Библиографическое описание:

Родионов Д. А., Суворина И. В., Макеев П. В., Князев Ю. В. Современное состояние в области биоразлагаемых полимеров и упаковки // Молодой ученый. — 2016. — №1. — С. 265-267.



 

Утилизация отходов полимерной тары очень дорогостоящий процесс и требует особого оборудования. Способ захоронения тоже имеет много изъянов так как, полимеры очень долго разлагаются в земле. Альтернативным методом утилизации является создания биоразлагаемой упаковки Использование природных полимеров интересно тем, что ресурсы исходного сырья постоянно возобновляемы и практически не ограничены. Наиболее широко из ряда природных соединений в биоразлагаемых упаковочных материалах используется крахмал. Пластические массы на основе крахмала обладают высокой экологичностью и способностью разлагаться в компосте при 30 °С в течение двух месяцев с образованием благоприятных для растений продуктов распада. Активно разрабатываются и другие природные полисахариды: целлюлоза, хитин, хитозан. Полимеры, полученные в ходе взаимодействия целлюлозы с эпоксидным соединением и ангидридами дикарбоновых кислот, полностью разлагаются в компосте за 4 недели. [1]

Первый биоразлагаемый пластик, представляющий собой целлофан получили в 1908 г. Интересным фактом является то, что присущая целлофану биодеградируемость в то время существенно ограждала его применению в ряде различных областей, и поэтому он был очень быстро заменён другими видами пластиков с более продолжительными сроками службы. Лишь только в 1970 г. учёные возобновили ту идею по применению целлюлозы. Перерабатывать целлюлозу было трудно из-за большого количества имеющихся внутримолекулярных и межмолекулярных водородных связей. Плавление целлюлозы облегчается только после этерификации OH-групп, при этом с ростом степени замещения, это приводит к снижению способности целлюлозы и к микробиальному разложению.

Уже после 1970 г. учёные стали постепенно от целлофана отходить, при этом обратив своё внимание на более технологичный материал, к которому относится крахмал. Исследователи в итоге смешивали крахмал с различными традиционными видами пластиков, например, с полиэтиленом. Они пытались придать конечному продукту возможность биоразлагаться. Лишь позже они пришли к такому выводу: синтетическая матрица, оставаясь в итоге неразрушаемой, существенно замедляет процесс деградации самого крахмала.

В 1980–1990 гг. многие различные учёные занимались прививкой. Они соединяли химические и физические полимерные компоненты и помогали при этом такому композиционному материалу функционировать в качестве единого целого. Ученые полагали, что вполне себе хорошие физические свойства у синтетического полимера могут существенно улучшить свойства биодеградируемого материала. Одним из новейших биоразлагаемых материалов, который в итоге успешно вышел на рынок упаковки, можно назвать Mater-Bi. Он был успешно запатентован в 1995 г. в Италии Катей Бастиоли и её командой. Материал такого типа представляет собой смесь крахмала, а также поливинилового спирта и/или поликапролактона. Эти два последних синтетических материала являются биоразлагаемыми материалами благодаря наличию в них соответственно гидроксильных и эфирных групп. В смесь также добавляют до 60 % крахмала, позволяющего улучшает совместимость компонентов в получаемой композиции. Из такого материала, как Mater-Bi, получают в итоге самые различные виды изделий, от мешков и до ручек. [2]

На сегодняшний день существует два основных вида биопластиков.

Первый вид — оксо-биоразлагаемые пластики — это традиционные пластики с биодобавками. По внешнему виду они ничем не отличаются от тех, которые мы используем в повседневной жизни. Они прочны и удобны в использовании. Период разложения — 1–3 года, т. е. в 100 раз меньше обычного полимера. Единственное усовершенствование производственного процесса — это введение в пластик биоразлагаемой добавки. Поэтому предпочтение отдается именно этому виду биополимеров. Биоразлагаемые добавки — раствор, помогающий процессу распада полимеров под воздействием кислорода, ультрафиолета и воды. Срок распада такого полимера не превышает двух лет.

