Ciri-ciri, jenis, pengeluaran dan kegunaan bioplastik



The bioplastik Plastik adalah bahan polimer, yang diperolehi daripada bahan-bahan mentah yang berasal biologi, iaitu yang boleh diperbaharui, sumber asli seperti kanji biomass, selulosa, asid laktik, lemak, sayur-sayuran dan protein haiwan, termasuk.

Istilah bioplastik digunakan untuk membezakan bahan-bahan ini dari asal biologi, dari petroplastics, yang disintesis daripada derivatif petroleum.

Plastik adalah bahan yang mudah dibentuk yang boleh berubah bentuk tanpa melanggar syarat-syarat yang lebih atau kurang; ia adalah untuk sebab ini bahawa ia adalah bahan serba boleh yang hebat.

Kebanyakan plastik dihasilkan dari bahan mentah yang berasal dari petroleum. Petroplastik ini berasal dari pengekstrakan dan penyulingan minyak, yang merupakan sumber semula jadi yang tidak boleh diperbaharui, terhingga dan teruk.

Tambahan pula, petroplastics tidak boleh terbiodegradasi dan menghasilkan masalah alam sekitar yang serius seperti apa yang dipanggil "pulau plastik dan sup" di lautan. Ini menyebabkan kematian ikan dan burung laut besar-besaran, disebabkan pencemaran laut dan udara oleh mikropartikel plastik dalam penggantungan, dari degradasi fizikal mereka.

Di samping itu, pembakaran petroplastics menghasilkan pelepasan yang sangat toksik.

Tidak seperti petroplastics, kebanyakan bioplastik boleh benar-benar terbiodegradasi dan tidak tercemar. Mereka juga boleh memihak kepada dinamik ekosistem.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri bioplastik
    • 1.1 Kepentingan ekonomi dan persekitaran bioplastik
    • 1.2 Biodegradable
    • 1.3 Batasan bioplastik
    • 1.4 Peningkatan sifat-sifat bioplastik
  • 2 Jenis (klasifikasi)
    • 2.1 Klasifikasi mengikut penyediaannya
    • 2.2 Klasifikasi mengikut bahan mentahnya
  • 3 Industri pengeluaran bioplastik
  • 4 Penggunaan bioplastik
    • 4.1 Artikel pakai buang
    • 4.2 Pembinaan dan kejuruteraan awam
    • 4.3 Aplikasi farmaseutikal
    • 4.4 Permohonan perubatan
    • 4.5 Udara, pengangkutan maritim dan darat dan industri
    • 4.6 Pertanian
  • 5 Rujukan

Ciri-ciri bioplastik

Kepentingan ekonomi dan persekitaran bioplastik

Baru-baru ini kepentingan yang lebih saintifik dan perindustrian telah timbul untuk menghasilkan plastik dari bahan mentah yang boleh diperbaharui dan yang boleh terbiodegradasi.

Ini disebabkan hakikat bahawa rizab minyak dunia sedang habis dan ada kesedaran yang lebih besar mengenai kerosakan alam sekitar yang serius yang disebabkan oleh petroplastics..

Dengan permintaan yang semakin meningkat bagi plastik di pasaran dunia, permintaan terhadap plastik yang terbiodegradasi juga semakin meningkat.

Kesan biodegradable

Pembaziran bioplastik biodegradable boleh dianggap sebagai sisa organik, kemerosotan pesat dan tidak tercemar. Sebagai contoh, ia boleh digunakan sebagai pindaan tanah dalam pengkomposan, kerana ia dikitar semula secara semula jadi oleh proses biologi.

Had bioplastik

Pengeluaran bioplastik biodegradable menghadapi cabaran yang besar, kerana bioplastik mempunyai sifat yang lebih rendah untuk petroplastics dan aplikasinya, walaupun berkembang, adalah terhad.

Peningkatan sifat-sifat bioplastik

Untuk meningkatkan sifat bioplastik, campuran biopolimer sedang dikembangkan dengan pelbagai jenis aditif, seperti nanotube karbon dan serat semula jadi yang diubahsuai oleh proses kimia.

