Bioplastisch hoe ze zich voordoen, typen, voor-, nadelen

De Bioplastisch Ze zijn elk kneedbaar materiaal op basis van polymeren van petrochemische of biomassa -oorsprong die biologisch afbreekbaar zijn. Vergelijkbaar met traditionele kunststoffen die zijn gesynthetiseerd uit olie, kunnen deze worden gevormd om verschillende objecten te produceren.

Volgens zijn oorsprong kan bioplastisch worden verkregen uit biomassa (biobasados) of van petrochemische oorsprong. Aan de andere kant zijn er volgens hun niveau van ontleding biologisch afbreekbaar en niet -biologisch afbreekbaar bioplastisch.

Bedekt gemaakt van biologisch afbreekbaar zetmeelpolyester. Bron: Scott Bauer [Public Domain]

De opkomst van bioplastics ontstaat als reactie op het ongemak dat wordt gegenereerd door conventionele kunststoffen. Onder deze kan de accumulatie van niet -biologisch afbreekbare kunststoffen in de oceanen en stortplaatsen worden opgemerkt.

Aan de andere kant hebben conventionele kunststoffen een hoge koolstofvoetafdruk en een hoog gehalte aan giftige elementen. Aan de andere kant hebben bioplastics verschillende voordelen, omdat ze geen toxische elementen produceren en over het algemeen biologisch afbreekbaar en recyclebaar zijn.

Onder de belangrijkste nadelen van bioplastics kunnen de hoge productiekosten en lagere weerstand worden opgemerkt. Bovendien zijn sommige van de gebruikte grondstoffen potentieel voedsel, wat een economisch en ethisch probleem oplevert.

Enkele voorbeelden van bioplastische objecten zijn biologisch afbreekbare tassen en delen van voertuigen en mobiele telefoons.

[TOC]

Bioplastische kenmerken

Economisch en ecologisch belang van bioplastics

Verschillende utilitaire objecten gemaakt met bioplastisch. Bron: Hwaja Götz [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Onlangs is meer wetenschappelijk en industrieel belang ontstaan ​​in het produceren van kunststoffen uit hernieuwbare grondstoffen en zijn biologisch afbreekbaar.

Dit komt omdat de wereldoliereserves uitgeput zijn en dat er een groter bewustzijn is met betrekking tot ernstige milieuschade veroorzaakt door petroplastisch.

Met een groeiende vraag naar kunststoffen op de wereldmarkt neemt de vraag naar biologisch afbreekbare kunststoffen ook toe.

Biologisch afbreekbaarheid

Biologisch afbreekbaar bioplastisch afval kan worden behandeld als organisch afval, snelle en niet -verzwakke afbraak. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt als bodemwijzigingen in compostering, omdat ze van nature worden gerecycled door biologische processen.

Bioplastisch met ontelbare commercieel gebruik. Bron: f. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/akte.in)], via Wikimedia Commons

Bioplastische beperkingen

De productie van biologisch afbreekbare bioplastics staat voor grote uitdagingen, omdat bioplastics lagere eigenschappen hebben en hun toepassing, hoewel toenemende, is het beperkt.

Verbetering van bioplastische eigenschappen

Om bioplastische eigenschappen te verbeteren, worden biopolymeren ontwikkeld met verschillende soorten additieven, zoals koolstofnanobuisjes en natuurlijke vezels gemodificeerd door chemische processen.

Over het algemeen verbeteren additieven op bioplastics eigenschappen zoals:

• Stijfheid en mechanische weerstand.
• Gase- en waterbarrière -eigenschappen.
• Thermorestability en thermostabiliteit.

Deze eigenschappen kunnen in bioplastisch worden ontworpen door middel van chemische preparaat- en verwerkingsmethoden.

Hoe zijn bioplastics?

Bioplastisch voor het inpakken van thermoplastisch zetmeel. Bron: Christian Gahle, Nova-Institut GmbH [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

-Korte geschiedenis

Bioplastic zijn voorafgaand aan conventionele synthetische kunststoffen die zijn afgeleid van olie. Het gebruik van polymeren van plantaardige of dierlijke materie om plastic materiaal te produceren dateren uit de 18e eeuw met het gebruik van natuurlijk rubber (Hevea latex brasiliensis).

