Biorazgradljiva plastika
Biorazgradljiva plastika se nanaša na vrsto plastike, ki se razgradi zaradi delovanja mikroorganizmov v naravi, kot so bakterije, plesni (glive) in alge. Idealna biološko razgradljiva plastika je polimerni material, ki ima odlične zmogljivosti, ki ga mikroorganizmi iz okolja lahko popolnoma razgradijo po zavrženju in je končno anorganiziran, da postane sestavni del cikla ogljika v naravi."Papir" je tipičen biološko razgradljiv material, medtem ko"sintetična plastika" je tipičen polimerni material. Zato so biorazgradljive plastike polimerni materiali z obema"papirjem" in"sintetična plastika" lastnosti.
Kitajsko znanstveno ime
Biorazgradljiva plastika
Razvrstitev
Popolna bitja in uničujoča bitja
Glavna sestava
Naravni polimer, alifatski poliester itd.
v glavnem vključuje
PBAT, PLA itd.
Značilnosti
Imajo določeno biološko razgradljivost v posebnih okoljskih pogojih
vsebine
1 definicija
2 razvrstitev
3 aplikacije
4 Zgodovina razvoja
5 Tržni status
6 povezanih vprašanj
7 posebnih ukrepov
1 definicija
Biorazgradljiva plastika, znana tudi kot biološko razgradljiva plastika, se nanaša na delovanje mikroorganizmov, ki obstajajo v naravi v naravnih razmerah, kot sta tla in/ali pesek, in/ali specifičnih razmerah, kot so pogoji kompostiranja, pogoji anaerobne prebave ali vodne tekočine za kulturo. Povzroča razgradnjo in na koncu popolnoma razgradi v ogljikov dioksid (CO₂) ali/in metan (CH4), vodo (H2O) in mineralizirane anorganske soli elementov, ki jih vsebuje, ter novo plastiko iz biomase.
2 razvrstitev
Glede na vir surovin lahko biološko razgradljivo plastiko razdelimo na dve vrsti: biološko razgradljivo plastiko in biorazgradljivo plastiko na petrokemični osnovi.
Biorazgradljivo plastiko na biološki osnovi lahko razdelimo v štiri kategorije: prva kategorija je plastika, neposredno predelana iz naravnih materialov; druga kategorija so polimeri, pridobljeni s sodelovanjem mikrobne fermentacije in kemične sinteze; tretja kategorija so polimeri, ki jih neposredno sintetizirajo mikroorganizmi. Četrta kategorija je biološko razgradljiva plastika, pridobljena z mešanjem teh materialov ali teh materialov in druge kemično sintetizirane biološko razgradljive plastike.
Biorazgradljiva plastika na osnovi petrokemične snovi se nanaša na plastiko, pridobljeno s polimerizacijo petrokemičnih monomerov s kemično sintezo, kot so PBAT, polibutilen sukcinat (PBS), kopolimer ogljikovega dioksida (PPC) itd. [1]
Popolnoma biološko razgradljiva plastika na osnovi škroba
Popolnoma biološko razgradljiva plastika na osnovi škroba
Glede na klasifikacijo procesov biološke razgradnje lahko biološko razgradljivo plastiko razdelimo na popolnoma biološko razgradljivo plastiko in uničujočo biološko razgradljivo plastiko. Destruktivna biorazgradljiva plastika trenutno večinoma vključuje škrobno modificiran (ali polnjen) polietilen PE, polipropilen PP, polivinilklorid PVC, polistiren PS in tako naprej.
Popolnoma biološko razgradljiva plastika je večinoma izdelana iz naravnih makromolekul (kot so škrob, celuloza, hitin) ali kmetijskih in stranskih proizvodov z mikrobno fermentacijo ali sintezo biološko razgradljivih makromolekul, kot so termoplastična škrobna plastika, alifatski poliestri in škrobni polimlečni alkohol, polimlečni alkohol itd. so vse take plastike.
Biorazgradljiva plastika na osnovi škroba in drugih naravnih snovi trenutno vključuje predvsem naslednje izdelke: polimlečna kislina (PLA), polihidroksialkanoat (PHA), škrobna plastika, plastika za bioinženiring, bio-splošna plastika (poliolefin in poliklorid) etilen).
