Biolagunev plastik
Biolagunev plast viitab plastitüübile, mis laguneb looduses olevate mikroorganismide, nagu bakterid, hallitusseened (seened) ja vetikad, toimel. Ideaalne biolagunev plast on suurepärase jõudlusega polümeermaterjal, mis võib pärast äraviskamist keskkonna mikroorganismide poolt täielikult laguneda ja lõpuks anorgaaniliseks muutuda, et saada looduses süsinikuringe komponendiks."Paber" on tüüpiline biolagunev materjal, samas kui"sünteetiline plast" on tüüpiline polümeermaterjal. Seetõttu on biolagunevad plastid polümeermaterjalid, millel on nii"paber" ja"sünteetilised plastid" omadused.
Hiina teaduslik nimi
Biolagunev plastik
Klassifikatsioon
Täielikud olendid ja hävitavad olendid
Peamine koostis
Looduslik polümeer, alifaatne polüester jne.
hõlmab peamiselt
PBAT, PLA jne.
Omadused
Teatud biolagunevus teatud keskkonnatingimustes
sisu
1 määratlus
2 klassifikatsioon
3 rakendust
4Arenguajalugu
5 Turu staatus
6 seotud probleemi
7 konkreetset meedet
1 määratlus
Biolagunev plast, tuntud ka kui biolagunev plast, viitab looduses eksisteerivate mikroorganismide toimele looduslikes tingimustes, nagu pinnas ja/või liiv, ja/või spetsiifilistes tingimustes, nagu kompostimistingimused, anaeroobse kääritamise tingimused või vesikultuuri vedelikud. See põhjustab lagunemist ja laguneb lõpuks täielikult süsinikdioksiidiks (CO₂) ja/või metaaniks (CH4), veeks (H2O) ja selles sisalduvate elementide mineraliseeritud anorgaanilisteks sooladeks, samuti uueks biomassplastiks.
2 klassifikatsioon
Tooraineallika järgi võib biolagunevad plastid jagada kahte tüüpi: biopõhised biolagunevad plastid ja naftakeemiapõhised biolagunevad plastid.
Biopõhised biolagunevad plastid võib jagada nelja kategooriasse: esimene kategooria on otse looduslikest materjalidest töödeldud plastid; teine kategooria on polümeerid, mis on saadud mikroobse fermentatsiooni ja keemilise sünteesi käigus; kolmas kategooria on polümeerid, mida otseselt sünteesivad mikroorganismid. Neljas kategooria on biolagunevad plastid, mis saadakse nende materjalide või nende materjalide ja muude keemiliselt sünteesitud biolagunevate plastide segamisel.
Naftakeemiapõhised biolagunevad plastid on plastid, mis on saadud naftakeemia monomeeride polümeriseerimisel keemilise sünteesi teel, nagu PBAT, polübutüleensuktsinaat (PBS), süsinikdioksiidi kopolümeer (PPC) jne. [1]
Tärklisepõhine täielikult biolagunev plast
Tärklisepõhine täielikult biolagunev plast
Biolagunemisprotsessi klassifikatsiooni järgi võib biolagunevad plastid jagada täielikult biolagunevateks plastideks ja destruktiivseteks biolagunevateks plastideks. Hävitavad biolagunevad plastid hõlmavad praegu peamiselt tärklisega modifitseeritud (või täidetud) polüetüleen PE, polüpropüleen PP, polüvinüülkloriid PVC, polüstüreen PS ja nii edasi.
Täielikult biolagunevaid plastmassi valmistatakse peamiselt looduslikest makromolekulidest (nagu tärklis, tselluloos, kitiin) või põllumajandus- ja kõrvalsaadustest mikroobse fermentatsiooni või biolagunevate makromolekulide sünteesi teel, nagu termoplastsed tärkliseplastid, alifaatsed polüestrid ja polüpiimhape, tärklis/polüvinüülalkohol, jne on kõik sellised plastikud.
Tärklisel ja muudel looduslikel ainetel põhinevad biolagunevad plastid hõlmavad praegu peamiselt järgmisi tooteid: polüpiimhape (PLA), polühüdroksüalkanoaat (PHA), tärklisplastid, biotehnilised plastid, bio-üldplastid (polüolefiin ja polükloriid) etüleen).
