Bioplastisch, wie sie auftreten, Typen, Vorteile, Nachteile

Der Biempt Sie sind irgendein formbares Material, das auf Polymeren petrochemischer oder biomasse Ursprungs basiert und biologisch abbaubar sind. Ähnlich wie bei traditionellen Kunststoffen, die aus Öl synthetisiert sind, können diese so geformt werden, dass verschiedene Objekte erzeugt werden.

Nach seinem Ursprung kann Bioplastik aus Biomasse (Biobasados) oder petrochemischer Herkunft erhalten werden. Andererseits gibt es nach ihrem Zersetzungsniveau biologisch abbaubare und nicht biologisch abbaubare Bioplastik.

Abgedeckt aus biologisch abbaubarem Stärkepolyester. Quelle: Scott Bauer [Public Domain]

Der Aufstieg der Biokaststoffmaterial entsteht als Reaktion auf die durch konventionellen Kunststoffe erzeugten Unannehmlichkeiten. Unter diesen kann die Akkumulation von nicht biologisch abbaubaren Kunststoffen in den Ozeanen und Deponien hingewiesen werden.

Auf der anderen Seite haben herkömmliche Kunststoffe einen hohen CO2 -Fußabdruck und einen hohen Gehalt an giftigen Elementen. Andererseits haben Biokaststoff mehrere Vorteile, da sie keine giftigen Elemente produzieren und im Allgemeinen biologisch abbaubar und recycelbar sind.

Zu den Hauptnachteilen der Biokaststoff. Darüber hinaus sind einige der verwendeten Rohstoffe potenzielle Nahrung, die ein wirtschaftliches und ethisches Problem aufwirft.

Einige Beispiele für bioplastische Objekte sind biologisch abbaubare Taschen sowie Teile von Fahrzeugen und Mobiltelefonen.

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Biemptische Eigenschaften

Wirtschaftliche und ökologische Bedeutung der Biokallorie

Verschiedene utilitaristische Objekte aus Bioplastik. Quelle: Hwaja Götz [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)] über Wikimedia Commons

In jüngster Zeit hat sich ein wissenschaftlicheres und industrielles Interesse an der Herstellung von Kunststoffen aus erneuerbaren Rohstoffen entwickelt und ist biologisch abbaubar.

Dies liegt daran.

Mit einer wachsenden Nachfrage nach Kunststoffen auf dem Weltmarkt steigt auch die Nachfrage nach biologisch abbaubaren Kunststoffen.

Biologische Abbaubarkeit

Biologisch abbaubarer bioplastischer Abfall kann als organischer Abfall, schneller und nicht stellvertretender Abbau behandelt werden. Zum Beispiel können sie als Bodenänderungen bei der Kompostierung verwendet werden, da sie natürlich durch biologische Prozesse recycelt werden.

Bioplastisch mit unzähligen kommerziellen Verwendungen. Quelle: f. Kesselring, FKur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0/Tat.in)] über Wikimedia Commons

Bioplastische Einschränkungen

Die Herstellung biologisch abbaubarer Biokaststoff stehen vor großen Herausforderungen, da Bioplastik niedrigere Eigenschaften aufweist und deren Anwendung, obwohl sie erhöht sind, begrenzt ist.

Verbesserung der biplastischen Eigenschaften

Zur Verbesserung der biplastischen Eigenschaften werden Biopolymere mit verschiedenen Arten von Additive entwickelt, wie z.

Im Allgemeinen verbessern Additive, die für Biokaststoff angewendet werden, Eigenschaften wie:

• Starrheit und mechanischer Widerstand.
• Gase- und Wasserbarriereigenschaften.
• Thermorestabilität und Thermostabilität.

Diese Eigenschaften können durch chemische Vorbereitung und Verarbeitungsmethoden in Bioplastik ausgelegt werden.

Wie sind Biokaststoff?