Secara umum, bahan tambahan yang digunakan untuk bioplastik meningkatkan sifat seperti:

  • Ketegaran dan rintangan mekanikal.
  • Sifat halangan terhadap gas dan air.
  • Thermoresistance and thermostability.

Ciri-ciri ini boleh direka bentuk dalam bioplastik melalui kaedah kimia persediaan dan pemprosesan.

Jenis (klasifikasi)

Klasifikasi mengikut penyediaan anda

Bioplastik boleh dikelaskan mengikut cara penyediaannya dalam:

  • Bioplastik yang sintesisnya dibuat daripada bahan mentah polimer yang diekstrak terus dari biomas.
  • Bioplastik diperoleh melalui sintesis melalui laluan bioteknologi (menggunakan mikroorganisma asli atau diubahsuai secara genetik).
  • Bioplastik diperolehi oleh sintesis kimia klasik, bermula dari monomer biologi (yang akan menjadi batu bata yang digunakan untuk pembinaannya).

Klasifikasi mengikut bahan mentahnya

Juga bioplastik boleh diklasifikasikan mengikut asal-usul bahan mentah mereka:

Bioplastik berasaskan kanji

Pati adalah biopolimer yang mampu menyerap air dan untuk bioplastik ini berfungsi, mereka ditambahkan pelastik yang memberikan kelenturan (seperti sorbitol atau gliserin).

Di samping itu, mereka bercampur dengan poliester biodegradable, asid polylactic, polycaprolactone, antara lain, untuk meningkatkan sifat mekanikal mereka dan ketahanan mereka terhadap degradasi oleh air..

Bioplásticos dihuraikan daripada kanji seperti bahan mentah ekonomi, banyak dan boleh diperbaharui, memanggil "termoplastik kanji".

Mereka adalah bahan deformable pada suhu bilik, mencairkan apabila dipanaskan dan mengeras dalam keadaan vitreous apabila menyejukkan. Mereka boleh dipanaskan semula dan diubah suai, tetapi mereka mengalami perubahan dalam sifat fizikal dan kimia mereka dengan prosedur ini.

Mereka adalah jenis bioplastik yang paling banyak digunakan dan merupakan 50% daripada bioplastik di pasaran.

Bioplastik berasaskan selulosa

Selulosa adalah sebatian organik yang paling banyak di dalam biomassa daratan, konstituen struktur dinding sel tumbuhan. Ia tidak larut dalam air, etanol dan eter.

Bioplastik berdasarkan selulosa biasanya adalah ester selulosa (selulosa asetat dan nitroselulosa) dan derivatifnya (seluloid). Melalui pengubahsuaian kimia selulosa, ia boleh menjadi termoplastik.

Selulosa, yang lebih kurang hydrophilic (serasi dengan air) kanji, menghasilkan bioplastik dengan ciri-ciri yang lebih baik kekuatan, mengurangkan kebolehtelapan gas dan rintangan yang lebih besar kepada kemusnahan oleh air.

Bioplastik berasaskan protein

Ia boleh membuat bioplastik menggunakan protein seperti kasein susu, gluten gandum, protein soya, antara lain.

Terutama, bioplastik daripada protein soya sangat mudah terdedah kepada air degradasi dan mahal untuk dihasilkan. Mengulas campuran yang lebih murah dan lebih tahan, menunjukkan cabaran pada masa ini.

Bioplasti berasal dari lipid

Bioplastik (poliuretan, poliester dan resin epoksi) telah disintesis daripada lemak sayur-sayuran dan haiwan, dengan sifat yang serupa dengan petroplastics.

Pengeluaran minyak sayur-sayuran dan minyak kos rendah dari microalgae boleh menjadi faktor yang sangat baik untuk pengeluaran jenis bioplastik.