Glede na različne surovine obstajajo vsaj naslednje vrste običajne biološko razgradljive plastike:
polikaprolakton (PCL)
Ta plastika ima dobro biološko razgradljivost in njeno tališče je 62°C. Mikroorganizmi, ki ga razgrajujejo, so v optimističnih ali anaerobnih pogojih zelo razširjeni. Kot biološko razgradljiv material se lahko meša s škrobom in celuloznimi materiali ali polimerizira z mlečno kislino.
Polibutilen sukcinat (PBS) in njegovi kopolimeri
Tehnologija izdelave različnih visokomolekularnih poliestrov na osnovi PBS (tališče 114°C) je dosegla raven industrijske proizvodnje. Japonski' Mitsubishi Chemical Corporation in Showa Polymer Corporation sta začela industrijsko proizvodnjo v obsegu približno 1000 ton.
Inštitut za fiziko in kemijo Kitajske akademije znanosti izvaja tudi raziskave o sintezi polibutilen sukcinat kopoliestra. Inštitut za fiziko in kemijo Kitajske akademije znanosti je sodeloval s podjetjem Shandong Huiying Company pri izgradnji proizvodne linije z letno proizvodnjo 25.000 ton PBS in njegovih polimerov, Guangdong Jinfa Company pa je zgradila proizvodno linijo z letno proizvodnjo 1000 ton. Univerza Tsinghua je zgradila proizvodno linijo z letno proizvodnjo 10.000 ton PBS in njegovih kopolimerov v Anqing Hexing Chemical Co., Ltd.
Polimlečna kislina (PLA)
Natureworks of the United States je aktivno in učinkovito delal pri izboljšanju proizvodnega procesa polimlečne kisline in razvil fermentacijo glukoze v koruzi za proizvodnjo polimlečne kisline z letno proizvodno zmogljivostjo 14.000 ton. Japonsko podjetje UNITIKA' je razvilo in izdelalo številne vrste izdelkov, med katerimi se na Aichi World Expo na Japonskem pogosto uporabljajo platno, pladnji, namizni pribor itd.
Na Kitajskem je podjetje Zhejiang Haisheng Biodegradable Plastics Co., Ltd. (s proizvodno linijo 5.000 tisoč ton/leto) industrializirano na Kitajskem, Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Jiangsu Jiuding Group itd.
polihidroksialkanoat (PHA)
Države, ki realizirajo industrializirano proizvodnjo v tujini, so predvsem ZDA in Brazilija. Domače proizvodne enote vključujejo Tianjin Guoyun Biomaterials Co., Ltd. (10.000 ton/leto), Ningbo Tianan Biomaterials Co., Ltd. (2.000 ton/leto) in Jiangsu Nantian Group Co., Ltd., ki je v pilotni fazi poskusi.
Z uporabo biološko razgradljive plastike, pridobljene iz obnovljivih virov, z mešanjem alifatskega poliestra in škroba skupaj, je bila uspešno preučena tudi tehnologija za proizvodnjo razgradljive plastike. V evropskih in ameriških državah se mešanice škroba in alifatskega poliestra pogosto uporabljajo za proizvodnjo vrečk za smeti in drugih izdelkov. Največje in najbolje prodajano podjetje na svetu je italijansko podjetje Novamont, katerega trgovsko ime je Mater-bi. Izdelki podjetja' se pogosto uporabljajo v Evropi in Združenih državah.
Obstaja veliko domačih raziskovalnih in proizvodnih enot. Med njimi so industrializirane enote Wuhan Huali Technology Co., Ltd. (z obsegom 40.000 ton/leto), Zhejiang Huashengtai Technology Co., Ltd. (8.000 ton/leto) in Zhejiang Tianhe Ecological Technology Co., Ltd. . (5.000 ton/leto), Fujian Best Biomaterials Co., Ltd. (skala 2.000 ton/leto), Zhaoqing Huafang Degradable Plastic Co., Ltd. (skala 5.000 ton/leto) itd.
Alifatski aromatski kopoliester
Alifatski aromatski naključni kopoliester (Ecoflex), ki ga proizvaja BASF v Nemčiji, ima monomere: adipinsko kislino, tereftalno kislino in 1,4-butandiol. Proizvodna zmogljivost je 140.000 ton/leto. Hkrati so bili razviti biološko razgradljivi plastični izdelki na osnovi poliestra in škroba.
Biološko razgradljiva plastika iz polivinilalkohola (PVA).
