hellenaa
عضو جدید
پليمرها و مواد زيست تخريب پذير در مقايسه با پلاستيك
پلیمرهای زیست تخریب پذیر پلیمرهای زیست تخریب پذیر
پليمرها و مواد زيست تخريب پذير در مقايسه با پلاستيك هاي موجود نه تنها در فرآيند توليد،انرژي كمتري مصرف مي نمايند بلكه به دليل مواد مصرفي تجديدپذير از اهميت ويژه اي برخوردارند.
از سال 1970 و با وخيم شدن مشكل دفن زباله در سطح جهان، موضوع استفاده از پليمرهاي زيست تخريب پذير مطرح گرديد كه اولين موضوع در خصوص كيسه هاي زباله و مواد يك بار مصرف بود طوري كه 30 درصد از پلاستيك هاي توليدي براي مصارف يك بار مصرف مي باشد وتنها 2 درصد از آن بازيابي مي گردد لذا پليمرهاي زيست تخريب پذيربه عنوان جايگزين مناسب پلاستيكهاي رايج مطرح گرديد.
به طور كلي مي توان پليمرها را به دو گروه عمده زيست تخريب پذيرو غير تخريب پذير تقسيم بندي نمود و پليمرهاي زيست تخريب پذيررا براساس اجزاي تشكيل دهنده، روش تهيه، روش ساخت و يا كاربرد آن ها نيز تقسيم بندي نمود.
پليمرهاي زيست تخريب پذير
پليمرهاي زيست تخريب پذير براسا س اجزاي تشكيل دهنده از نظر خاستگاه طبيعي و غيرطبيعي تقسيم بندي مي گردد که به شرح زیر است.
الف)پليمرهاي زيست تخريب پذير با خاستگاه طبيعي
1- پلي ساكاريدها مانند نشاسته و سلولز
2- پروتئين ها مانند ژلاتين، پروتئين موجود در شير، ابريشم، پشم
3- ليپيدها نظير روغن كرچك و چربي اشباع شده حيواني
4- پلي استرهاي توليد شده از ميكرو ارگانيسم ها يا گياهان مانند پلي هيدروكسي آلكانوآت ها يا پلي هيدروكسي بوتيرات
5- پلي استرهاي ساخته شده برپايه منومر طبيعي نظير پلي لاكتيك اسيد
6- يك گروه از پليمرهاي گوناگون نظير لاستيك طبيعي
ب).پليمرهاي زيست تخريب پذير سنتزي
پليمرهاي زيست تخريب پذير زيادي وجود دارد كه از مواد اوليه پتروشيمي توليد مي شوند و بعضي وقت ها تعدادي از آن ها در محيط اطراف ما يافت مي شوند نظير نخ هاي بخيه كه در پزشكي مصرف مي شوند.
1- پلي استرهاي آليفاتيك نظير پلي گلايكوليك اسيد
2- پلي استرهاي آروماتيك يا تركيب با پلي استرهاي آليفاتيك
3- پلي اولفين هاي اصلاح شده
4- پلي وينيل الكل ها
هر كدام از نمونه هاي بالا داراي خواص ويژه و كاربردهاي بالقوه اي هستند.
روش هاي تخريب پليمرهاي زيست تخريب پذير
پليمرها به روش هاي ميكروبي، نوري و شميایي تخريب مي شوند. هر سه روش تحت عنوان زيست تخريب پذيري تقسيم بندي مي شوند كه محصولات نهایي حاصل از تخريب در طبيعت يافت مي شوند.
الف)تخريب از طريق نور
در اين روش با تابش نور خورشيد پليمر به قطعات كوچك تر تبديل مي گردد. بيشتر تخريب ميكروبي بعد از تخريب نوري شروع مي شود. پلي اولفين ها از آن دسته پليمرهایي هستند كه توسط نور تخريب مي شوند.
روش هاي پيشنهادي جهت تخريب نوري عبارتند از:
1-اضافه كردن افزودني نظير بنزوفنون به داخل ساختار پليمر.