De eerste bioplastische, hoewel die denominatie niet werd gegeven, werd in 1869 ontwikkeld door John Wesley Hyatt JR., die een plastic produceerde afgeleid van katoencellulose als een ivoorvervanger. Ook werd aan het einde van de 19e eeuw de melkcaseïne voor bioplastische productie gebruikt.

In de jaren 40 onderzocht het Ford Company alternatieven voor het gebruik van plantaardige grondstoffen voor de uitwerking van delen van zijn auto's. Deze onderzoekslijn werd aangedreven door de beperkingen op het gebruik van staal door oorlog.

Als gevolg hiervan ontwikkelde het bedrijf in 1941 een automodel met lichaam gebouwd uit derivaten, voornamelijk van sojabonen. Na het einde van de oorlog werd dit initiatief echter niet voortgezet.

Tegen 1947 vindt de eerste technische bioplastische, polyamide 11 (rilsan als commercieel merk) plaats. Vervolgens, in de jaren 90, kwamen de PLA (polyactinezuur), de PHA (polyhydroxialcanoats) en geplastificeerde zetmeel naar voren.

-Grondstof

Biobasado -bioplastics zijn die zijn gemaakt van plantenbiomassa. De drie basisbronnen van grondstoffen van biobasses zijn de volgende.

Natuurlijke biomassa -polymeren

Natuurlijke polymeren kunnen direct worden gebruikt door planten, zoals zetmeel of suikers. 'Potato Plastic' is bijvoorbeeld een biologisch afbreekbaar bioplastisch gemaakt van aardappelzetmeel.

Polymeren gesynthetiseerd uit biomassamonomeren

Een tweede alternatief is om polymeren uit monomeren te synthetiseren die zijn geëxtraheerd uit planten- of dierbronnen. Het verschil tussen deze route en de vorige is dat hier een tussenliggende chemische synthese vereist is.

Kan u van dienst zijn: Compost: materialen, uitwerking, types, gebruik

Het bio-PE of groene polyethyleen wordt bijvoorbeeld geproduceerd uit ethanol verkregen uit suikerriet.

Bioplastisch kan ook optreden uit dierbronnen zoals glycosaminoglycanen (gag), dat zijn eierschaaleiwitten. Het voordeel van dit eiwit is dat het mogelijk maakt om meer resistente bioplastics te verkrijgen.

Biotechnologie op basis van bacteriële gewassen

Een andere manier om polymeren te produceren voor bioplastische is door biotechnologie door bacteriële gewassen. In die zin synthetiseren en slaan veel bacteriën polymeren die kunnen worden geëxtraheerd en verwerkt op.

Hiervoor worden bacteriën in adequate kweekmedia massaal gekweekt en vervolgens verwerkt om het specifieke polymeer te zuiveren. PHA (polyhydroxialcanoats) wordt bijvoorbeeld gesynthetiseerd door verschillende bacteriële genres die groeien in een overtollige koolstof en zonder stikstof of fosfor.

Bacteriën slaan het polymeer op in de vorm van korrels in het cytoplasma, die worden geëxtraheerd door de bacteriemassa's te verwerken. Een ander voorbeeld is PHBV (polyhydroxybutilvaleraat), dat wordt verkregen uit bacteriën die worden gevoed met suikers verkregen uit plantenresten.

De grootste beperking van bioplastisch.

Combinatie van natuurlijk polymeer en biotechnologisch polymeer

De Universiteit van Ohio ontwikkelde een nogal resistent bioplastisch combinatie van natuurlijk rubber met het PHBV -bioplastische, organische peroxide en trimethylpropaan trihacrylaat (TMPTA).

-Productieproces

Bioplastisch worden verkregen door verschillende processen, afhankelijk van de grondstof en de gewenste eigenschappen. Bioplastisch kan worden verkregen via elementaire processen of meer complexe industriële processen.