Erinevate toorainete järgi on levinud biolagunevad plastid vähemalt järgmised:
Polükaprolaktoon (PCL)
Sellel plastil on hea biolagunevus ja selle sulamistemperatuur on 62°C. Seda lagundavad mikroorganismid on optimistlikes või anaeroobsetes tingimustes laialt levinud. Biolaguneva materjalina võib seda segada tärklise ja tselluloosmaterjalidega või polümeriseerida piimhappega.
Polübutüleensuktsinaat (PBS) ja selle kopolümeerid
Erinevate PBS-il põhinevate kõrgmolekulaarsete polüestrite (sulamistemperatuur 114°C) valmistamise tehnoloogia on jõudnud tööstusliku tootmise tasemele. Jaapan' Mitsubishi Chemical Corporation ja Showa Polymer Corporation on alustanud umbes 1000-tonnise mahuga tööstuslikku tootmist.
Hiina Teaduste Akadeemia Füüsika ja Keemia Instituut tegeleb ka polübutüleensuktsinaadi kopolüestri sünteesi uurimisega. Hiina Teaduste Akadeemia Füüsika ja Keemia Instituut on teinud koostööd Shandong Huiying Companyga, et ehitada tootmisliin, mille aastane toodang on 25 000 tonni PBS-i ja selle polümeere, ning Guangdong Jinfa Company on ehitanud tootmisliini aastase toodanguga 1000 tonni. Tsinghua ülikool on Anqing Hexing Chemical Co., Ltd-s ehitanud tootmisliini, mille aastane toodang on 10 000 tonni PBS-i ja selle kopolümeere.
Polüülpiimhape (PLA)
Ameerika Ühendriikide Natureworks on teinud aktiivset ja tõhusat tööd polüpiimhappe tootmisprotsessi täiustamisel ning arendanud polüpiimhappe tootmiseks maisis glükoosi kääritamist, mille aastane tootmisvõimsus on 14 000 tonni. Jaapan'ettevõte UNITIKA on välja töötanud ja tootnud mitmesuguseid tooteid, mille hulgas on Jaapanis Aichi maailmanäitusel laialdaselt kasutusel lõuend, kandikud, lauanõud jne.
Hiinas on Hiinas industrialiseeritud Zhejiang Haisheng Biodegradable Plastics Co., Ltd. (tootmisliiniga 5000 tuhat tonni aastas) ning katsetamisel on Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Jiangsu Jiuding Group jne.
Polühüdroksüalkanoaat (PHA)
Riigid, kes realiseerivad tööstuslikku tootmist välismaal, on peamiselt USA ja Brasiilia. Kodumaiste tootmisüksuste hulka kuuluvad Tianjin Guoyun Biomaterials Co., Ltd. (mahutavus 10 000 tonni aastas), Ningbo Tianan Biomaterials Co., Ltd. (mastaap 2000 tonni aastas) ja Jiangsu Nantian Group Co., Ltd., mis on läbimas katseprojekti katsumused.
Kasutades taastuvatest ressurssidest saadavat biolagunevat plasti, segades omavahel alifaatset polüestrit ja tärklist, on edukalt uuritud ka lagunevate plastide tootmise tehnoloogiat. Euroopa ja Ameerika riikides kasutatakse prügikottide ja muude toodete tootmiseks laialdaselt tärklise ja alifaatse polüestri segusid. Maailma suurim ja enimmüüdud ettevõte on Itaalia firma Novamont, mille kaubanimi on Mater-bi. Ettevõtte' tooteid kasutatakse laialdaselt Euroopas ja Ameerika Ühendriikides.
Kodumaiseid uurimis- ja tootmisüksusi on palju. Nende hulgas on tööstusüksuste hulka kuuluvad Wuhan Huali Technology Co., Ltd. (mahuga 40 000 tonni aastas), Zhejiang Huashengtai Technology Co., Ltd. (8000 tonni aastas) ja Zhejiang Tianhe Ecological Technology Co., Ltd. ( 5000 tonni aastas), Fujian Best Biomaterials Co., Ltd. (mastaap 2000 tonni aastas), Zhaoqing Huafang Degradable Plastic Co., Ltd. (mastaap 5000 tonni aastas) jne.
Alifaatne aromaatne kopolüester
Saksamaal BASF-i toodetud alifaatne aromaatne juhuslik kopolüester (Ecoflex) sisaldab monomeere: adipiinhapet, tereftaalhapet ja 1,4-butaandiooli. Tootmisvõimsus on 140 000 tonni aastas. Samal ajal on välja töötatud polüestri ja tärklise baasil biolagunevad plasttooted.