2-اصالح ساختار پليمر با اضافه كردن جاذب اشعه فرابنفش نظير
3-ساخت پليمرهاي حساس به نور
ب)تخريب از طريق ميكروبي
پليمرهایي كه از مواد طبيعي ساخته مي شوند نظير الياف كتان يا نشاسته مستعد به تخريب شدن از طريق مواد بيولوژيك هستند. سرعت تخريب پليمرها در سيستم تخريب بيولوژيكي بستگي به نوع فرمولاسيون و ميكروب مورد نياز براي تخريب دارد. در اين روش با وارد كردن نشاسته به ساختار پليمر و بعد از آن كه در تماس خاك يا آب قرار مي گيرند به وسيله ميكروب ها حمله مي ود كه در ابتدا نشاسته تجزيه شده و پليمر به اختار اسفنجي تبديل مي شود كه بسيار ضعيف مي گردد. بعد از آن كه نشاسته تجزيه مي شود بافت پليمر به وسيله حمله آنزيمي شروع به تخريب مي كند. هر واكنش آنزيمي باعث قيچي شدن مولكول و كوچكتر شدن پليمر شده تا اين كه كل پليمر تخريب شود.
روش ديگر جهت تخريب ميكروبيولوژيكي پليمرها استفاده از ميكرو ارگانيسم ها در پليمرهاست كه براي هدفي خاص به منظور تخريب مواد پليمري انجام مي گيرد. اين روش بسيار پر هزينه بوده و باعث توقف استفاده از منابع تجديدپذير مي شود. ميكروارگانيسم هاي مورد نظر به منظور تخريب پلاستيك هاي برپايه نفت طراحي شده اند. البته اين روش كمكي به حفظ منابع تجديد ناپذير نمي نمايد تنها از آلودگي محيط زيست جلوگيري مي كند.
ج)تخريب شيميایي
بعضي از پليمرها وقتي در محلول هاي آبي قرار مي گيرند به سرعت تخريب مي شوند. نمونه اي از اين نوع، دیپارت 1 است )نام تجاري دانه هاي پلي وينيل الكل است كه در قالب گيري تزريقي به عنوان فداشونده عمل مي نمايد اين ماده توسط يك شركت انگليسي توليد مي شود( كه به سرعت در آب گرم حل شده و به پلي وينيل الكل و گليسرين تبديل مي ود. مشابه بسياري از پلاستيك هاي تخريب پذير به وسيله نور، در اين پليمر نيز تخريب عامل پليمر بعد و از طريق ميكروبي اتفاق مي افتد. ميكروارگانيسم هاي مناسب به راحتي در مكان هاي تصفيه آب يافت مي شوند. از جمله پليمرهاي زيست تخريب پذير ديگري كه مي توان به آن اشاره كرد نوداکس 2 است. نوداکس قابل تخريب در محيط قليایي بوده و به سرعت تخريب مي شود.
منبع : وب سایت کامپوزیت دانشگاه سمنان
پليمرها و مواد زيست تخريب پذير در مقايسه با پلاستيك هاي موجود نه تنها در فرآيند توليد،انرژي كمتري مصرف مي نمايند بلكه به دليل مواد مصرفي تجديدپذير از اهميت ويژه اي برخوردارند.
از سال 1970 و با وخيم شدن مشكل دفن زباله در سطح جهان، موضوع استفاده از پليمرهاي زيست تخريب پذير مطرح گرديد كه اولين موضوع در خصوص كيسه هاي زباله و مواد يك بار مصرف بود طوري كه 30 درصد از پلاستيك هاي توليدي براي مصارف يك بار مصرف مي باشد وتنها 2 درصد از آن بازيابي مي گردد لذا پليمرهاي زيست تخريب پذيربه عنوان جايگزين مناسب پلاستيكهاي رايج مطرح گرديد.
به طور كلي مي توان پليمرها را به دو گروه عمده زيست تخريب پذيرو غير تخريب پذير تقسيم بندي نمود و پليمرهاي زيست تخريب پذيررا براساس اجزاي تشكيل دهنده، روش تهيه، روش ساخت و يا كاربرد آن ها نيز تقسيم بندي نمود.
پليمرهاي زيست تخريب پذير
پليمرهاي زيست تخريب پذير براسا س اجزاي تشكيل دهنده از نظر خاستگاه طبيعي و غيرطبيعي تقسيم بندي مي گردد که به شرح زیر است.
الف)پليمرهاي زيست تخريب پذير با خاستگاه طبيعي
1- پلي ساكاريدها مانند نشاسته و سلولز
2- پروتئين ها مانند ژلاتين، پروتئين موجود در شير، ابريشم، پشم
3- ليپيدها نظير روغن كرچك و چربي اشباع شده حيواني
4- پلي استرهاي توليد شده از ميكرو ارگانيسم ها يا گياهان مانند پلي هيدروكسي آلكانوآت ها يا پلي هيدروكسي بوتيرات
5- پلي استرهاي ساخته شده برپايه منومر طبيعي نظير پلي لاكتيك اسيد
6- يك گروه از پليمرهاي گوناگون نظير لاستيك طبيعي
ب).پليمرهاي زيست تخريب پذير سنتزي
پليمرهاي زيست تخريب پذير زيادي وجود دارد كه از مواد اوليه پتروشيمي توليد مي شوند و بعضي وقت ها تعدادي از آن ها در محيط اطراف ما يافت مي شوند نظير نخ هاي بخيه كه در پزشكي مصرف مي شوند.