Basisproces

Koken en gevormd kan worden gemaakt in het geval van het gebruik van natuurlijke polymeren, zoals de maïs of aardappelzetmeel.

Aldus is een elementair recept om een ​​bioplastisch te produceren, het mengen van maïszetmeel of aardappelzetmeel met water, waarbij glycerine wordt toegevoegd. Vervolgens wordt dit mengsel onderworpen aan het koken totdat het dikker wordt, wordt gevormd en mag drogen.

Gemiddelde complexiteitsprocessen

In het geval van bioplastisch geproduceerd met polymeren gesynthetiseerd uit biomassamonomeren, zijn processen iets complexer.

De bio-peer verkregen uit de suikerriet-ethanol vereist bijvoorbeeld een reeks stappen. Het eerste is om de rietsuiker te extraheren om ethanol te verkrijgen door gisting en destillatie.

Dan wordt ethanol uitgedroogd en wordt ethyleen verkregen, die moet worden gepolymeriseerd. Ten slotte worden objecten via thermovorming machines op basis van dit bioplastisch vervaardigd.

Complexe en duurdere processen

Bij het verwijzen naar de bioplastische geproduceerd uit polymeren verkregen door biotechnologie, stijgen complexiteit en kosten. Dit komt omdat bacteriële culturen die specifieke middel voor kweek- en groeiomstandigheden vereisen tussenbeide komen.

Dit proces is gebaseerd op bepaalde bacteriën produceren natuurlijke polymeren die in staat zijn om binnen te bewaren. Daarom worden deze micro -organismen op basis van de juiste voedingselementen gekweekt en verwerkt om polymeren te extraheren en te extraheren.

U kunt ook bioplastisch produceren van sommige algen zoals Botryococcus braunii. Deze microalgen kunnen de halve koolwaterstof produceren en zelfs uitscheiden, waaruit brandstoffen of bioplastics worden verkregen.

-Productie van producten op basis van bioplastische

Het basisprincipe is het vormen van het object, dankzij de plastic eigenschappen van deze verbinding met behulp van druk en warmte. De verwerking wordt gedaan door extrusie, injectie, injectie en blazen, pre -vorm en thermoconform blazen en ondergaat uiteindelijk koeling.

Jongens

Verpakking gemaakt van celluloseacetaat. Bron: Christian Gahle, Nova-Institut GmbH [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

De benaderingen van de classificatie van bioplasticas zijn divers en zijn niet vrijgesteld van controverse. In elk geval zijn de criteria die zijn gebaseerd om de verschillende typen te definiëren, de oorsprong en het niveau van ontleding.

-Oorsprong

Volgens een algemene benadering kunnen bioplastics worden geclassificeerd door hun oorsprong in biobasado's of niet -biobasado's. In het eerste geval worden polymeren verkregen uit plantaardige, dier- of bacteriële biomassa en zijn daarom hernieuwbare hulpbronnen.

Van zijn kant zijn niet -Biobasado bioplastisch die geproduceerd met polymeren gesynthetiseerd uit olie. Door echter uit een niet -hernieuwbare bron te komen, zijn sommige specialisten van mening dat ze niet als bioplastisch moeten worden behandeld.

-Niveau van ontleding

Wat betreft het niveau van ontleding, kunnen bioplastics biologisch afbreekbaar zijn of niet. Biologische afbreekbare bestanden worden opgesplitst in relatief korte tijdsperioden (dagen enkele maanden) door te zijn onderworpen aan voldoende omstandigheden.

Aan de andere kant gedragen niet -Biodegregeerde bioplastics zich als conventionele kunststoffen van petrochemische oorsprong. In dit geval wordt de ontledingsperiode gemeten in decennia en tot eeuwen.

Wat dit criterium betreft, is er ook controverse, omdat sommige wetenschappers van mening zijn dat een echt bioplastisch biologisch afbreekbaar moet zijn.