Polüvinüülalkoholi (PVA) biolagunev plastik
Näiteks Itaalia NOVMANT' MaterBi toote 1990. aastatel lisati tärklisele peamiselt PVA-d, millega saab puhuda kilet ja töödelda ka muid tooteid. Polüvinüülalkoholi materjale tuleb muuta, et neil oleks hea biolagunevus. Pekingi Tehnoloogia- ja Äriülikooli Kergetööstuse Plasti Töötlemise ja Rakenduse Instituut on saavutanud selles osas teatud tulemusi.
Süsinikdioksiidi kopolümeer
Välismaal on kõige varem süsihappegaasi kopolümeere uurinud peamiselt Jaapan ja USA, kuid tööstuslikku tootmist pole toimunud. Sise-Mongoolia Mengxi Group Corporation võtab kasutusele Changchuni rakenduskeemia instituudi tehnoloogia ja on ehitanud seadme, mille aastane toodang on 3000 tonni süsinikdioksiidi/epoksüühendi kopolümeervaiku. Tooteid kasutatakse peamiselt pakendites ja meditsiinilistes materjalides. Hiina Teaduste Akadeemia Guangzhou Keemiainstituudi dr Chen Libani välja töötatud madala molekulmassiga süsinikdioksiidi kopolümeeri tehnoloogia on kasutusele võetud Jiangsu osariigis Taixingis. Ja muud pakendid. Henan Tianguan Group võtab kasutusele Sun Yat-seni ülikooli professori Meng Yuezhongi tehnoloogia ja on ehitanud katsemastaabis süsinikdioksiidi kopolümeeri tootmisliini.
Muud nagu kitiin, polüamiid, polüasparagiinhape, polüsahhariidid, tselluloos jne on väljatöötamisel.
Polü-β-hüdroksübutüraat (PHB)
3000 tonni täielikult biolagunevat plastikut
3000 tonni täielikult biolagunevat plastikut
Globaalsest vaatenurgast on PHB ja PHBV tunnistatud üheks kõige lootustandvamaks biolagunevaks plastiks ning need on ka uued tooted, mida arendatakse. Tehnilise poole piloottootmise maksumus on umbes 40 RMB/kg. Pärast industrialiseerimise tootmist vähendatakse toote maksumust veelgi ja hinnaeelis on ilmne. Eelkõige on tehnilise poole lihtsat tootmisprotsessi ja lihtsaid seadmeid lihtne edendada ja suurtootmist läbi viia.
3 rakendust
Biolagunevat plastikut kasutatakse hea lagunduvuse tõttu peamiselt toidu pehme ja kõva pakkematerjalina, mis on ka praeguses etapis suurim kasutusvaldkond.
Biolagunevate plastide peamised sihtturud on plastpakendikiled, põllumajanduskiled, ühekordsed kilekotid ja ühekordsed plastnõud. Võrreldes traditsiooniliste plastpakendimaterjalidega on uute lagunevate materjalide maksumus veidi kõrgem. Kuid keskkonnakaitsealase teadlikkuse suurenemisega on inimesed valmis keskkonna kaitsmiseks kasutama uusi, kõrgema hinnaga lagunevaid materjale. Suurenenud teadlikkus keskkonnakaitsest on toonud biolagunevate uute materjalide tööstusele tohutuid arenguvõimalusi. Seoses Hiina majanduse arenguga, olümpiamängude, maailmanäituse ja teiste maailma vapustanud suursündmuste eduka korraldamisega, vajadusega kaitsta erinevaid maailma kultuuripärandiid ja rahvuslikke looduskauneid kohti, on plastikust põhjustatud keskkonnareostus kasvanud. muutuvad üha olulisemaks ja kõikide tasandite valitsused on nimetanud valge saaste käsitlemise üheks põhiülesandeks.
Arenenud riigid ja piirkonnad, nagu Euroopa, Ameerika Ühendriigid ja Jaapan, on järjestikku formuleerinud ja välja kuulutanud asjakohaseid seadusi ja määrusi, et piirata mittelagunevate plastide kasutamist selliste meetmete abil nagu osaline keelamine, piiramine, kohustuslik kogumine ja saastemaksude kogumine, ja arendada jõuliselt uusi biolagunevaid materjale, et kaitsta keskkonda, kaitsta mulda. Nende hulgas andis Prantsusmaa 2005. aastal välja poliitika, mille kohaselt peavad kõik kaasaskantavad ühekordsed kilekotid olema pärast 2010. aastat biolagunevad.