Второй вид — гидро-биоразлагаемые пластики. Они созданы из растительных полисахаридов — полиэфиров гликолевой, валериановой, молочной и ряда других кислот, крахмала. Процесс их разложения значительно короче, чем у распространенных полимерных упаковочных материалов. Сырьем для такой упаковки может выступать биоразлагаемый полимер PLA — полилактид, изготовленный из высококрахмальных культур таких как кукуруза, свекла, пшеница. Кукуруза наиболее оптимальная культура. При брожении кукурузы выделяется молочная кислота, затем полимер, модифицируя который, изготавливаются обычные пакеты, стаканчики и контейнеры. Упаковка из данного материала разлагается в течение 45–90 дней в определенных условиях для компостирования, не оказывая негативного влияния на окружающую среду. По своей функциональности и внешнему виду продукция из биополимера не уступает упаковке из традиционного пластика. [3]

Также широко используют композитные материалы, сочетающие в себе как природные, так и синтетические компоненты. Дело в том, что полимеры, изготовленные из растительных материалов, имеют ряд существенных недостатков. Например, боятся воздействия воды, от контакта с которой во многом теряют потребительские качества. В процессе их биоразложения в больших количествах выделяется газ метан, что идет вразрез с представлением о биоразлагаемой упаковке как об экологичном продукте. Да и разлагаются они подчас не полностью — быстро разрушаются только растительные компоненты изделий. Самый популярный композит — полилактид, который получают путем переработки молочной кислоты.

В общей сложности в мире насчитывается около ста видов различных биоразлагаемых полимеров. С каждым годом изделия из них становятся все более популярными и востребованными. В развитых странах усилия маркетологов, продвигающих товары в экологичной биоразлагаемой упаковке, приносят хорошие результаты. [4]

Как правило, биоразлагаемая упаковка предназначается для расфасовки натуральных продуктов, салатов, деликатесов. Ведущие торговые сети с каждым годом все активнее поддерживают подобные «зеленые» начинания. Эксперты японской корпорации Toyota прогнозируют, что объем рынка биоразлагаемых пластиков к 2020 году составит около 38 млрд долларов. Компания, известная прежде всего как автопроизводитель, собирается осваивать этот перспективный рынок. Она даже разработала проект завода по производству полилактида мощностью 1 тыс. тонн ежегодно. [5]

Подводя итоги можно с уверенностью сказать, что за биоразлагаемой упаковкой и биоразлагаемыми полимерами будущее. Так как основные ее достоинства в том, что ресурсы исходного сырья постоянно возобновляемы и практически не ограничены.

 

Литература:

 

  1.                Шашков И. В. Валковое оборудование и технология процесса непрерывной переработки отходов плёночных термопастов. Автореф. дисс. на соискание уч. степ. канд. наук по спец. 05.02.13: Тамбов,2005. 16с
  2.                Вторичная переработка полимерных материалов на вальцах/И. В. Шашков, А. С. Клинков, М. С. Соколов, Д. Л. Полушкин //Полимеры в строительстве: тез.докл. –Казань: Изд-во Казан.гос.архит.-строит.академия, 2004. –С.111
  3.                Клинков, А. С. Разработка технологии и оборудования по утилизации отходов упаковочных материалов/ А. С. Клинков, М. В. Соколов, И. В. Шашков // IX нау.конф. ТГТУ: тех.докл. –Тамбов: Изд-во Тамб. Гос. Тех. Ун-та, 2004. –С80
  4.                Сосвременное состояние в области утилизации пленочных полимерных материалов/ И. В. Шашков, Д.Л Полушкин, А. С. Клинков, М. В. Соколов // X науч.конф. ТГТУ: тех.докл. — Тамбов: Изд-во Тамбо.гос.техн.ун-та,2005. -. 55–56.
  5.                Полушкин Д. Л. Новая технология вторичной переработки и утилизации пленочнх полимерных материалов/Д. Л. Полушкин, А. С. Клинков, М. В. Соколов, И. В. Шашков// Вестник ТГТУ,2006. Том 12.-№ 1А.-С.76–82.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle