Биоразлагаемые полимеры
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………
- БИОРАЗЛОГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРЫ………………………………………….6
- ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИМЕРОВ. ……………………………………………9
- САМОРАЗЛОГАЯЩАЯСЯ УПАКОВКА……………………………………12
- ПЕРЕРАБОТКА…………………………………………………
………………19 - ТЕНДЕНЦИИ НА РАНКЕ УПАКОВКИ……………………………………23
ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………
ВВЕДЕНИЕ
Учитывая современную экологическую ситуацию в мире, актуальной задачей является создание биоразлагаемых упаковочных материалов, отвечающих экологическим требованиям, предъявляемым к упаковке, которые при компостировании или просто закапывании в землю не отказывает вредного влияния на плодородие почвы.
Несмотря на усиленную разработку методов утилизации и обезвреживания пластмассовых отходов, их продолжают закапывать в землю на полигонах и вывозят на свалку. Этот способ является серьезным источником загрязнения (в первую очередь почвенных вод) и требует долговременного отчуждения значительных площадей, т. к. большинство пластмасс не разрушается в естественных условиях в течение длительного времени. Особенно серьезную опасность представляет затопление отходов в море, практикуемое в Японии и США.
В ряде стран развито закрытое
захоронение отходов, когда их сверху
покрывают землей, разработаны даже
специальные добавки, разрыхляющие
почву, которые вводят вместе с отходами
пластмасс, и обеспечивают, при этом,
эффективную аэрацию почвы в
течение 10 лет. Если раньше отходы чаще
всего вывозили на свалки, то в настоящее
время для захоронения
К сожалению, ни один из перечисленных
вариантов не способствует улучшению
экологической обстановки: в почве
и на свалке пластик лежит несколько
сотен лет, при сжигании выделяет
в атмосферу вредные вещества,
а переработке во многих случаях
поддается с трудом. В настоящее
время одним из наиболее перспективных
и динамично развивающихся
Рациональным решением проблемы загрязнения окружающей среды может стать внедрение биоразлагаемых полимеров. В первую очередь предлагается их использовать в упаковочной индустрии, где срок службы большинства изделий исчисляется всего лишь несколькими месяцами или даже днями. Именно полимерная упаковка, в том числе и для молочных продуктов – бутылки, контейнеры, стаканчики, коррексы, коробки, блистеры и пакеты, – составляют весомую долю твердых бытовых отходов.
Во многих странах уже
производится большой ассортимент
упаковочных материалов на основе биоразлагаемых
полимерных материалов (БПМ). Начало создания
БПМ было положено еще в 70-х годах
ХХ века для производства одноразовой
посуды. В результате испытаний показано,
что разработанные
Они не загрязняют окружающую среду и не оказывает вредного влияния на плодородные почвы.
- БИОРАЗЛОГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРЫ.
На сегодняшний день существует
порядка ста видов
Хотя пластики из возобновляемого органического сырья, кажутся более «экологичными», оценка их жизненного цикла, свидетельствует, как минимум о необходимости расширения использования посевных площадей для их производства.
Сократить жизненный цикл саморазлагающегося пластика, созданного на основе продуктов нефтехимии, позволяют разнообразные добавки. Развитие сектора в ЕС привело к том, что европейская ассоциация переработки пластиковых отходов (EuPR) заявила, что саморазлагающийся пластик не лучшее решение для снижения нагрузки на окружающую среду. Производство пластиковой упаковки требует больших затрат нефти и энергии. С точки зрения экономики и защиты окружающей среды производить быстроразлагающиеся полимеры бессмысленно отмечают в EuPR.
