Okolju prijazne plastike

Okolju prijazna plastika: inovacije materialov za trajnostni razvoj

Okolju prijazna plastika je nova vrsta materiala, razvita na osnovi tradicionalne plastike, katere cilj je zmanjšati negativne vplive na okolje in doseči recikliranje virov. Postala je pomembna rešitev za reševanje problema onesnaževanja z izboljševanjem materialov, proizvodnih procesov ali sistemov recikliranja za zmanjšanje tveganj onesnaževanja, hkrati pa ohranjanje praktičnosti plastike.

1. Razvrstitev in značilnosti okolju prijaznih plastik

Okolju prijazne plastike lahko glede na njihove okoljske značilnosti razdelimo v tri kategorije: biorazgradljive plastike, reciklirane plastike in bioplastike, pri čemer ima vsaka edinstvene lastnosti in scenarije uporabe.

razgradljiva plastika

Razgradljivo plastiko lahko mikroorganizmi v naravnem okolju, kot so zemlja, morska voda in pogoji kompostiranja, razgradijo na ogljikov dioksid, vodo in neškodljive snovi, s čimer se izognemo dolgoročnemu onesnaženju.

Polilaktična kislina (PLA): Narejena je iz rastlinskega škroba, kot sta koruza in sladkorni trs, ima visoko prosojnost in mehanske lastnosti, podobne tradicionalnim plastikom. Primerna je za embalažne folije, posodo za enkratno uporabo itd., vendar je njena toplotna odpornost slaba (običajno ne presega 60 ℃).

Polibutilen adipat/polibutilen tereftalat (PBAT): Ima dobro prožnost in lahko izboljša krhkost, če ga zmešamo s PLA. Pogosto se uporablja v kmetijski foliji, vrečah za smeti itd. V pogojih kompostiranja se lahko popolnoma razgradi v 3–6 mesecih.

Polihidroksialkanoati (PHA): proizvedeni z mikrobno fermentacijo, z odlično biokompatibilnostjo, se lahko uporabljajo na medicinskem področju (kot so kirurški šivalni materiali) in se lahko razgradijo tudi v morskem okolju, primerni za embalažo, povezano z morjem.

reciklirana plastika

Reciklirana plastika se proizvaja z recikliranjem odpadne plastike s čiščenjem, drobljenjem, taljenjem in preoblikovanjem, s čimer se doseže recikliranje virov in zmanjša poraba surove nafte.

Fizično reciklirana plastika: Neposredna predelava odpadne plastike, ki ima nekoliko nižjo učinkovitost kot deviška plastika, se lahko uporabi za izdelavo smetnjakov, tkanin iz recikliranih vlaken itd.

Kemično reciklirana plastika: S kemično depolimerizacijo plastike v monomere jo je mogoče ponovno polimerizirati in imeti lastnosti, podobne surovinam. Primerna je za scenarije z velikim povpraševanjem, kot je embalaža za živila, reciklirane PET plastenke pa se pogosto uporabljajo v embalaži za pijače.

Biološka plastika

Bioplastika je narejena iz obnovljive biomase, kot so škrob, rastlinska olja in slama, kar zmanjšuje odvisnost od fosilnih virov in je delno biorazgradljiva.

Plastika na osnovi škroba: Nizka cena, enostavna za obdelavo, pogosto mešana z drugimi materiali za izdelavo embalažnih materialov, vendar ima slabo vodoodpornost.

PE/PET na biološki osnovi: Izdelan iz etilena ali tereftalne kisline, proizvedene s fermentacijo biomase, z zmogljivostjo, ki je skladna s tradicionalnim PE/PET, in možnostjo recikliranja, kar zmanjšuje emisije ogljika.

2. Proizvodni proces in tehnološki preboji okolju prijaznih plastik

Proizvodnja okolju prijazne plastike se osredotoča na ozelenitev in nizko ogljičnost, zmanjšanje porabe energije in emisij onesnaževal med pridobivanjem in predelavo surovin.

Inovacije surovin

Razgradljiva plastika in bioplastika se lahko osvobodita odvisnosti od surove nafte in izkoristita ogljikove vire, shranjene s fotosintezo rastlin. Na primer, proizvodnja PLA uporablja koruzni škrob kot surovino, ki se fermentira in pretvori v mlečno kislino, nato pa se polimerizira v polimerne materiale. Celoten postopek zmanjša emisije ogljika za 30–50 % v primerjavi s tradicionalno plastiko.