1- پلي استرهاي آليفاتيك نظير پلي گلايكوليك اسيد
2- پلي استرهاي آروماتيك يا تركيب با پلي استرهاي آليفاتيك
3- پلي اولفين هاي اصلاح شده
4- پلي وينيل الكل ها
هر كدام از نمونه هاي بالا داراي خواص ويژه و كاربردهاي بالقوه اي هستند.
روش هاي تخريب پليمرهاي زيست تخريب پذير
پليمرها به روش هاي ميكروبي، نوري و شميایي تخريب مي شوند. هر سه روش تحت عنوان زيست تخريب پذيري تقسيم بندي مي شوند كه محصولات نهایي حاصل از تخريب در طبيعت يافت مي شوند.
الف)تخريب از طريق نور
در اين روش با تابش نور خورشيد پليمر به قطعات كوچك تر تبديل مي گردد. بيشتر تخريب ميكروبي بعد از تخريب نوري شروع مي شود. پلي اولفين ها از آن دسته پليمرهایي هستند كه توسط نور تخريب مي شوند.
روش هاي پيشنهادي جهت تخريب نوري عبارتند از:
1-اضافه كردن افزودني نظير بنزوفنون به داخل ساختار پليمر.
2-اصالح ساختار پليمر با اضافه كردن جاذب اشعه فرابنفش نظير
3-ساخت پليمرهاي حساس به نور
ب)تخريب از طريق ميكروبي
پليمرهایي كه از مواد طبيعي ساخته مي شوند نظير الياف كتان يا نشاسته مستعد به تخريب شدن از طريق مواد بيولوژيك هستند. سرعت تخريب پليمرها در سيستم تخريب بيولوژيكي بستگي به نوع فرمولاسيون و ميكروب مورد نياز براي تخريب دارد. در اين روش با وارد كردن نشاسته به ساختار پليمر و بعد از آن كه در تماس خاك يا آب قرار مي گيرند به وسيله ميكروب ها حمله مي ود كه در ابتدا نشاسته تجزيه شده و پليمر به اختار اسفنجي تبديل مي شود كه بسيار ضعيف مي گردد. بعد از آن كه نشاسته تجزيه مي شود بافت پليمر به وسيله حمله آنزيمي شروع به تخريب مي كند. هر واكنش آنزيمي باعث قيچي شدن مولكول و كوچكتر شدن پليمر شده تا اين كه كل پليمر تخريب شود.
روش ديگر جهت تخريب ميكروبيولوژيكي پليمرها استفاده از ميكرو ارگانيسم ها در پليمرهاست كه براي هدفي خاص به منظور تخريب مواد پليمري انجام مي گيرد. اين روش بسيار پر هزينه بوده و باعث توقف استفاده از منابع تجديدپذير مي شود. ميكروارگانيسم هاي مورد نظر به منظور تخريب پلاستيك هاي برپايه نفت طراحي شده اند. البته اين روش كمكي به حفظ منابع تجديد ناپذير نمي نمايد تنها از آلودگي محيط زيست جلوگيري مي كند.
ج)تخريب شيميایي
بعضي از پليمرها وقتي در محلول هاي آبي قرار مي گيرند به سرعت تخريب مي شوند. نمونه اي از اين نوع، دیپارت 1 است )نام تجاري دانه هاي پلي وينيل الكل است كه در قالب گيري تزريقي به عنوان فداشونده عمل مي نمايد اين ماده توسط يك شركت انگليسي توليد مي شود( كه به سرعت در آب گرم حل شده و به پلي وينيل الكل و گليسرين تبديل مي ود. مشابه بسياري از پلاستيك هاي تخريب پذير به وسيله نور، در اين پليمر نيز تخريب عامل پليمر بعد و از طريق ميكروبي اتفاق مي افتد. ميكروارگانيسم هاي مناسب به راحتي در مكان هاي تصفيه آب يافت مي شوند. از جمله پليمرهاي زيست تخريب پذير ديگري كه مي توان به آن اشاره كرد نوداکس 2 است. نوداکس قابل تخريب در محيط قليایي بوده و به سرعت تخريب مي شود.
منبع : وب سایت کامپوزیت دانشگاه سمنان