Biempt. Quelle: Christian Gahle, Nova-Institut GmbH [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)]]

-Kurze Geschichte

Bioplastische sind vor herkömmlichen synthetischen Kunststoffen, die aus Öl stammen. Die Verwendung von Polymeren der Pflanzen- oder tierischen Materie zur Herstellung von Plastikmaterial aus dem 18. Jahrhundert unter Verwendung von Naturkautschuk (Hevea Latex brasiliensis).

Die erste Bioplastik, obwohl diese Konfession nicht verabreicht wurde, wurde 1869 von John Wesley Hyatt Jr. entwickelt., der einen aus Baumwollzellulose abgeleiteten Kunststoff als Elfenbeinersatz produzierte. Auch am Ende des 19. Jahrhunderts wurde das Milchkasein für die biplastische Produktion verwendet.

In den 40er Jahren erkundete die Ford Company Alternativen für die Verwendung von Pflanzen Rohstoffen für die Ausarbeitung von Teilen seiner Autos. Diese Forschungslinie wurde durch die Beschränkungen für die Verwendung von Stahl nach Krieg angetrieben.

Infolgedessen entwickelte das Unternehmen im Jahr 1941 ein Automodell mit einer Körperschaft aus Derivaten hauptsächlich aus Sojabohnen. Nach dem Kriegsende wurde diese Initiative jedoch nicht fortgesetzt.

Bis 1947 tritt der erste technische Bioplastik -Polyamid 11 (Rilsan als kommerzielle Marke) auf. Anschließend tauchten in den 90ern die PLA (Polyaktinsäure), die PHA (Polyhydroxialcancanoat) und plastische Stärken auf.

-Rohmaterial

Biobasado Bioplastics sind diejenigen, die aus Pflanzenbiomasse hergestellt werden. Die drei grundlegenden Rohstoffquellen von Biobasse sind die folgenden.

Natürliche Biomassepolymere

Natürliche Polymere können direkt aus Pflanzen wie Stärke oder Zucker verwendet werden. Zum Beispiel ist "Kartoffelstoff" ein biologisch abbaubarer Bioplastik aus Kartoffelstärke.

Polymere aus Biomassemonomeren synthetisiert

Eine zweite Alternative besteht darin, Polymere aus Monomeren zu synthetisieren, die aus Pflanzen- oder Tierquellen extrahiert wurden. Der Unterschied zwischen diesem und der vorherigen Route besteht darin, dass hier eine mittlere chemische Synthese erforderlich ist.

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Zum Beispiel wird das Bio-PE oder das grüne Polyethylen aus Ethanol hergestellt, das aus Zuckerrohr gewonnen wird.

Biemptisch kann auch aus tierischen Quellen wie Glycosaminoglykanen (GAG) auftreten, bei denen es sich um Eierschalenproteine ​​handelt. Der Vorteil dieses Proteins besteht darin, dass es ermöglicht, resistentere Bioplastik zu erhalten.

Biotechnologie basierend auf Bakterienpflanzen

Eine andere Möglichkeit, Polymere für Biokumentation zu produzieren, ist die Biotechnologie durch Bakterienpflanzen. In diesem Sinne synthetisieren und speichern viele Bakterien Polymere, die extrahiert und verarbeitet werden können.

Zu diesem Zweck werden Bakterien in angemessenen Kulturmedien massiv kultiviert und dann verarbeitet, um das spezifische Polymer zu reinigen. Beispielsweise wird PHA (Polyhydroxialcanoats) durch verschiedene bakterielle Genres synthetisiert, die in einem überschüssigen Kohlenstoff und ohne Stickstoff oder Phosphor wachsen.

Bakterien speichern das Polymer in Form von Granulat im Zytoplasma, die durch Verarbeitung der Bakterienmassen extrahiert werden. Ein weiteres Beispiel ist PHBV (Polyhydroxybutilvalerate), das von Bakterien erhalten wird, die mit Zucker aus Pflanzenresten gefüttert werden.

Die größte Einschränkung der Bioplastik.

