплуатации (5).
Этот же процесс показан на рисунке 5.
Какие экологические преимущества дает применение деградируемых пластиков:
- могут быть легко получены компаундированием добавки с исходным полимером в процессе экструзии, литья.
- могут перерабатываться вторично.
- могут быть подвержены пиролизу с целью получения исходных продуктов, или горючего
- Трансформируются в биоразлагаемые фрагменты, продукты под действием света и тепла.
- медленное превращение в диоксид углерода
- максимальное превращение в биомассу в процессе разложения при компостировании, или в грунте.
- не образуют метан
Одним важных из вышеперечисленных преимуществ деградируемых пластиков является свойство не образовывать газ метан, поскольку биоразложение деградирующих пластиков - это аэробный процесс, инициируемый кислородом воздуха, теплом и светом. На рисунке 7 представлены два процесса - аэробный и анаэробный. Анаэробный процесс присущ для гидро-биоразлагаемых пластиков, первичной стадией разложения которых является гидролиз. Этот процесс осуществляется без участия кислорода.