Samal ajal on Hiina järjest võtnud kasutusele mitmeid poliitikameetmeid, et julgustada biolagunevate plastide kasutamist ja edendamist. 2004. aastal võttis Rahvuslik Rahvakongress vastu"Taastuvenergia seaduse (eelnõu)" ja"Tahkete jäätmete seadus (läbivaatamine)" soodustada taastuva biomassi energia kasutamist ning lagunevate plastide edendamist ja kasutamist; 2005. aastal toetas riikliku arengu- ja reformikomisjoni dokument nr 40 selgelt biolagunevate plastide kasutamist ja propageerimist; Arengu- ja reformikomisjon käivitas 2006. aastal spetsiaalse fondiprojekti biomassist biolagunevate materjalide arendamise edendamiseks;" Lagunevate plastide&määratlemine, klassifitseerimine, märgistamine ja lagunevusnõuded; rakendati 1. jaanuaril 2007 saadi Euroopa, USA, Jaapani ja teiste riikide vastastikune tunnustamine on hõlbustanud Hiina ettevõtete toodete eksporti.
4Arenguajalugu
Jaapani biolagunevate plastide uurimise assotsiatsiooni andmetel toodeti Jaapanis 2002. aastal biolagunevat plastikut ca 10 000 tonni, 2003. aastal ca 20 000 tonni, 2005. aastal ca 40 000 tonni ning loodetakse jõuda ca 000 000 tonnini. 2010. aastal 200 000 tonnini.
Euroopa Bioplastide Assotsiatsiooni andmetel näitasid 2001. aasta andmed, et biolagunevate toodete tarbimine ELis oli 25 000–30 000 tonni, traditsiooniliste polümeeride tarbimine aga koguni 35 miljonit tonni. Euroopa Bioplastide Assotsiatsioon ennustab, et traditsiooniliste polümeeride tarbimine ulatub 2010. aastal 55 miljoni tonnini, biolagunevate plastide tarbimine aga ulatub selleks ajaks 500 000 kuni 1 miljoni tonnini. Biolagunevad materjalid võivad lõpuks hõivata 10% turuosast. Biolagunevates materjalides moodustab taastuvaid ressursse kasutava tooraine osakaal üle 90%.
Hiina plastide assotsiatsiooni lagunevate plastide kutsekomisjoni statistika järgi oli Hiinas 2003. aastal biolagunevate materjalide tarbimine umbes 15 000 tonni, millest umbes 1000 tonni biolagunevaid polümeere ilma tärkliselisandita. 2005. aastal tegutses biolaguneva plastiga tegelevaid ettevõtteid ligi 30, tootmisvõimsusega 60 000 tonni aastas. Tegelik toodang oli umbes 30 000 tonni. Siseturu nõudlus oli umbes 50 000 tonni, välisimport 10 000 tonni ja eksport 20 000 tonni. Prognoositakse, et 2010. aasta tootmisvõimsus ulatub umbes 250 000 tonnini. Üksikasju vaadake"Foresight China's biolagunevate plastide tööstuse põhjalik uurimine ja investeeringute strateegilise planeerimise aruanne".
Mõned arenenud riigid juhinduvad ka ringmajanduse ideest ja kasutavad biolagunevaid ühekordselt kasutatavaid nõusid. Näiteks Rootsi üritas 1980. aastate lõpus toota kartulist ja maisist valmistatud ühekordseid kiirtoidukarpe ning Lõuna-Korea kehtestas kohustuslike seadustega kleepuvast riisist valmistatud hambaorkide kasutamise. Oota. Euroopa on koostanud standardi EN13432 biolagunevate kompostiplastide&kohta;Nõuded kompostimist soodustavate ja ringlussevõtuks biolagunevate pakkematerjalide katsetamiseks ja lõplikuks hindamiseks" ja muu dekreedi orgaaniliste jäätmete kompostimiskäitluse edendamise kohta sõnastatakse ja valmistatakse aktiivselt. USA valitsus on alates 1996. aastast loonud presidendi Green Chemistry Challenge Awardi, et soodustada biolaguneva plastitööstuse arengut. 1989. aastal keelustas New Yorgi osariik mittebiolagunevate köögiviljakottide kasutamise, subsideeris lagunevat plastmassi tootvaid tootjaid ning nõudis kodanikelt taastuvate ja taastumatute jäätmete eraldamist, vastasel juhul määratakse neile 500 dollari suurune trahv.