Kombination aus natürlichem Polymer und biotechnologischem Polymer

Die Universität von Ohio entwickelte einen eher resistenten Bioplastik, der Naturkautschuk mit dem pHBV -Bioplastik-, organischen Peroxid- und Trimethylpropan -Trihacrylat (TMPTA) kombiniert.

-Fertigungsprozess

Bioplastische werden je nach Rohstoff und gewünschten Eigenschaften durch verschiedene Prozesse erhalten. Biemplastisch kann durch elementare Prozesse oder komplexere industrielle Prozesse erhalten werden.

Grundprozess

Kochen und geformt werden im Falle der Verwendung natürlicher Polymere wie Mais oder Kartoffelstärke hergestellt werden.

Ein elementares Rezept zur Herstellung eines Bioplastik. Anschließend wird diese Mischung dem Kochen ausgesetzt.

Medienkomplexitätsprozesse

Bei Biomassemonomeren, die mit Polymeren synthetisiert werden, sind Prozesse im Falle von Biomassemonomeren etwas komplexer.

Zum Beispiel erfordert der Bio-Peer, der aus dem Zuckerrohr-Ethanol erhalten wurde. Das erste ist, den Zuckerzucker zu extrahieren, um Ethanol durch Fermentation und Destillation zu erhalten.

Dann wird Ethanol dehydriert und Ethylen wird erhalten, was polymerisiert werden muss. Schließlich werden durch Thermoforming -Maschinen Objekte hergestellt, die auf dieser Bioplastik basieren.

Komplexe und teurere Prozesse

Bei Bezug auf die Bioplastik, die aus Polymeren hergestellt wird, die durch Biotechnologie, Komplexität und Kosten erhöht werden. Dies liegt daran, dass Bakterienkulturen, die spezifische Kultur- und Wachstumsbedingungen erfordern.

Dieser Prozess basiert auf bestimmten Bakterien, die natürliche Polymere produzieren, die in der Lage sind, im Inneren zu speichern. Daher werden diese Mikroorganismen angebaut und verarbeitet, um Polymere zu extrahieren.

Sie können auch Bioplastik aus einigen Algen herstellen, z. B Botryococcus braunii. Diese Mikroalgen können den halben Kohlenwasserstoff produzieren und sogar ausschalten, aus dem Brennstoffe oder Bioplastik erhalten werden.

-Herstellung von biplastischen Produkten

Das Grundprinzip ist die Form des Objekts dank der plastischen Eigenschaften dieser Verbindung unter Verwendung von Druck und Wärme. Die Verarbeitung erfolgt durch Extrusion, Injektion, Injektion und Blasen, Preform- und Thermoconform -Schlag und wird schließlich abkühlt.

Leute

Verpackung aus Celluloseacetat. Quelle: Christian Gahle, Nova-Institut GmbH [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)]]

Die Ansätze zur Klassifizierung von Bioplastikas sind vielfältig und sind nicht von der Kontroverse befreit. In jedem Fall sind die Kriterien, die die verschiedenen Typen definieren, der Ursprung und die Zersetzung.

-Herkunft

Nach einem verallgemeinerten Ansatz kann Biblastik durch ihren Ursprung in Biobasados ​​oder Nicht -Biobasados ​​klassifiziert werden. Im ersten Fall werden Polymere aus Pflanzen, Tieren oder Bakterienbiomasse erhalten und sind daher erneuerbare Ressourcen.

Nicht -BioBasado -Bioplastiz. Wenn einige Spezialisten jedoch aus einer nicht erneuerbaren Ressource stammen, sollten sie nicht als biplastisch behandelt werden.

-Zersetzungsniveau

In Bezug auf das Zersetzungsniveau kann die Bioplastik biologisch abbaubar sein oder nicht. Biologische Abbaubare werden in relativ kurze Zeiträume (Tage einige Monate) unterteilt, indem sie angemessene Bedingungen unterliegen.