Протесты европейских
ассоциаций переработки отходов
и экологов послужили началу исследований
«экологичности»
«Когда мы разрабатываем
упаковочные инициативы, то всегда
стараемся уменьшать
Отметим, что Stonyfield делает ставку не только на правильную переработку, но и на сокращение использования экологически небезопасных материалов в производстве. Именно эта компания в свое время первой выпустила более легкие стаканчики для йогуртов (в 1990х гг.) и заменила обычную пластиковую крышку для стаканчиков на гибкое покрытие из фольги. Что касается непосредственно перехода к биопластику, то, по словам главы компании Гари Хиршберга, новый стаканчик на основе полимолочной кислоты – несомненная победа. «Упаковка осталась в той же ценовой категории, но при этом она более прочная и очень выгодна в плане экологии. Если это и не окончательный идеал, то огромный прорыв технологий», - отмечает он.
- ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИМЕРОВ.
Если говорить о технологии
и в том и в другом случае
в результате образуется вода, углекислый
газ и биомасса. Но процесс разложения
разный. В случае оксобиоразложения
- это процесс окисления (деструкции
под действием кислорода
Оксобиоразлагаемые и гидробиоразлагаемые пластики получают различными методами. Технология получения оксобиоразлагаемых пластиков более проста и универсальна. Поскольку оксобиоразлагаемые пластики могут быть получены на основе многотоннажных полимеров таких, как полиэтилен, полипропилен и полистирол путем включения добавки- катализатора в объем полимера на стадии его переработки (экструзии, литья).
Гидробиоразлагаемые пакеты
созданы из картофельного или
кукурузного крахмала. Они полностью
разлагаются биологическим
Оксобиоразлагаемые пакеты по внешнему виду не отличаются от привычных нам полиэтиленовых пакетов, удобны в использовании, прочны. Срок их разложения несколько выше, чем у гидробиоразлагаемых – 1,5 – 3 года, но это не является существенным недостатком. Такая биоразлагаемая упаковка может производиться серийно, так как технология не претерпела никаких изменений и не требует специального оборудования. Единственное усовершенствование – это включение биоразлагаемой добавки, которая, согласно исследованиям, не оказывает вредного воздействия на окружающую среду и пригодна для применения в пищевой промышленности.
Таким образом, оксо-биоразлагаемых
пластики имеют ряд неоспоримых
преимуществ по сравнению с
- простота применения: не требуется изменение технологического процесса и оборудования, как у гидроразлагаемых;
- не требуется специальное растительное сырье;
- сохраняет все свойства пластиков и качество;
- более высокая прочность;
- дешевле гидробиоразлагаемого пластика;
- регулируемые период эксплуатации и скорость разложения;
- возможность рециклинга.
К недостаткам технологии, и соответственно, преимуществам гидробиоразложения можно отнести:
- не соответствует стандартам компостирования;
- биоразлагается медленнее.
В основном, сейчас
в России оксобиоразлагаемые
пластики применяют
Тенденции и перспективы.
Сегодня в России и в мире существуют
добавки для биоразложения
- САМОРАЗЛОГАЯЩАЯСЯ УПАКОВКА.
Все это происходит без
использования специального сложного
и дорогого оборудования. Для запуска
процесса разложения достаточно лишь
солнечного света, влаги, температуры,
воздействия микроорганизмов
Вообще, пластиковая упаковка – это результат разработок ученых-химиков. Полимеры, из которых производят пластиковые упаковки, получают в результате синтеза низкомолекулярных соединений (мономеров). В настоящее время разные виды упаковки производят из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полистирола, поликарбоната и их модификаций.
Разложение полимерных упаковок становится возможным в процессе распадения макромолекулярных цепей
Производство
Среди тароупаковочных полимерных материалов наиболее распространены полиолефины (ПО), к которым относятся полиэтилен высокого давления или низкой плотности (ПЭВД или ПЭНП), полиэтилен низкого давления или высокой плотности (ПЭНД или ПЭВП), линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), полипропилен (ПП) и его различные модификации (биаксиально-ориентированная пленка БОПП и др.). Наряду с полиолефинами очень часто применяются полистирольные (ПС) и поливинилхлоридные (ПВХ) пластики. В последние десятилетия к этим традиционным полимерным упаковочным материалам прибавились другие, которые обладают более высокими физико-механическими, прочностными, барьерными свойствами, а также стойкостью к агрессивным средам и повышенной жиростойкостью, что очень важно при упаковке мясных и молочных продуктов. К таким материалам можно отнести, прежде всего, полиамиды алифатической и ароматической структуры (ПА), поликарбонат (ПК), полиэтилентерефталат (ПЭТФ или ПЭТ).
