Bioplastegenskaper, typer, produktion och användningsområden



den bioplaster Plaster är polymera material, som erhållits från råmaterial av biologiskt ursprung, dvs. förnybara, naturresurser, såsom biomassa stärkelse, cellulosa, mjölksyra, fetter, vegetabiliska och animaliska proteiner, inklusive.

Termen bioplast används för att särskilja dessa material av biologiskt ursprung, från petroplastics, som syntetiseras från petroleumderivat.

Plast är lätt formbara material som kan deformeras utan att bryta in i ett mer eller mindre brett spektrum av förhållanden. Det är av den anledningen att de är material med stor mångsidighet.

De flesta plastmaterial är tillverkade av råmaterial som härrör från petroleum. Dessa petroplastics kommer från extraktion och raffinering av olja, vilket är en icke-förnybar, ändlig och uttömbar naturresurs.

Dessutom är petroplastik inte biologiskt nedbrytbara och genererar allvarliga miljöproblem såsom de så kallade "plastiska öarna och sopporna" i oceanerna. Dessa orsakar massiva dödsfall av fisk och sjöfåglar på grund av förorening av havet och luften av plastmikropartiklar i suspension, från deras fysiska nedbrytning.

Dessutom genererar förbränning av petroplastik höga toxiska utsläpp.

Till skillnad från petroplásticos kan de flesta bioplaster vara helt biologiskt nedbrytbara och icke-förorenande. De kan till och med gynna ekosystemens dynamik.

index

  • 1 Egenskaper för bioplaster
    • 1.1 Ekonomisk och miljömässig betydelse för bioplaster
    • 1.2 Biologisk nedbrytbarhet
    • 1.3 Begränsningar av bioplaster
    • 1.4 Förbättring av bioplasternas egenskaper
  • 2 typer (klassificering)
    • 2.1 Klassificering enligt beredningen
    • 2.2 Klassificering enligt råmaterialet
  • 3 Industriell produktion av bioplaster
  • 4 Användningar av bioplaster
    • 4.1 Engångsartiklar
    • 4.2 Bygg- och anläggningsarbeten
    • 4.3 Farmaceutiska tillämpningar
    • 4.4 Medicinska tillämpningar
    • 4.5 Luft-, sjö- och landtransport och industri
    • 4.6 Jordbruk
  • 5 referenser

Egenskaper hos bioplaster

Ekonomisk och miljömässig betydelse för bioplaster

Nyligen har det varit mer vetenskapligt och industriellt intresse att producera plast från förnyelsebara råvaror och är biologiskt nedbrytbara.

Detta beror på att världsoljereserverna löper ut och att det finns större medvetenhet om de allvarliga miljöskador som orsakas av petroplastiken..

Med en ökande efterfrågan på plast på världsmarknaden ökar efterfrågan på biologiskt nedbrytbar plast också.

bionedbrytbarhet

Avfallet av biologiskt nedbrytbara bioplaster kan behandlas som organiskt avfall, med snabb och icke-förorenande nedbrytning. De kan till exempel användas som jordändringar i kompostering, eftersom de återvinns naturligt med biologiska processer.

Begränsningar av bioplast

Tillverkningen av biologiskt nedbrytbar bioplast står inför stora utmaningar, eftersom bioplaster har sämre egenskaper för petroplastik och dess applicering, även om den växer, är begränsad.

Förbättring av egenskaperna hos bioplast

För att förbättra bioplasternas egenskaper utvecklas blandningar av biopolymerer med olika typer av tillsatser, såsom kolnanorör och naturfibrer modifierade medelst kemiska processer.

I allmänhet förbättrar tillsatserna på bioplaster egenskaper såsom:

  • Stabilitet och mekaniskt motstånd.
  • Barriäregenskaper mot gaser och vatten.
  • Termoresistans och termostabilitet.

Dessa egenskaper kan utformas i bioplast genom kemiska metoder för framställning och bearbetning.

Typer (klassificering)

Klassificering enligt din beredning

Bioplaster kan klassificeras enligt deras sätt att förberedas i:

  • Bioplaster vars syntes är framställd av polymert råmaterial extraherat direkt från biomassa.
  • Bioplaster erhållna genom syntes genom biotekniska vägar (med användning av nativa eller genetiskt modifierade mikroorganismer).
  • Bioplaster erhållna genom klassisk kemisk syntes, utgående från biologiska monomerer (som skulle vara tegelstenar som användes för deras konstruktion).

Klassificering enligt råmaterialet

Även bioplaster kan klassificeras enligt ursprunget till deras råmaterial:

Bioplaster baserade på stärkelse

Stärkelse är en biopolymer som kan absorbera vatten och för dessa bioplaster är funktionella, de tillsätts mjukningsmedel som ger flexibilitet (såsom sorbitol eller glycerin).