Sebagai contoh, bioplastik poliamida 410 (PA 410), ia dihasilkan dengan 70% minyak dari buah tumbuhan kastor (Ricinus comunis). Bioplastik ini mempunyai titik lebur yang tinggi (250oC), penyerapan air yang rendah dan penentangan terhadap pelbagai agen kimia.

Contoh lain ialah poliamida 11 (PA 11), yang dihasilkan daripada minyak sayur-sayuran, tetapi tidak terbiodegradasi.

Polyhydroxyalkanoates (PHAs)

Pelbagai jenis spesies bakteria menapai gula dan lipid, menghasilkan sebagai produk sampingan yang dipanggil sebatian polyhydroxyalkanoates (PHA), yang menyimpan sebagai sumber karbon dan tenaga.

PHAs tidak larut dalam air, biodegradable dan tidak toksik.

Bioplastik jenis PHA, menghasilkan serat plastik yang agak tegar yang boleh terbiodegradasi. Mereka mewakili alternatif yang sangat menjanjikan, mengenai penggunaan petropolimer, untuk pengeluaran alat perubatan.

Asid Polylactic (PLA)

Asid Polylactic (PLA) adalah bioplastik telus yang dihasilkan daripada jagung atau dextrose sebagai bahan mentah.

Untuk pengeluarannya, kanji mesti diekstrak terlebih dahulu dari jagung atau sumber sayuran lain; kemudiannya asid laktik diperoleh dari ini, terima kasih kepada tindakan mikroorganisma, dan akhirnya proses kimia (pempolimeran asid laktik) digunakan untuk mendapatkan bioplastik.

Bioplastik PLA telus, mempunyai rintangan yang rendah terhadap impak, mempunyai ciri-ciri suhu dan penghalang, menghalang kemasukan udara. Di samping itu, mereka boleh terbiodegradasi.

Bioplastik berdasarkan poly-3-hydroxybutyrate (PHB)

Poly-3-hydroxybutyrate (PHB) adalah jenis poliester senyawa kimia, yang dihasilkan oleh beberapa bakteria yang memetabolisme glukosa dan pati jagung.

PHB mempunyai sifat yang serupa dengan polypropylene petroplástico (secara komersial digunakan secara meluas), tetapi kos pengeluarannya adalah sembilan kali lebih besar, kerana ia melibatkan pengeluaran biomass dengan sumber karbon mahal.

Bioplastik ini boleh menghasilkan filem telus, mempunyai titik lebur sebanyak 130oC dan sepenuhnya biodegradable.

Polietilena yang berasal dari bio

Polietilena mempunyai monomer etilena sebagai unit struktur; yang boleh diperolehi oleh sintesis kimia bermula dari etanol sebagai bahan mentah.

Etanol dihasilkan dalam penapaian alkohol oleh mikroorganisma yang memetabolisme tebu, jagung atau lain-lain.

Inilah bagaimana, menggabungkan penapaian alkohol dan sintesis kimia etilena dan polietilena, bioplastik yang dipanggil bio-diperolehi polietilena boleh diperolehi.

Polietilena bioplastik ini secara kimia dan fizikal sama dengan petroplastik. Ia tidak boleh degradasi tetapi boleh dikitar semula.

Polyhydroxy urethanes

Baru-baru ini terdapat banyak minat dalam pengeluaran poliuretan bioplastik, bebas dari sebatian yang sangat toksik yang dipanggil isosianat.

isosianat yang digunakan secara meluas dalam pengeluaran perindustrian memproses polimer sintetik (polyurethanes digunakan dalam plastik berbusa, busa tegar, lapisan, racun serangga, pelekat, bahan letupan, dan lain-lain), kedua-duanya dalam bidang pertanian dan dalam perubatan.

Terdapat kaedah kimia yang dipanggil Pempolimeran polyhydroxyurethanes, yang menghasilkan sepenuhnya bioplastik kitar semula dan percuma isosianat.