Na primer, v devetdesetih letih prejšnjega stoletja so v izdelku MaterBi italijanskega NOVMANT' škrobu v glavnem dodajali PVA, ki lahko razpihuje film in lahko obdeluje tudi druge izdelke. Materiale iz polivinilalkohola je treba spremeniti, da imajo dobro biološko razgradljivost. Inštitut za predelavo in uporabo plastike v lahki industriji Pekinške tehnološke in poslovne univerze je na tem področju dosegel določene rezultate.
Kopolimer ogljikovega dioksida
V tujini sta prvi državi, ki sta preučevali kopolimere ogljikovega dioksida, večinoma Japonska in Združene države, vendar industrijske proizvodnje ni bilo. Inner Mongolia Mengxi Group Corporation je sprejela tehnologijo Changchun Institute of Applied Chemistry in je izdelala napravo z letno proizvodnjo 3000 ton kopolimerne smole ogljikovega dioksida/epoksidne spojine. Izdelki se uporabljajo predvsem v embalaži in medicinskih materialih. Tehnologija kopolimera ogljikovega dioksida z nizko molekulsko maso, ki jo je razvil dr. Chen Liban s Kemijskega inštituta Guangzhou, Kitajska akademija znanosti, je bila dana v proizvodnjo v Taixingu v Jiangsu. In druga embalaža. Henan Tianguan Group je sprejela tehnologijo profesorja Menga Yuezhonga z univerze Sun Yat-sen in zgradila pilotno linijo za proizvodnjo kopolimerov ogljikovega dioksida.
Drugi, kot so hitin, poliamid, poliasparaginska kislina, polisaharidi, celuloza itd., so v razvoju.
Poli-β-hidroksibutirat (PHB)
3000 ton popolnoma biološko razgradljive plastike
3000 ton popolnoma biološko razgradljive plastike
Z globalnega vidika sta PHB in PHBV priznana kot ena najbolj obetavnih biološko razgradljivih plastik in sta tudi nova izdelka v razvoju. Stroški pilotne proizvodnje tehnične strani znašajo približno 40 RMB/kg. Po uvedbi industrializacije v proizvodnjo se bodo stroški izdelka še dodatno znižali, cenovna prednost pa je očitna. Zlasti preprost proizvodni proces s tehnične strani in preprosta oprema je enostavno spodbujati in izvajati obsežno proizvodnjo.
3 aplikacije
Zaradi dobre razgradljivosti se biorazgradljiva plastika uporablja predvsem kot mehka in trda embalaža za živila, kar je v tej fazi tudi največje področje uporabe.
Glavni ciljni trgi za biološko razgradljivo plastiko so plastične folije za embalažo, kmetijske folije, plastične vrečke za enkratno uporabo in plastična posoda za enkratno uporabo. V primerjavi s tradicionalno plastično embalažo so stroški novih razgradljivih materialov nekoliko višji. Z vse večjo ozaveščenostjo o varovanju okolja pa so ljudje za varovanje okolja pripravljeni uporabljati nove razgradljive materiale z višjimi cenami. Povečana ozaveščenost o varstvu okolja je prinesla velike razvojne priložnosti za industrijo novih biološko razgradljivih materialov. Z razvojem kitajskega gospodarstva, uspešnim gostovanjem olimpijskih iger, svetovne razstave in drugih obsežnih dogodkov, ki so šokirali svet, potrebe po zaščiti različne svetovne kulturne dediščine in nacionalnih razglednih točk, se je onesnaževanje okolja, ki ga povzroča plastika, povečalo. postajajo vse pomembnejši, vlade na vseh ravneh pa so obravnavanje belega onesnaženja navedle kot eno ključnih nalog.
Razvite države in regije, kot so Evropa, Združene države in Japonska, so zaporedoma oblikovale in razglasile ustrezne zakone in predpise za omejevanje uporabe nerazgradljive plastike z ukrepi, kot so delna prepoved, omejitev, obvezno pobiranje in pobiranje davkov na onesnaževanje, in močno razvijati nove biološko razgradljive materiale za zaščito okolja, Zaščita tal. Med njimi je Francija leta 2005 izdala politiko, da morajo biti vse plastične vrečke za enkratno uporabo, ki jih je mogoče prenašati, po letu 2010 biološko razgradljive.