Dessutom blandas med biologiskt nedbrytbara polyestrar, polymjölksyra, polykaprolakton, bland andra, för att förbättra deras mekaniska egenskaper och beständighet mot nedbrytning genom vatten.

Bioplásticos utarbetade från stärkelse som ekonomiskt råmaterial, rikligt och förnybart, kallar "termoplast av stärkelse".

De är deformerbara material vid rumstemperatur, smälter vid uppvärmning och härdning i ett tillstånd glaskroppen vid kylning. De kan uppvärmas och ombyggas, men de genomgår förändringar i deras fysikaliska och kemiska egenskaper med dessa förfaranden.

De är den mest använda bioplastiska typen och utgör 50% av bioplasterna på marknaden.

Cellulosa-baserade bioplaster

Cellulosa är den vanligaste organiska föreningen inom den terrestriska biomassen, strukturell beståndsdel i växtcellens väggar. Det är olösligt i vatten, etanol och eter.

Bioplaster baserade på cellulosa är i allmänhet cellulosaestrarna (cellulosaacetat och nitrocellulosa) och deras derivat (celluloider). Genom kemiska modifieringar av cellulosa kan den bli termoplastisk.

Cellulosa, som är mycket mindre hydrofil (kompatibel med vatten) stärkelsen, producerar bioplaster med förbättrade hållfasthetsegenskaper, reducerad gaspermeabilitet och större beständighet mot nedbrytning genom vatten.

Proteinbaserade bioplaster

Det är möjligt att göra bioplaster med hjälp av proteiner som mjölkkasin, bland annat vetegluten, sojaprotein.

I synnerhet är bioplasten från sojaprotein mycket mottaglig för nedbrytning av vatten och är ekonomiskt dyr att producera. Utarbetande blandningar som är billigare och mer resistenta innebär en utmaning för närvarande.

Bioplaster härrörande från lipider

Bioplaster (polyuretaner, polyestrar och epoxihartser) har syntetiserats från vegetabiliska och animaliska fetter, med egenskaper som liknar de hos petroplastika.

Produktionen av vegetabiliska oljor och billiga oljor från mikroalger kan vara en mycket fördelaktig faktor för framställning av denna typ av bioplast.

Till exempel, den bioplastiska polyamid 410 (PA 410), produceras den med 70% olja från frukten av ricinusanläggningen (Ricinus comunis). Denna bioplast har en hög smältpunkt (250ellerC), låg vattenabsorption och resistans mot olika kemiska medel.

Ett annat exempel är polyamid 11 (PA 11), som framställs av vegetabiliska oljor, men är inte biologiskt nedbrytbar.

Polyhydroxialkanoater (PHAs)

En stor mängd bakteriearter ger sockerarter och lipider som producerar som biprodukter som kallas föreningar polyhydroxialkanoater (PHA), som lagras som en källa till kol och energi.

PHA är olösliga i vatten, biologiskt nedbrytbara och giftfria.

Bioplaster av typen PHA, producerar ganska styva plastfibrer som är biologiskt nedbrytbara. De utgör ett mycket lovande alternativ, när det gäller användningen av petropolymerer, för framställning av medicintekniska produkter.

Polymjölksyra (PLA)

Polymjölksyra (PLA) är en transparent bioplast som framställs av majs eller dextros som råmaterial.

För dess produktion måste stärkelsen först extraheras från majs eller annan vegetabilisk källa; därefter erhålles mjölksyra från detta tack vare mikroorganismernas verkan och slutligen appliceras en kemisk process (polymerisation av mjölksyra) för att erhålla bioplastiska.

PLA-bioplaster är transparenta, har låg motståndskraft mot slag, har termoresistens och barriäregenskaper, vilket hindrar luftens inträde. Dessutom är de biologiskt nedbrytbara.

Bioplaster baserade på poly-3-hydroxibutyrat (PHB)

Poly-3-hydroxibutyrat (PHB) är en polyester-typ av kemisk förening, som produceras av vissa bakterier som metaboliserar glukos och majsstärkelse.

PHB har egenskaper som liknar petroplastisk polypropen (används kommersiellt), men dess produktionskostnad är nio gånger högre, eftersom det innebär produktion av biomassa med dyra kolkällor.

Denna bioplast kan producera transparenta filmer, har en smältpunkt av 130ellerC och är fullständigt biologiskt nedbrytbar.

Bio-härledd polyeten

Polyetenen har etylenmonomer som en strukturell enhet; som kan erhållas genom kemisk syntes utgående från etanol som råmaterial.