Het kan u van dienst zijn: wat is de impact van menselijke activiteit op het uitsterven van een groep levende wezens

-Oorsprong en biologische afbraak

Wanneer de twee eerdere criteria (oorsprong en niveau van ontleding) worden gecombineerd, kunnen bioplastics worden ingedeeld in drie groepen:

1. Van hernieuwbare grondstoffen (biobasado) en biologisch afbreekbaar.
2. Die verkregen uit hernieuwbare grondstoffen (biobasses), maar zijn niet biologisch afbreekbaar.
3. Verkregen uit grondstoffen van petrochemische oorsprong, maar die biologisch afbreekbaar zijn.

Het is belangrijk om te benadrukken dat om een ​​polymeer te beschouwen als bioplastisch een van deze drie combinaties moet invoeren.

Biobasados-biologische afbreekbare bestanden

Onder de biobasted en biologisch afbreekbare bioplastics hebben we polylactinezuur (PLA) en polyhydroxialcanoaat (PHA). De PL is een van de meest gebruikte bioplastics en wordt meestal verkregen van maïs.

Dit bioplastische heeft vergelijkbare eigenschappen als het tere -schthalaatpolyethyleen (PET, conventioneel plastic van de polyesters), hoewel het minder bestand is tegen hoge temperaturen.

Van zijn kant heeft de PHA variabele eigenschappen afhankelijk van het specifieke polymeer dat het vormt. Het wordt verkregen uit planten- of biotechnologische cellen van bacteriële gewassen.

Deze bioplastics zijn zeer gevoelig voor verwerkingsomstandigheden en hun kosten zijn maximaal tien keer groter dan conventionele kunststoffen.

Een ander voorbeeld van deze categorie is PHBV (polyhydroxybutilvaleraat), dat wordt verkregen uit plantenresten.

Biobasados-niet biologisch afbreekbaar

In deze groep hebben we bio-politiek (bio-PE), met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van conventioneel polyethyleen. Van zijn kant heeft Bio-PET kenmerken vergelijkbaar met polyethyleentereftalaat.

Beide bioplastics worden vaak geproduceerd uit suikerriet, het verkrijgen van bio -ethanol als een tussenproduct.

Bio-polyamide (PA) behoort ook tot deze categorie, die een recyclebaar bioplastisch is met uitstekende thermische isolatie-eigenschappen.

-Geen biobasados-biologische afbreekbare bestanden

Biologische afbreekbaarheid heeft te maken met de chemische structuur van het polymeer en niet met het type gebruikte grondstoffen. Daarom kan biologisch afbreekbare kunststoffen worden verkregen uit olie met voldoende verwerking.

Een voorbeeld van dit type bioplastics zijn polycaprolactonas (PCL), die worden gebruikt bij de productie van polyurethanen. Dit is een bioplastisch verkregen uit petroleumderivaten en zuigen polybutileen (PBS).

Voordelen

Zoete wrap gemaakt van PLA (polycatisch zuur). Bron: f. Kesselring, Fkur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/akte.in)]

Ze zijn biologisch afbreekbaar

Hoewel niet alle bioplastische biologisch afbreekbaar is, is de waarheid dat dit voor veel mensen hun fundamentele kenmerk is. In feite is de zoektocht naar dat onroerend goed een van de fundamentele motoren van de opkomst van bioplastisch.

Conventionele kunststoffen afgeleid van olie en niet -biologisch afbreekbaar nemen honderden en maximaal duizenden jaren in ontbinden. Deze situatie vormt een ernstig probleem, omdat stortplaatsen en oceanen gevuld zijn met kunststoffen.

Daarom is biologische afbreekbaarheid een zeer relevant voordeel, omdat deze materialen in weken, maanden of een paar jaar kunnen ontleden.

Ze vervuilen het milieu niet

Omdat het biologisch afbreekbare materialen zijn, stoppen bioplastics met het bezetten van ruimte als afval. Bovendien hebben ze het extra voordeel dat ze in de meeste gevallen geen toxische elementen bevatten die de omgeving kunnen vrijgeven.