Hkrati je Kitajska zaporedno uvedla številne politike za spodbujanje uporabe in promocije biološko razgradljive plastike. Leta 2004 je nacionalni ljudski kongres sprejel"Zakon o obnovljivi energiji (osnutek)" in"Zakon o trdnih odpadkih (revizija)" spodbujati uporabo energije iz obnovljive biomase ter spodbujanje in uporabo razgradljive plastike; leta 2005 je dokument Nacionalne komisije za razvoj in reforme št. 40 jasno spodbujal uporabo in promocijo biološko razgradljive plastike; Leta 2006 je Državna komisija za razvoj in reforme začela projekt posebnega sklada za spodbujanje razvoja biorazgradljivih materialov iz biomase;"Opredelitev, razvrščanje, označevanje in razgradljivost zahtev za razgradljivo plastiko" izvedeno 1. januarja 2007 so bili pridobljeni Vzajemno priznanje Evrope, ZDA, Japonske in drugih držav je olajšalo izvoz izdelkov kitajskim podjetjem.
4 Zgodovina razvoja
Po podatkih Japonskega združenja za raziskave biorazgradljive plastike je bila proizvodnja biološko razgradljive plastike na Japonskem leta 2002 približno 10.000 ton, leta 2003 okoli 20.000 ton, leta 2005 okoli 40.000 ton in naj bi dosegla približno 100,000 ton. na 200.000 ton leta 2010.
Po podatkih Evropskega združenja za bioplastiko so številke iz leta 2001 pokazale, da je bila poraba biološko razgradljivih izdelkov v EU od 25.000 do 30.000 ton, medtem ko je poraba tradicionalnih polimerov znašala kar 35 milijonov ton. Evropsko združenje za bioplastiko napoveduje, da bo poraba tradicionalnih polimerov leta 2010 dosegla 55 milijonov ton, medtem ko bo poraba biološko razgradljive plastike do takrat dosegla 500.000 do milijon ton. Biorazgradljivi materiali lahko sčasoma zavzamejo 10 % tržnega deleža. Pri biološko razgradljivih materialih bo delež surovin, ki uporabljajo obnovljive vire, znašal več kot 90 %.
Po statističnih podatkih Strokovnega odbora za razgradljivo plastiko Kitajskega združenja za plastiko je bila poraba biološko razgradljivih materialov na Kitajskem leta 2003 približno 15.000 ton, od tega približno 1.000 ton biološko razgradljivih polimerov brez dodanega škroba. Leta 2005 se je z biorazgradljivo plastiko ukvarjalo okoli 30 podjetij s proizvodno zmogljivostjo 60.000 ton na leto. Dejanska proizvodnja je bila približno 30.000 ton. Povpraševanje na domačem trgu je bilo približno 50.000 ton, tujega uvoza je bilo 10.000 ton, izvoza pa 20.000 ton. Ocenjuje se, da bo proizvodna zmogljivost v letu 2010 dosegla okoli 250.000 ton. Za podrobnosti si oglejte poročilo o poglobljeni preiskavi in analizi strateškega načrtovanja naložb Foresight China' v industriji biorazgradljive plastike".
Nekatere razvite države vodijo tudi idejo krožnega gospodarstva in uporabljajo biološko razgradljive pripomočke za enkratno uporabo. Na primer, Švedska je v poznih osemdesetih letih prejšnjega stoletja poskušala izdelati škatle za hitro hrano za enkratno uporabo iz krompirja in koruze, Južna Koreja pa je obvezna zakonodaja za uporabo zobotrebcev iz lepljivega riža. Počakaj. Evropa je oblikovala standard EN13432 za biološko razgradljivo kompostno plastiko"Zahteve za testiranje in končno oceno embalažnih materialov, ki prispevajo k kompostiranju in biorazgradnji za recikliranje", in drugi odlok o spodbujanju obdelave organskih odpadkov s kompostiranjem se aktivno oblikuje in pripravlja. Vlada ZDA je od leta 1996 ustanovila nagrado Presidential Green Chemistry Challenge Award, da bi spodbudila razvoj biološko razgradljive plastične industrije. Leta 1989 je zvezna država New York prepovedala uporabo biološko nerazgradljivih zelenjavnih vrečk, subvencionirala proizvajalce, ki proizvajajo razgradljivo plastiko, ter od državljanov zahtevala, da ločujejo obnovljive in neobnovljive odpadke, sicer bi jih kaznovali s 500 $.