Замечательные свойства
высокомолекулярных соединений
объясняются тем, что молекула
полимера состоит из
С другой стороны,
именно способность
Оказалось, что прочные ковалентные связи полимерной макромолекулы можно разрушить воздействием энергии, превышающей величину энергии этих связей. Например, с помощью солнечного света. Молекула, поглотившая квант света, становится энергетически "возбужденной". Если энергия возбуждения превышает величину энергии, необходимой для разрыва ковалентной связи, молекула распадается. В результате множества таких "энергетических атак" образуются низкомолекулярные фрагменты, которые в конце концов превращаются в вещества, легко "поедаемые" микроорганизмами почвы.
Однако следует отметить, что при кажущейся простоте этот способ уничтожения использован ной упаковки является дорогостоящим и трудоемким. Дело в том, что большинство полимеров содержат в своей структуре прочные ковалентные связи С-С, С-Н, С-О, С-N, С-Сl, не поглощающие света с длиной волны более 190 нм. А ультрафиолетовые лучи, достигающие поверхности Земли, имеют длину волны от 280 до 400 нм. Способность промышленных полимерных материалов поглощать световые волны с длиной волны более 290 нм объясняется наличием в них примесей либо специально вводимых хромофорных групп, например карбонильных.
Как правило, добавки для
получения фоторазлагаемых
Одним из первых
природных полимеров, на
Первые пластики с использованием крахмала (в пределах 10-40%), а также веществ, повышающих адгезию между полимером и крахмалом, получены в Англии еще в 1970-е годы. Выпускаемая из биодеструктируемого ПЭВД пленка под названием Bioplastic широко использовалась в производстве пакетов для упаковки бакалейно-гастрономической продукции. Такая пленка, в отличие от обычного ПЭВД, менее прозрачна из-за наполнения крахмалом. Материал сохраняет свои свойства под воздействием прямых солнечных лучей, воды, но достаточно быстро разрушается под воздействием почвенных бактерий. Скорость разрушения зависит от количества и типа крахмала, его предварительной обработки, наличия других добавок. Использование крахмала снижает стоимость упаковки и отвечает требованиям экологии: качество почвы после разложения такой пленки только улучшается.
В 1990-х годах
В России на основе крахмала в конце прошлого века был создан полимерный упаковочный материал Биодем. Он предназначен для пищевой продукции с небольшим сроком хранения, а также для одноразовой посуды. Перерабатывается традиционными для пластмасс методами: литьем под давлением, экструзией, термоформованием. По механическим характеристикам близок к ПЭВД, а по химической стойкости даже превосходит его. Изделия из этого материала хорошо впитывают воду .. и за полгода разлагаются на 40%, а полное разложение на углекислый газ и воду происходит примерно через 18 месяцев.
Сегодня крахмал вытесняют
другие биоразлагаемые добавки. В США
на основе поликапролактона с добавлением
необходимого катализатора биодеструкции
выпускают биодеструктируемый полимерный
упаковочный материал TONE. Он быстро
разлагается на открытом воздухе
под действием биологических
факторов, хорошо совмещается с такими
распространенными полимерами, как
полиэтилен различного давления, ЛПЭНП,
ПП, ПС, ПВХ, ПЭТ, ПК и др. Пленка TONE, производимая
из смеси ЛПЭНП и
Последнее достижение в области биоразлагаемых полимеров - термопласт Biopol на основе сополимера полигидро-ксибутирата (ПГБ) и полигидроксивалерата (ПГВ), получаемого путем ферментации сахарозы. Он хорошо перерабатывается экструзией с раздувом в пленку и бутылочную тару. Саморазлагается достаточно быстро (от 6 до 36 недель) как в аэробных, так и в анаэробных условиях.