Ze hebben een kleine koolstofvoetafdruk

Zowel in het bioplastische productieproces, zoals in zijn ontleding, wordt minder CO2 vrijgegeven dan in het geval van conventionele kunststoffen. In veel gevallen geven ze geen methaan vrij of doen ze dit in lage hoeveelheden en hebben ze daarom weinig incidentie in het broeikaseffect.

Bijvoorbeeld, bioplastics verkregen uit de ethanol van suikerriet verminderen tot 75% CO2 -emissies in vergelijking met oliedederivaten.

Veiliger om eten en drinken te dragen

Over het algemeen worden bij de uitwerking en samenstelling van de bioplastische stoffen niet gebruikt. Daarom vertegenwoordigen ze minder risico op besmetting voor voedsel of dranken die erin zijn opgenomen.

In tegenstelling tot conventionele kunststoffen die dioxines en andere vervuilende componenten kunnen produceren, zijn bioplastisch bioplastisch onschadelijk.

Nadelen

Het ongemak is voornamelijk gerelateerd aan het type gebruikte bioplastische gebruikte. Onder andere hebben we het volgende.

Lagere weerstand

Een beperking gepresenteerd door de meeste bioplastische voor conventionele kunststoffen, is hun minste weerstand. Deze eigenschap is echter geassocieerd met zijn vermogen om biologisch af te schaden.

Hogere kosten

In sommige gevallen zijn de grondstoffen die worden gebruikt voor de productie van bioplastics duurder dan olie uit olie.

Aan de andere kant impliceert de productie van sommige bioplastics hogere verwerkingskosten. In het bijzonder zijn deze productiekosten hoger in die geproduceerd door biotechnologische processen, waaronder de massale teelt van bacteriën.

Gebruik conflict

Bioplastisch geproduceerd uit voedselgrondstoffen concurreert met menselijke voedselbehoeften. Daarom, winstgevender om oogsten te wijden aan de productie van bioplastics, worden deze verwijderd uit het voedselproductiecircuit.

Kan u van dienst zijn: trofisch netwerk

Dit nadeel is echter niet van toepassing op die bioplastische verkregen uit niet -bewerkbaar afval. Onder deze afval hebben we overblijfselen van gewassen, niet -edelbare algen, lignine, eierschalen of kreeftexoskeletten.

Ze zijn niet gemakkelijk te recyclen

PLA Bioplastic is erg vergelijkbaar met conventioneel PET -plastic (polyethyleentereftalaat), maar het is niet recyclebaar. Daarom, als beide soorten plastic in een recyclingcontainer worden gemengd, kan deze inhoud niet worden gerecycled.

In die zin is er angst dat het groeiende gebruik van PL de bestaande inspanningen om kunststoffen te recyclen kan belemmeren.

Voorbeelden en het gebruik ervan van producten geproduceerd met bioplastisch

Wijnverpakkingen gemaakt met bioplastisch van agrarisch afval en mycelios. Bron: Mycobond [CC BY-SA 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/2.0)]

-Wegwerp- of wegwerpobjecten

De elementen die meer afval genereren, zijn pakketten, wraps, gerechten en bestek gekoppeld aan fastfood- en boodschappentassen. Daarom spelen biologisch afbreekbare bioplastics op dit gebied een relevante rol.

Daarom zijn verschillende bioplastische producten ontwikkeld om het genereren van afval te beïnvloeden. Onder andere hebben we, de biologisch afbreekbare tas vervaardigd met BASF Ecovio of de plastic fles gemaakt van Plaz verkregen uit maïs door Safipiplast in Spanje.

Watercapsules

Het Ooho -bedrijf bedacht biologisch afbreekbare capsules van zeewier met water, in plaats van de traditionele flessen. Dat voorstel is zeer innovatief en succesvol geweest en is al getest in de London Marathon.

landbouw

In sommige gewassen zoals aardbei is een gebruikelijke praktijk om de grond te bedekken met een plastic vel om onkruid te besturen en te voorkomen. In die zin zijn bioplastische pads zoals agrobiofilm ontwikkeld om conventionele kunststoffen te vervangen.

