بیو پلاستیک های دسته ای از پلاستیک ها هستند که همه یا بخشی از وزن آنها از منابع تجدیدپذیر مانند روغن های گیاهی، نشاسته و یا سلولوز یا مشتقات باکتریایی تولید شده است و از این نظر با پلاستیک های عادی که بر پایه ی منابع هیدرو کربنی فسیلی مانند نفت و گاز هستند، متفاوت هستند.
در کشورهای توسعه یافته، تولید و مصرف این مواد، سال ها است که تبلیغ می شود و مورد حمایت قرار گرفته اند. انگیزه های اصلی این حرکت، کم کردن وابستگی به منابع فسیلی (که اغلب در زیر پای خودشان نیست)، و در مورد پلاستیک های تخریب پذیر (همه ی بیوپلاستیک ها تخریب پذیر نیستند)، کم کردن آلودگی ناشی از انباشت زباله های پلاستیکی که جمع آوری و بازیافت آنها مشکل است، می باشد. در این مقاله ی کوتاه بعد از معرفی انواع اصلی بیوپلاستیک ها در مورد انواع بر پایه ی نشاسته، تاکید بیش تری خواهد شد.
انواع بیو پلاستیک
بیوپلاستبک های نشاسته ای
نشاسته به عنوان یک پلیمر طبیعی در دسترس که از گندم، سیب زمینی و ذرت، به راحتی تهیه میشود، همیشه مورد توجه بوده است و اولین نمونه های کاربرد آن به عنوان پلاستیک به بیش از 100 سال پیش می رسد.
نشاسته برای کاربرد به عنوان پلاستیک ضعف هایی دارد که اصلی ترین آنها تخریب قبل از رسیدن به نقطه ی ذوب، جذب رطوبت بالا و آسیب پذیری در برابر قارچ و باکتری (که در بعضی کاربردها مزیت است) هستند.
برای رفع این نقاط ضعف راه حل هایی وجود دارد. یکی از قدیمی ترین روش ها برای حل مشکل تخریب این ماده، افزودن انواع نرم کننده (گلیسرین و مشابه آن) به آن است که نشاسته را نبدیل به یک ماده ی گرمانرم می کند که به طور مخفف "TPS" نامیده می شود. علی رغم حل مشکل تخریب. TPSهنوز به رطوبت محیط حساس است و ویژگی های آن با تغییر رطوبت محیط، تغییر میکند.
یک راه قدیمی برای گرمانرم کردن نشاسته و افزایش مقاومت رطوبت نشاسته، استری کزدن آن (مانند سلولز) است. این روش علی رغم کارایی لازم، همانند استرهای سلولز مشکل آلودگی، سمیت مواد اولیه و بالا بودن قیمت تمام شده را دارد. در سال های اخیر سعی شده است تا با فناوری جدبد هزینه ی این فرایند کاسته شود و با افزودن الیاف طبیعی، ویژگی های مکانیکی آن نیز بهبود یابد.
روشی که بیشتر از دو روش قبلی در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، آلیاژ کردن TPS با پلیمرهای دیگر است. این آلیاژها که بیش تر با پلی اتیلن ها، پلی پروپیلن و پلی استایرن ساخته می شوند. دارای درصدهای مختلفی TPS است که هر چه مقدار TPS بیش تر باشد، تخریب پذیری بهتر است ولی از طرف دیگر ویژگی های مکانیکی افت میکند و حساسیت به رطوبت افزایش می یابد. این پلاستیک ها با آن که به عنوان تخریب پذیر به بازار عرضه می شوند ولی به دلیل وجود پلیمرهای غیر تخریب پذیر در آنها، طبق تعریف دقیق، تخریب پذیر نیستند و در صورت بالا بودن درصد پلاستیک عادی در آمیزه، سرعت تخریب در شرایط نه چندان مناسب آهسته است.
پلاستیک های بر پایه ی نشاسته اغلب قیمتی بالاتر از پلاستیک های عادی دارند و حتی اگر قیمت وزنی آنها نیر پایین تر باشد، به دلیل ضخیم تر بودن محصول (به دلیل ویژگی های ضعیف تر باشد)، همیشه سنگین تر و گران تر تمام می شوند. نقطه ی ضعف دیگر این مواد حساسیت به رطوبت و رشد قارچ و باکتری است که باعث می شود تا بسته بندی، حمل و نگهداری مشکل تری داشته باشند و در عمل عمر انبارداری آنها کمتر است.
یکی از انتقادهایی که به رواج پلاستیک های بر پایه ی نشاسته در جهان می شود، رقابت آنها با صنایع غذایی برای نشاسته است که می تواند باعث افزایش قسمت مواد خوراکی پایه و ایجاد فشار بر مردم مناطق ققیر جهان شود.
از شرکت های اصلی تولیدکننده ی بیوپلاستیک های بر پایه نشاسته می توان "Novamont" ایتالیا، "Biotec"آلمان، "Rodenbung" هلند، "Blop" آلمان، "Limagrain" فرانسه، "Harbin Livan" چین، "Cereplast" آمریکا و"Wuhan Huali" چین اشاره کرد.
منبع: ماهنامه صنایع پلاستیک- شماره 275
در کشورهای توسعه یافته، تولید و مصرف این مواد، سال ها است که تبلیغ می شود و مورد حمایت قرار گرفته اند. انگیزه های اصلی این حرکت، کم کردن وابستگی به منابع فسیلی (که اغلب در زیر پای خودشان نیست)، و در مورد پلاستیک های تخریب پذیر (همه ی بیوپلاستیک ها تخریب پذیر نیستند)، کم کردن آلودگی ناشی از انباشت زباله های پلاستیکی که جمع آوری و بازیافت آنها مشکل است، می باشد. در این مقاله ی کوتاه بعد از معرفی انواع اصلی بیوپلاستیک ها در مورد انواع بر پایه ی نشاسته، تاکید بیش تری خواهد شد.
انواع بیو پلاستیک
§ پلاستیک های سلولوزی- این پلاستیک ها بیش تری از راه استری کردن سلولز با گروه های استات، پروپیونات و بوتیرات ساخته می شوند و سابقه ای نزدیک به 100 سال حضور در صنعت را دارند. این پلاستیک ها را می توان با افزودن نرم کننده و دیگر افزودنی ها در طیفی گوناگون از کاربردها، به کار برد. بر خلاف قیمت پایین مواد اولیه، سمی بودن و گرانی فرایند ساخت باعث شده تا این پلاستیک ها قیمت تمام شده ی بالایی داشته باشند و فقط برای کاربردهای خاص، مصرف شوند.
§ پلی استرهای آیفاتیک- این مواد به نسبت جدید، پلی اسنرهای آلیفاتیک هستند که معروف ترین آنها "PHB"،"PHA" و"PHV" هستند.
§ پلی لاکتیک اسید- این ماده که بیش ترین سرمایه گذاری روی آن شده است. ویژگی هایی شبیه پلاستیک های عادی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن دارد و می توان آن را با دستگاه های فرایندی موجود شکل دهی کرد.
§ پلی آمید 11- این پلاستیک مهندسی از روغن کرچک ساخته می شود و کاربردهای زیادی در لوله ها و شلینگ های حامل مواد شیمیایی و روغن ها در صنایع مختلف دارد.
§ بیوپلی اتیلن – این پلی اتین توسط شرکت "Braskem" و از اتانول حاصل از تخمیز نیشکر ساخته می شود و صد در صد بر پایه ی منابع تجدید پذیر است. امتیاز اصلی این بیوپلاستیک، فرایند پذیری آن در تمام دستگا ه های موجود و ویژگی هایی مانند پلی اتیلن عادی است. این گروه از بیوپلاستیک ها بیش ترین توجه را به خود جلب کرده اند و صنایع بیش ترین امیدواری را نسبت به آینده ی آنها دارند. این شرکت به زودی واحد صنعتی تولید پلی پروپیلن از اتانول نیشکر را نیز راه اندازی خواهد کرد.
§ پلی استرهای آیفاتیک- این مواد به نسبت جدید، پلی اسنرهای آلیفاتیک هستند که معروف ترین آنها "PHB"،"PHA" و"PHV" هستند.
§ پلی لاکتیک اسید- این ماده که بیش ترین سرمایه گذاری روی آن شده است. ویژگی هایی شبیه پلاستیک های عادی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن دارد و می توان آن را با دستگاه های فرایندی موجود شکل دهی کرد.
§ پلی آمید 11- این پلاستیک مهندسی از روغن کرچک ساخته می شود و کاربردهای زیادی در لوله ها و شلینگ های حامل مواد شیمیایی و روغن ها در صنایع مختلف دارد.
§ بیوپلی اتیلن – این پلی اتین توسط شرکت "Braskem" و از اتانول حاصل از تخمیز نیشکر ساخته می شود و صد در صد بر پایه ی منابع تجدید پذیر است. امتیاز اصلی این بیوپلاستیک، فرایند پذیری آن در تمام دستگا ه های موجود و ویژگی هایی مانند پلی اتیلن عادی است. این گروه از بیوپلاستیک ها بیش ترین توجه را به خود جلب کرده اند و صنایع بیش ترین امیدواری را نسبت به آینده ی آنها دارند. این شرکت به زودی واحد صنعتی تولید پلی پروپیلن از اتانول نیشکر را نیز راه اندازی خواهد کرد.
بیوپلاستبک های نشاسته ای
نشاسته به عنوان یک پلیمر طبیعی در دسترس که از گندم، سیب زمینی و ذرت، به راحتی تهیه میشود، همیشه مورد توجه بوده است و اولین نمونه های کاربرد آن به عنوان پلاستیک به بیش از 100 سال پیش می رسد.
نشاسته برای کاربرد به عنوان پلاستیک ضعف هایی دارد که اصلی ترین آنها تخریب قبل از رسیدن به نقطه ی ذوب، جذب رطوبت بالا و آسیب پذیری در برابر قارچ و باکتری (که در بعضی کاربردها مزیت است) هستند.
برای رفع این نقاط ضعف راه حل هایی وجود دارد. یکی از قدیمی ترین روش ها برای حل مشکل تخریب این ماده، افزودن انواع نرم کننده (گلیسرین و مشابه آن) به آن است که نشاسته را نبدیل به یک ماده ی گرمانرم می کند که به طور مخفف "TPS" نامیده می شود. علی رغم حل مشکل تخریب. TPSهنوز به رطوبت محیط حساس است و ویژگی های آن با تغییر رطوبت محیط، تغییر میکند.
یک راه قدیمی برای گرمانرم کردن نشاسته و افزایش مقاومت رطوبت نشاسته، استری کزدن آن (مانند سلولز) است. این روش علی رغم کارایی لازم، همانند استرهای سلولز مشکل آلودگی، سمیت مواد اولیه و بالا بودن قیمت تمام شده را دارد. در سال های اخیر سعی شده است تا با فناوری جدبد هزینه ی این فرایند کاسته شود و با افزودن الیاف طبیعی، ویژگی های مکانیکی آن نیز بهبود یابد.
روشی که بیشتر از دو روش قبلی در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، آلیاژ کردن TPS با پلیمرهای دیگر است. این آلیاژها که بیش تر با پلی اتیلن ها، پلی پروپیلن و پلی استایرن ساخته می شوند. دارای درصدهای مختلفی TPS است که هر چه مقدار TPS بیش تر باشد، تخریب پذیری بهتر است ولی از طرف دیگر ویژگی های مکانیکی افت میکند و حساسیت به رطوبت افزایش می یابد. این پلاستیک ها با آن که به عنوان تخریب پذیر به بازار عرضه می شوند ولی به دلیل وجود پلیمرهای غیر تخریب پذیر در آنها، طبق تعریف دقیق، تخریب پذیر نیستند و در صورت بالا بودن درصد پلاستیک عادی در آمیزه، سرعت تخریب در شرایط نه چندان مناسب آهسته است.
پلاستیک های بر پایه ی نشاسته اغلب قیمتی بالاتر از پلاستیک های عادی دارند و حتی اگر قیمت وزنی آنها نیر پایین تر باشد، به دلیل ضخیم تر بودن محصول (به دلیل ویژگی های ضعیف تر باشد)، همیشه سنگین تر و گران تر تمام می شوند. نقطه ی ضعف دیگر این مواد حساسیت به رطوبت و رشد قارچ و باکتری است که باعث می شود تا بسته بندی، حمل و نگهداری مشکل تری داشته باشند و در عمل عمر انبارداری آنها کمتر است.
یکی از انتقادهایی که به رواج پلاستیک های بر پایه ی نشاسته در جهان می شود، رقابت آنها با صنایع غذایی برای نشاسته است که می تواند باعث افزایش قسمت مواد خوراکی پایه و ایجاد فشار بر مردم مناطق ققیر جهان شود.
از شرکت های اصلی تولیدکننده ی بیوپلاستیک های بر پایه نشاسته می توان "Novamont" ایتالیا، "Biotec"آلمان، "Rodenbung" هلند، "Blop" آلمان، "Limagrain" فرانسه، "Harbin Livan" چین، "Cereplast" آمریکا و"Wuhan Huali" چین اشاره کرد.
منبع: ماهنامه صنایع پلاستیک- شماره 275