Andererseits verhalten sich nicht -biologisch abbaubare Bioplastik als konventionelle Kunststoffe petrochemischer Herkunft. In diesem Fall wird die Zersetzungszeit in Jahrzehnten und bis zu Jahrhunderten gemessen.

In Bezug auf dieses Kriterium gibt es auch Kontroversen, da einige Wissenschaftler der Ansicht sind, dass ein echter Bioplastik biologisch abbaubar sein muss.

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-Herkunft und biologischer Abbau

Wenn die beiden vorherigen Kriterien (Herkunft und Zersetzung) kombiniert werden, können Biokastik in drei Gruppen eingeteilt werden:

1. Aus erneuerbaren Rohstoffen (Biobasado) und biologisch abbaubar.
2. Diejenigen, die aus erneuerbaren Rohstoffen (Biobasse) erhalten wurden, sind jedoch nicht biologisch abbaubar.
3. Erhalten aus Rohstoffen petrochemischer Herkunft, die jedoch biologisch abbaubar sind.

Es ist wichtig hervorzuheben, dass das Betrachten eines Polymers als Bioplastik in eine dieser drei Kombinationen eintreten muss.

Biobasados-biologische Abbauelemente

Unter den biobasteten und biologisch abbaubaren Bioplastik haben wir Polylinsäure (PLA) und Polyhydroxialcanoat (PHA). Das PL ist eine der am häufigsten verwendeten Biokaststoff.

Dieser Bioplastiz.

Der PHA hat für seinen Teil variable Eigenschaften, abhängig von dem spezifischen Polymer, das es ausmacht. Es wird aus Pflanzen- oder Biotechnologiezellen aus Bakterienpflanzen erhalten.

Diese Bioplastik reagieren sehr empfindlich gegenüber Verarbeitungsbedingungen und ihre Kosten sind bis zu zehnmal höher als herkömmliche Kunststoffe.

Ein weiteres Beispiel für diese Kategorie ist PHBV (Polyhydroxybutilvalerate), das aus Pflanzenrestern erhalten wird.

Biobasados-nicht biologisch abbaubar

In dieser Gruppe haben wir bios Politische (Bio-PE) mit Eigenschaften, die denen des herkömmlichen Polyethylens ähneln. Bio-PET für seinen Teil weist ähnliche Eigenschaften wie Polyethylen Terephthalat auf.

Beide Bioplastik werden üblicherweise aus Zuckerrohr hergestellt und erhalten Bioethanol als Zwischenprodukt.

Bio-Polyamid (PA) gehört auch zu dieser Kategorie, bei der es sich um eine recycelbare Bioplastik mit hervorragenden thermischen Isolationseigenschaften handelt.

-Nicht Biobasados-biologische Abbauelemente

Die biologische Abbaubarkeit hat mit der chemischen Struktur des Polymers und nicht mit der Art des verwendeten Rohstoffs zu tun. Daher können biologisch abbaubare Kunststoffe aus Öl mit angemessener Verarbeitung erhalten werden.

Ein Beispiel für diese Art von Bioplastik sind Polycaprolactonas (PCL), die bei der Herstellung von Polyurethanen verwendet werden. Dies ist ein Bioplastik, das sowohl aus Erdölderivaten als auch aus Polybutilen (PBS) erhalten wird, das erholt wird, und das Saugen von Polybutilen (PBS).

Vorteile

Süße Wrap aus PLA (polycatische Säure). Quelle: f. Kesselring, FKur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0/Tat.In)]

Sie sind biologisch abbaubar

Obwohl nicht alle biplastisch biologisch abbaubar sind, ist die Wahrheit, dass für viele Menschen dies ihr grundlegendes Merkmal ist. In der Tat ist die Suche nach dieser Eigenschaft eine der grundlegenden Motoren des Aufstiegs der Bioplastik.