-Objecten voor blijvende toepassingen

Het gebruik van bioplastics is niet beperkt tot gebruiksobjecten en kan worden weggegooid, maar kan worden gebruikt in duurzame objecten. Het organische bedrijf van Zoë B produceert bijvoorbeeld strandspeelgoed.

Complexe apparatuurcomponenten

Toyota USA Bioplastic in sommige auto -onderdelen, als componenten van airconditioningapparatuur en bedieningspanelen. Hiervoor gebruikt hij bioplastisch zoals Bio-Pet en PLA.

Van zijn kant gebruikt Fujitsu bioplastisch om computermuizen en toetsenborden te maken. In het geval van Samsung Company hebben sommige mobiele telefoons een groot deel van bioplastisch.

-Civiele constructie en engineering

Zetmeelbioplastics zijn gebruikt als bouwmaterialen en bioplastics versterkt met nanovezels in elektrische installaties.

Bovendien zijn ze gebruikt bij de uitwerking van Bioplastisch hout voor meubels, die niet worden aangevallen door xylofaag insecten en niet rotten met vocht.

-Farmaceutische toepassingen

Ze zijn bereid met bioplastische capsules containers met medicijnen en medicijnen die langzaam worden vrijgegeven. Aldus wordt de biologische beschikbaarheid van geneesmiddelen in de loop van de tijd gereguleerd (de dosis die de patiënt op een bepaalde tijd ontvangt).

-Medische toepassingen

Cellulose -bioplastics van toepassing in implantaten, weefseltechniek, chitine en chitosano bioplastische engineering voor wondbescherming, botweefseltechniek en regeneratie van de menselijke huid zijn vervaardigd.

Cellulose -bioplastics voor biosensoren zijn ook vervaardigd, mengsels met hydroxyapatiet voor de vervaardiging van tandheelkundige implantaten, onder andere bioplastische vezels in katheters.

-Lucht-, zee- en landtransport en industrie

Stijve schuimen op basis van plantaardige oliën (bioplastisch) zijn gebruikt, zowel in industriële als in transportapparaten; Auto's en ruimtevaartonderdelen.

Ze hebben ook plaatsgevonden uit bioplastische elektronische componenten van mobiele telefoons, computers, audio- en video -apparaten.

-landbouw

Bioplastische hydrogels, die water absorberen en behouden en ze vrij kunnen vrijgeven, zijn nuttig als beschermende mantels van gecultiveerde grond, handhaven hun vocht en de voorkeur geven aan de groei van agrarische plantages in droge regio's en in schaarse neerslagseizoenen.

Referenties

1. Álvarez da Silva L (2016). Bioplastisch: het verkrijgen en toepassingen van polyhydroxialcanoats. Faculteit van apotheek, Universiteit van Sevilla. Diploma apotheek. 36 p.
2. Bezirhan-Arikan E en H Duygu-ozsoy (2015). Een overzicht: onderzoek naar bioplastics. Journal of Civil Engineering and Architecture 9: 188-192. Van Almeida A, Ja Ruiz, Nor López en MJ Pettinari (2004). Bioplastisch: een ecologisch alternatief. Live Chemistry, 3 (3): 122-133.
3. El-Kadi S (2010). Bioplastische productie van I uitgebreide bronnen. ISBN 9783639263725; VDM Verlag Dr. Müller Publishing, Berlijn, Duitsland. 145 p.
4. LaBeaga-Viteri A (2018). Biologisch afbreekbare polymeren. Belang en potentiële toepassingen. Nationale Universiteit van afstandsonderwijs. Faculteit der Wetenschappen, Afdeling Anorganische chemie en chemische engineering. University Master in Science and Chemical Technology. 50 p.
5. Ruiz-Hitzky E, FM Fernandes, MM Reddy, S Vivekanandhan, M Misra, Sk Bhatia en Ak Mohanty (2013). Biobased kunststoffen en bionanocomposieten: huidige status en toekomst. Prog. Polym. Sci. 38: 1653-1689.
6. Satis K (2017). Bioplastics - Classificatie, productie en hun potentiële voedseltoepassingen. Journal of Hill Agriculture 8: 118-129.