Sarnaseid meetmeid on võtnud ka mõned teised riigid: India on kehtestanud seadusandluse, mis keelab plastpakendite kasutamise piimatööstuses; Lõuna-Aafrika seadused on plastikust pakendikottide kasutamise täielikult keelanud. Erinevate riikide seadusandluse arenedes muutuvad uued biolagunevad pakkematerjalid eeldatavasti üha populaarsemaks.
Hiinas on lagunevate plastide mõistmise süvenemisega selle materjali ja selle tööstuse strateegiline roll Hiina' säästvas arengus täielikult realiseeritud. Oodati biolagunevate plastide laialdast kasutamist. Hiina Rahvavabariik'Hiina Vabariik võttis vastu&kvoodi;taastuvenergia seaduse (eelnõu)&kvoodi; ja"Tahkete jäätmete seadus (muudetud)" 2004. aastal, et soodustada taastuva biomassi energia kasutamist ning lagunevate plastide edendamist ja kasutamist. Ka riikliku arengu- ja reformikomisjoni 2005. aasta dokumendis nr 40 on selgelt välja toodud biolagunevate plastide kasutamise ja propageerimise soodustamine. 2006. aastal käivitas riiklik arengu- ja reformikomisjon spetsiaalse fondiprojekti biomassist biolagunevate materjalide arendamise edendamiseks.
5 Turu staatus
2019. aastaks kasvab biolagunevate plastide tööstuse turuväärtus 3,477 miljardi USA dollarini, kusjuures keskmine aastane kasvumäär on 13,01%. Euroopa biolagunevate plastide turg peaks aastatel 2014–2019 kasvama keskmiselt 12% aastas.
Biolagunevad plastid juhatavad sisse kiire arengu perioodi. Kuigi biolagunevate plastide kontseptsiooni on üles tõstetud, pole rakendus suutnud mahtu suurendada.
Biolagunevat plastikut kasutatakse peamiselt pakendamise, kiu, põllumajanduse, survevalu ja muudes valdkondades. Nende hulgas on see pakenditööstuses kõige laialdasemalt kasutatav. 2013. aastal moodustas see umbes 60% koguturust. Nõudlus toidupakendite järele moodustas enam kui 70% biolagunevate plastpakendite turust. ; Survevalurakenduste turg on biolagunevate plastide nõudluse kasvu peamine liikumapanev jõud.
2013. aasta lõpu seisuga on biolagunevate plastide peamised turud Euroopa ja Ameerika Ühendriigid. Statistika kohaselt moodustasid 2013. aastal Euroopa ja Põhja-Ameerika turud vastavalt 54% ja 28% ülemaailmsest biolagunevast plastist.
Euroopa Parlamendi keskkonnakomisjon võttis vastu ühekordselt kasutatavate kergkilekottide kasutamise vähendamise eelnõu. Eelnõuga tehakse ettepanek, et EL-i 28 liikmesriiki peaksid kilekottide kasutamise tõhusaks vähendamiseks järgima kaheastmelist lähenemisviisi, et saavutada eesmärk vähendada üliõhukeste kilekottide kasutamist 2019. aastal 2010. aastaga võrreldes 80%. Eeldatakse, et resolutsioon stimuleerib oluliselt turunõudlust biolagunevate plastide järele ja loob järgmise viie aasta jooksul seotud tootjatele tohutuid kasvuvõimalusi.
6 seotud probleemi
Kuigi lagunevate plastide kohta on palju uuringuid ja aruandeid, ei saa paljusid konkreetseid probleeme lahendada, reklaamimine on äärmiselt keeruline ja väljavaated ei ole optimistlikud. Põhjused on järgmised: esiteks, kuna lagunev kilekott on väikese kandevõimega, ei suuda see vastata klientide nõudmistele rohkema kraami ja korduva kasutamise osas; teiseks on lagunev kilekott hämara ja kollase värvusega ning vähese läbipaistvusega, mis annab inimestele tunde, et see pole piisavalt puhas ja inetu. Ärge muretsege selle kasutamise pärast. kolmandaks on hind liiga kõrge, kuna kaupmees annab selle tasuta ära, seega on hind vastuvõetamatu.
Teine näide on EPS-i kiirtoidu lõunakarpide keskkonnasaaste probleemi lahendamine. Proovige selle asemel kasutada paberist lõunasöögikarpe või biolagunevast plastikust lõunakarpe. Seda on aga äärmiselt raske reklaamida järgmistel põhjustel: Esiteks, EPS