Herkömmliche Kunststoffe, die aus Öl und nicht biologisch abbaubarem Abbau von Hunderten und bis zu Tausenden von Jahren beim Zersetzen dauern. Diese Situation ist ein ernstes Problem, da Deponien und Ozeane mit Kunststoffen gefüllt sind.

Daher ist die biologische Abbaubarkeit ein sehr relevanter Vorteil, da sich diese Materialien in Wochen, Monaten oder einigen Jahren zersetzen können.

Sie verschmutzen die Umwelt nicht

Da es sich um biologisch abbaubare Materialien handelt, stoppen Bioplastik den Raum als Müll auf. Darüber hinaus haben sie den zusätzlichen Vorteil, dass sie in den meisten Fällen keine giftigen Elemente enthalten, die die Umwelt freisetzen können.

Sie haben einen kleinen CO2 -Fußabdruck

Sowohl im bioplastischen Produktionsprozess als auch im Zersetzung wird weniger CO2 freigesetzt als im Fall herkömmlicher Kunststoffe. In vielen Fällen füllen sie Methan oder dies in niedrigen Mengen nicht frei und haben daher nur wenig Inzidenz im Gewächshaus -Effekt.

Beispielsweise reduzieren Biokaststoff aus dem Ethanol von Zuckerrohr im Vergleich zu Ölderivaten um bis zu 75% CO2 -Emissionen.

Sicherer zu tragen, Essen und Getränke zu tragen

Im Allgemeinen werden in der Ausarbeitung und Zusammensetzung der Bioplastik -toxischen Substanzen nicht verwendet. Daher stellen sie ein geringeres Risiko einer Kontamination für Lebensmittel oder Getränke dar, die in ihnen enthalten sind.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen, die Dioxine und andere verschmutzende Komponenten produzieren können.

Nachteile

Die Unannehmlichkeiten beziehen sich hauptsächlich mit der Art der verwendeten Bioplastik. Unter anderem haben wir Folgendes.

Niedrigerer Widerstand

Eine Einschränkung, die von den meisten Biolmen für herkömmliche Kunststoffe dargestellt wird, ist ihr geringster Widerstand. Diese Eigenschaft ist jedoch das, was mit ihrer Fähigkeit zur biologischen Abbau verbunden ist.

Höhere Kosten

In einigen Fällen sind die Rohstoffe, die für die Herstellung von Biokaststoff verwendet werden, teurer als Öl aus Öl.

Andererseits impliziert die Produktion einiger Bioplastik zu höheren Verarbeitungskosten. Insbesondere diese Produktionskosten sind bei denen, die durch biotechnologische Prozesse erzeugt werden, einschließlich der massiven Kultivierung von Bakterien.

Konflikt verwenden

Biolfs aus Lebensmittel Rohstoffen konkurrieren mit den Bedürfnissen des menschlichen Lebensmittels. Wenn Sie daher rentabler sind, um Ernte für die Produktion von Bioplastik zu widmen, werden diese aus der Lebensmittelproduktionskreislauf entfernt.

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Dieser Nachteil gilt jedoch nicht für die biplastisch, die aus nicht einstellbaren Abfällen erhalten wurden. Unter diesen Abfällen haben wir Überreste von Pflanzen, nicht einstellbaren Algen, Lignin, Eierschalen oder Hummer -Exoskeletten.

Sie sind nicht leicht zu recyceln

PLA -Bioplastik ist dem herkömmlichen PET -Kunststoff (Polyethylen -Terephthalat) sehr ähnlich, aber es ist nicht recycelbar. Wenn beide Kunststofftypen in einem Recyclingbehälter gemischt sind, kann dieser Inhalt daher nicht recycelt werden.

In diesem Sinne besteht die Befürchtung, dass der wachsende Einsatz von PL die vorhandenen Bemühungen zur Recycling von Kunststoffen behindern kann.