Полимерные материалы из природного сырья можно повторно перерабатывать в другие изделия бытового и промышленного назначения, а также сжигать с получением тепла и электроэнергии.
Водоразлагаемые упаковки делают
из водорастворимых полимеров на
основе поливинилового спирта (ПВС), а
также сополимеров на основе ПВС
и винилацетата (Vinex). Большой популярностью
в Европе пользуются полимеры под
названием Бланозе. В их основе высокоочищенная
натриевая
На основе полиамидных
соединений выпускают материалы Novon.
Из Novon 2020 получают вспененный амортизирующий
материал в виде частиц размером 3-10
мм для хрупких изделий. После
вскрытия такую упаковку можно выбросить
в воду или канализацию, где она
быстро растворится и исчезнет. Этот
материал можно также использовать
для изготовления одноразовой посуды,
коробок для яиц, оберточных пленок
для одежды и текстильных изделий,
детских подгузников, гигиенических
тампонов и косметических
Упаковка, созданная на основе
метилцеллюлозы и белковых комплексов
не загрязняют окружающую среду и
разлагаются в почве под
Впервые в истории молочной промышленности на прилавках магазинов появятся йогурты в стаканчиках из биополимеров на основе полимолочной кислоты. Об окончании подготовительных работ по запуску инновационной упаковки в производство официально рассказала американская компания Stonyfield Farm. Крупнейший мировой производитель натуральных йогуртов Stonyfield Farm выбрал биопластики для использования при производстве всех видов своих контейнеров «мультипак» - формованных, герметичных и пломбированных. Новая упаковка – стаканчики для йогуртов - будет изготовлена из полимолочной кислоты на основе смолы марки Ingeo (NatureWorks LLC) взамен предыдущей тары, которая производилась из полистирола высокой прочности. С точки зрения технологии эта замена должна привести к сокращению выбросов вредных газов в атмосферу и снижению парникового эффекта на 48%.
Хотя количество и ассортимент
саморазлагающихся упаковок год
от года увеличиваются, тем не менее
их процент в упаковочных
- ПЕРЕРАБОТКА.
Наиболее эффективный способ избавления от использованных упаковок - вторичная переработка. Это выгодно и с экономической, и с экологической точки зрения.
В США, Японии, Канаде процесс
переработки вторичного сырья в
первосортную продукцию начал
В странах ЕС, принявших
в 1994 году Декларацию об отходах упаковки,
Европарламентом и Европейским
Советом министров введен единый
закон о стратегии
В результате проблема утилизации (от латинского utilis - полезный) отходов упаковки путем вторичной переработки в этих странах практически решена.
У нас же пока дела в этом плане весьма плачевны. Отечественные ученые разработали уникальные технологии переработки вторичного полимерного сырья и сырья из смешанных отходов, которые, к большому сожалению, никем не востребованы, а ведь именно они могли бы предотвратить экологическую катастрофу, угрожающую России. Распад СССР откинул решение вопросов утилизации отходов на несколько десятилетий назад. В настоящее время эти вопросы если и решаются, то весьма некомпетентными людьми.

- Биоразнообразие и биосферные заповедники
- Биоремедиация почв, загрязненных тяжелыми металлами
- Биоритмология
- Биоритмология сна: нейрофизиологические и психологические аспекты.
- Биоритмы
- Биосинтез ксиланаз аборигенными штаммами Trichoderma
- Биосоциальные теории преступности
- Биопленки: локализация, структура, роль в патологии человека
- Биоповреждения полимерных материалов
- Биополимеры
- Биопрепараттар мен вакциналардың сапасына қойылатын
- Биопрепараттар технологиясы
- Биопрепараттар технологиясында стерильды ыдысты дайындау әдістері мен тәсілдері
- Биопсия