Etanol produceras vid alkoholjäsning av mikroorganismer som metaboliserar sockerrör, majs eller annat.

Således kan man kombinera alkoholisk jäsning och kemisk syntes av eten och polyeten, bioplastisk kallad bio-härledd polyeten..

Denna bioplastiska polyeten är kemiskt och fysiskt identisk med petroplastisk. Det är inte biologiskt nedbrytbart men kan återvinnas.

Polyhydroxiduretaner

Nyligen har det varit mycket intresse för produktionen av bioplastiska polyuretaner, fri från en höggiftig förening som kallas isocyanat.

Isocyanatet används ofta i industriella produktionsprocesser syntetiska polymerer (polyuretaner som tillämpas i skummade plaster, styva skum, beläggningar, insekticider, adhesiver, sprängämnen, etc.), både inom jordbruket och inom medicinen.

Det kallas en kemisk metod Korspolymerisation av polyhydroxyuretaner, som producerar helt återvinningsbara och fria bioplaster isocyanat.

Industriell produktion av bioplast

Industriell produktion av bioplaster innefattar 4 grundläggande steg:

  1. Hämta råmaterialet (biomassa).
  2. Polymersyntes.
  3. Modifiering av polymeren som funktion av att ha de önskade egenskaperna enligt den slutliga produkten som skall utarbetas.
  4. Gjuten av bioplast med högt eller lågt tryck, för att erhålla den slutliga formen som krävs.

Användning av bioplaster

För närvarande finns det få kommersiella tillämpningar av bioplaster, eftersom de ekonomiska kostnaderna för produktion och förbättra deras egenskaper, de representerar fortfarande olösta problem.

Engångsprodukter

Men bioplaster som redan används i beredningen av många engångsartiklar såsom plastpåsar, behållare och förpackningar förpackningar för livsmedel, bestick, glas och tallrikar plast livsmedels.

Bygg- och anläggningsarbeten

Stärkels bioplaster har använts som byggmaterial och bioplaster förstärkta med nanofibrer i elektriska installationer.

Dessutom har de använts vid beredningen av bioplastiska skogar för möbler, som inte attackeras av xylofagösa insekter och inte ruttnar med fukt.

Farmaceutiska tillämpningar

De har gjorts med bioplastkapslar innehållande droger och läkemedel som släpps långsamt. Således regleras biotillgängligheten av läkemedlen över tiden (dosen som patienten mottagit under en viss tid).

Medicinska tillämpningar

Bioplaster tillverkades cellulosa tillämpliga implantat, vävnadsteknik, bioplaster kitin och kitosan för skydd av sår, ben vävnadsteknik och regenerering av human hud.

bioplaster har också tillverkats för biosensorer cellulosa, hydroxiapatit blandningar för tillverkning av tandimplantat, katetrar bioplast fibrer, etc..

Luft-, sjö- och landtransport och industri

Stabila skum baserade på vegetabiliska oljor (bioplaster) har använts, både i industriella och transportanordningar; bildelar och flygsektordelar.

Elektroniska komponenter av mobiltelefoner, datorer, ljud och videoenheter har också producerats från bioplaster.

jordbruk

Hydrogeler bioplaster, som absorberar och kvarhåller vatten och kan långsamt frisätter, är användbara som skyddande beläggningar av det odlade mark, fukt bibehålla och främja tillväxten av jordbruksgrödor i torra regioner och säsonger av låg nederbörd.

referenser

  1. Chen, G. och Patel, M. (2012). Plast som härrör från biologiska resurser: Nuvarande och framtida. En teknisk och miljömässig granskning. Kemiska recensioner. 112 (4): 2082-2099. doi: 10,1021 / cr.20162d
  2. Handbok för bioplast och biokompositer. (2011). Srikanth Pilla Editor. Salem, USA: Scrivener Publishing LLC. Copublished av John Wiley och söner.
  3. Lampinen, J. (2010). Trender i bioplast och biokompositer. VTT-forskningsanmärkningar. Finlands Tekniska Forskningscenter. 2558: 12-20.
  4. Shogren, R. L., Fanta, G. och Doane, W. (1993). Utveckling av stärkelsebaserad plast: En omprövning av valda polymersystem i historiskt perspektiv. Stärkelse. 45 (8): 276-280. doi: 10.1002 / star.19930450806
  5. Vert, M. (2012). Terminologi för biorelaterade polymerer och applikationer (IUPAC-rekommendationer). Ren och tillämpad kemi. 84 (2): 377-410. doi: 10.1351 / PAC-REC-10-12-04