Beispiele und deren Verwendung von Produkten, die mit Bioplastik hergestellt werden

Weinverpackung aus Bioplastik aus landwirtschaftlichen Abfällen und Mycelios. Quelle: Mycobond [CC BY-SA 2.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/2.0)]]

-Einweg- oder Einwegobjekte

Die Elemente, die mehr Abfall erzeugen. Daher spielen in diesem Feld biologisch abbaubare Bioplastik eine relevante Rolle.

Daher wurden verschiedene biplastische Produkte entwickelt, um die Erzeugung von Abfällen zu beeinflussen. Unter anderem haben wir den biologisch abbaubaren Beutel, der mit BASF Ecovio hergestellt wurde, oder die Plastikflasche aus Plaz, die von Safipiplast in Spanien aus Mais gewonnen wurde.

Wasserkapseln

Das ooho -Unternehmen entwickelte biologisch abbaubare Kapseln aus Seetang mit Wasser anstelle der traditionellen Flaschen. Dieser Vorschlag war sehr innovativ und erfolgreich und wurde bereits im Londoner Marathon getestet.

Landwirtschaft

In einigen Kulturen wie Erdbeere besteht eine übliche Praxis darin, den Boden mit einer Plastikfolie abzudecken, um Unkraut zu steuern und ein Gefrieren zu vermeiden. In diesem Sinne wurden biplastische Pads wie Agrobiofilm entwickelt, um konventionelle Kunststoffe zu ersetzen.

-Objekte für dauerhafte Anwendungen

Die Verwendung von Bioplastik ist nicht auf Gebrauchsobjekte beschränkt und verworfen, kann jedoch in haltbareren Objekten verwendet werden. Zum Beispiel produziert das Zoë B Organic Company Strandspielzeug.

Komplexe Gerätekomponenten

Toyota USA Bioplastic in einigen Autoteilen als Komponenten von Klimaanlagen und Kontrollplatten. Dafür verwendet er Bioplastik wie Bio-PET und PLA.

Fujitsu seinerseits verwendet Bioplastik, um Computermäuse und Tastaturen herzustellen. Im Fall von Samsung Company haben einige Mobiltelefone einen großen Teil des Bioplastiks.

-Zivilbau und Ingenieurwesen

Stärkebiokallanter.

Darüber hinaus wurden sie zur Ausarbeitung von verwendet Biemptiver Holz für Möbel, die nicht von xylophagischen Insekten angegriffen werden und nicht mit Feuchtigkeit verrotten.

-Pharmazeutische Anwendungen

Sie wurden mit biplastischen Kapselnbehältern mit Drogen und Drogenfahrzeugen hergestellt, die langsam freigesetzt werden. Somit wird die Bioverfügbarkeit von Arzneimitteln im Laufe der Zeit reguliert (die Dosis, die der Patient in einer bestimmten Zeit erhält).

-Medizinische Anwendungen

Cellulose -Biokoperation in Implantaten, Tissue Engineering, Chitin und Chitosano Bioplastic Engineering für Wundschutz, Knochentissue -Engineering und menschliche Hautregeneration wurden hergestellt.

Cellulose -Bioplastik für Biosensoren wurden ebenfalls hergestellt, Mischungen mit Hydroxylapatit für die Herstellung von Zahnimplantaten, biplastischen Fasern in Kathetern, unter anderem.

-Luft-, See- und Landverkehr und Industrie

Es wurden starre Schäume, die auf pflanzlichen Ölen basieren (biplastisch), sowohl in Industrie- als auch in Transportgeräten verwendet. Autos und Luft- und Raumfahrtteile.

Sie sind auch aus bioplastischen elektronischen Komponenten von Mobiltelefonen, Computern, Audio- und Videogeräten aufgetreten.

-Landwirtschaft

Biemptische Hydrogele, die Wasser absorbieren und zurückhalten und sie frei freisetzen können, sind als Schutzmantel des kultivierten Bodens nützlich, ihre Feuchtigkeit aufrechterhalten und das Wachstum landwirtschaftlicher Plantagen in trockenen Regionen und in knappen Niederschlagszeiten begünstigt.

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