Pengeluaran industri bioplastik

Pengeluaran perindustrian bioplastik melibatkan 4 langkah asas:

  1. Mendapatkan bahan mentah (biomas).
  2. Sintesis polimer.
  3. Pengubahsuaian polimer dalam fungsi mempunyai sifat-sifat yang diingini mengikut produk akhir yang hendak dihuraikan.
  4. Dirumuskan bioplastik dengan kaedah tekanan tinggi atau rendah, untuk mendapatkan borang akhir yang diperlukan.

Penggunaan bioplastik

Pada masa ini terdapat beberapa aplikasi komersil bioplastik, memandangkan kos ekonomi pengeluaran mereka dan peningkatan sifat mereka, masih mewakili masalah untuk menyelesaikannya.

Barang pakai buang

Walau bagaimanapun, bioplastik sudah digunakan dalam pembuatan banyak barangan boleh guna seperti beg plastik, bekas pembungkus dan pembungkus makanan, kutleri, gelas dan hidangan plastik yang boleh dimakan.

Pembinaan dan kejuruteraan awam

Bioplastik kanji telah digunakan sebagai bahan binaan dan bioplastik yang diperkuat dengan nanofibers dalam pemasangan elektrik.

Di samping itu, mereka telah digunakan dalam penyediaan kayu bioplastik untuk perabot, yang tidak diserang oleh serangga xilophagous dan tidak reput dengan kelembapan.

Aplikasi farmaseutikal

Mereka telah dibuat dengan kapsul bioplastik yang mengandungi dadah dan kenderaan dadah yang dikeluarkan secara perlahan. Oleh itu, bioavailabiliti ubat-ubatan itu dikawal dari masa ke masa (dos yang diterima oleh pesakit dalam masa tertentu).

Permohonan perubatan

Bioplastik selulosa yang digunakan dalam implan, kejuruteraan tisu, bioplastik kitin dan chitosan telah dihasilkan untuk perlindungan luka, kejuruteraan tisu tulang dan pertumbuhan semula kulit manusia..

Bioplastik selulosa juga telah dihasilkan untuk biosensor, campuran dengan hidroksiapatit untuk pembuatan implan gigi, gentian bioplastik dalam kateter, antara lain..

Pengangkutan udara, maritim dan darat dan industri

Buih kaku berdasarkan minyak sayur-sayuran (bioplastik) telah digunakan, baik dalam peranti perindustrian dan pengangkutan; bahagian auto dan bahagian aeroangkasa.

Komponen elektronik telefon bimbit, komputer, audio dan video juga dihasilkan dari bioplastik.

Pertanian

Hidrogel bioplastik, yang menyerap dan mengekalkan air dan boleh melepaskannya perlahan-lahan, berguna sebagai penutup pelindung tanah yang ditanam, mengekalkan kelembapannya dan memihak kepada pertumbuhan ladang pertanian di kawasan kering dan musim hujan yang terhad.

Rujukan

  1. Chen, G. dan Patel, M. (2012). Plastik berasal dari sumber biologi: Hadir dan masa depan. Kajian teknikal dan alam sekitar. Ulasan Kimia. 112 (4): 2082-2099. doi: 10.1021 / cr.20162d
  2. Buku Panduan Bioplastik dan Biokomposit. (2011). Penyunting Srikanth Pilla. Salem, Amerika Syarikat: Scrivener Publishing LLC. Diterbitkan oleh John Wiley dan anak lelaki.
  3. Lampinen, J. (2010). Trend dalam Bioplastik dan Biokomposit. Nota Penyelidikan VTT. Pusat Penyelidikan Teknikal Finland. 2558: 12-20.
  4. Shogren, R.L., Fanta, G. dan Doane, W. (1993). Pembangunan plastik berasaskan kanji: Pemeriksaan semula sistem polimer terpilih dalam perspektif sejarah. Kanji 45 (8): 276-280. doi: 10.1002 / star.19930450806
  5. Vert, M. (2012). Istilah untuk polimer dan aplikasi biorelasi (cadangan IUPAC). Kimia Tulen dan Gunaan. 84 (2): 377-410. doi: 10.1351 / PAC-REC-10-12-04