Podobne ukrepe so sprejele tudi nekatere druge države: Indija je z zakonodajo prepovedala uporabo plastične embalaže v mlečni industriji; Južnoafriški zakoni so popolnoma prepovedali uporabo plastičnih vrečk za embalažo. Z razvojem zakonodaje v različnih državah se pričakuje, da bodo novi biološko razgradljivi embalažni materiali postajali vse bolj priljubljeni.
Na Kitajskem se je s poglabljanjem razumevanja razgradljive plastike v celoti uresničila strateška vloga tega materiala in njegove industrije pri trajnostnem razvoju Kitajske'. Pričakovana je bila široka uporaba biološko razgradljive plastike. Kitajska ljudska&Republika Kitajska #39; je sprejela"Zakon o obnovljivi energiji (osnutek)" in"Zakon o trdnih odpadkih (revidiran)" leta 2004 za spodbujanje uporabe energije iz obnovljive biomase ter promocijo in uporabo razgradljive plastike. V dokumentu Nacionalne komisije za razvoj in reforme št. 40 iz leta 2005 je tudi jasno, da se spodbuja uporaba in promocija biološko razgradljive plastike. Leta 2006 je Nacionalna komisija za razvoj in reforme začela projekt posebnega sklada za spodbujanje razvoja biomaso razgradljivih materialov.
5 Tržni status
Do leta 2019 bo tržna vrednost industrije biorazgradljive plastike narasla na 3,477 milijarde USD s povprečno letno stopnjo rasti 13,01%. Evropski trg biološko razgradljive plastike naj bi od leta 2014 do 2019 rasel s povprečno letno stopnjo rasti 12 %.
Biorazgradljiva plastika uvaja obdobje hitrega razvoja. Čeprav je bil koncept biološko razgradljive plastike razširjen, aplikacija ni mogla povečati obsega.
Biorazgradljiva plastika se uporablja predvsem v embalaži, vlaknih, kmetijstvu, brizganju in drugih področjih. Med njimi se najbolj uporablja v embalažni industriji. Leta 2013 je predstavljal približno 60 % celotnega trga. Povpraševanje po embalaži za živila je predstavljalo več kot 70 % trga biološko razgradljive plastične embalaže. ; Trg aplikacij za brizganje je glavna gonilna sila za rast povpraševanja po biološko razgradljivi plastiki.
Od konca leta 2013 sta Evropa in ZDA glavna trga za biološko razgradljivo plastiko. Po statističnih podatkih sta leta 2013 evropski in severnoameriški trg predstavljala 54 % oziroma 28 % svetovne biološko razgradljive plastike.
Odbor za okolje Evropskega parlamenta je sprejel osnutek o zmanjšanju uporabe lahkih plastičnih vrečk za enkratno uporabo. Osnutek predlaga, naj 28 držav članic EU upošteva dvostopenjski pristop za učinkovito zmanjšanje uporabe plastičnih vrečk, da bi dosegli cilj zmanjšanja uporabe ultra tankih plastičnih vrečk za 80 % v letu 2019 v primerjavi z letom 2010. To Pričakuje se, da bo reševanje močno spodbudilo tržno povpraševanje po biološko razgradljivi plastiki in naj bi v naslednjih petih letih ustvarilo velike priložnosti za rast za povezane proizvajalce.
6 povezanih vprašanj
Čeprav obstaja veliko študij in poročil o razgradljivi plastiki, veliko specifičnih problemov ni mogoče rešiti, promocija je izjemno težka, obeti pa niso optimistični. Razlogi so: prvič, ker ima razgradljiva plastična vrečka nizko nosilnost, ne more izpolniti zahtev kupcev po več stvari in večkratni uporabi; drugič, razgradljiva plastična vrečka je temne in rumene barve ter nizke prosojnosti, kar daje ljudem občutek, da ni dovolj čista in grda. Ne skrbite, da bi jo uporabljali; tretjič, cena je previsoka, ker jo trgovec odda brezplačno, zato je strošek nesprejemljiv.
Drug primer je reševanje problema onesnaževanja okolja EPS zabojev za hitro hrano. Namesto tega poskusite uporabiti papirnate škatle za kosilo ali biološko razgradljive plastične škatle za kosilo. Vendar je izjemno težko promovirati zaradi naslednjih razlogov: Prvič, EPS