Reciklirana plastika doseže natančno ločevanje različnih vrst plastike z učinkovitimi tehnikami sortiranja, kot je prepoznavanje z infrardečo spektroskopijo, kar zagotavlja visokokakovostne surovine za nadaljnjo predelavo recikliranja in preprečuje nečistoče, ki vplivajo na delovanje izdelka.

Optimizacija procesov

Tehnologija encimske katalize se pogosto uporablja pri sintezi biorazgradljivih plastik, na primer z uporabo lipaze za kataliziranje polimerizacijske reakcije PBAT, kar zmanjšuje reakcijsko temperaturo in porabo energije ter zmanjšuje uporabo kemičnih katalizatorjev.

V procesu kemijske regeneracije se uporabljajo zelena topila in katalizatorji, kot je uporaba tehnologije superkritične vode pri depolimerizaciji PET, ki ne zahteva organskih topil in ima večjo učinkovitost reakcije ter izboljšano čistost produkta.

3. Scenariji uporabe okolju prijaznih plastik

Okolju prijazna plastika je prodrla v številna področja, kot so embalaža, kmetijstvo, vsakodnevne potrebščine in zdravstvo, ter postopoma nadomestila tradicionalno plastiko.

Področje embalaže: Biorazgradljive plastične vrečke in škatle za obroke so priljubljene pri dostavi hrane in supermarketih; plastenke iz biorazgradljive plastike se uporabljajo za pakiranje pijač in kozmetike, reciklirane plastične folije pa za ekspresno pakiranje.

V kmetijstvu biorazgradljiva kmetijska folija rešuje problem tradicionalnih ostankov folije, saj se po žetvi samodejno razgradi in preprečuje zbijanje tal; vrečke z biološkimi gnojili se lahko razgradijo ob stiku z zemljo, kar zmanjša količino odpadkov.

Dnevne potrebščine: vrečke za smeti na osnovi škroba, posoda za enkratno uporabo iz PLA, oblačila iz bioloških vlaken itd., ki uravnotežijo praktičnost in prijaznost do okolja.

Na medicinskem področju lahko šivalni materiali iz PHA po celjenju rane absorbirajo človeško telo, ne da bi bil potreben sekundarni kirurški poseg za njihovo odstranitev; razgradljivi nosilci zdravil lahko natančno sproščajo zdravila in jih naravno razgradijo.

4. Izzivi in ​​prihodnji trendi

Kljub hitremu razvoju okolju prijaznih plastik se te še vedno soočajo s številnimi izzivi:

Stroški: Proizvodni proces biološko razgradljive plastike in kemično reciklirane plastike je zapleten, z višjimi stroški kot pri tradicionalni plastiki, kar omejuje njihovo uporabo v velikem obsegu.

Omejitve delovanja: Nekatere biorazgradljive plastike imajo pomanjkljivosti v temperaturni odpornosti, vodoodpornosti in mehanskih lastnostih, na primer PLA, ki je nagnjen k deformacijam pri visokih temperaturah in ga je težko uporabljati za shranjevanje toplih napitkov.

Nepopoln sistem recikliranja: Mešanje biorazgradljive plastike s tradicionalno plastiko lahko vpliva na učinkovitost recikliranja, potrošniki pa ne razumejo dovolj klasifikacije različnih okolju prijaznih plastik, kar vodi do večjih težav pri recikliranju.

V prihodnosti se bodo okolju prijazne plastike razvijale v smeri visoke zmogljivosti, nizkih stroškov in varstva okolja v celotnem življenjskem ciklu:

Mešanje materialov: Z uporabo tehnik mešanja in kopolimerizacije za izboljšanje napak posameznega materiala, kot sta kompozit PLA in PBAT, ima ta tako dobro trdnost kot prožnost.

Inteligentna razgradnja: Razvoj okolju prijazne biorazgradljive plastike, ki se razgradi le pri določenih pogojih vlažnosti in temperature (na primer v tleh) ter ohranja stabilnost med skladiščenjem in uporabo.

Sistem recikliranja z zaprto zanko: Združevanje tehnologije veriženja blokov za doseganje sledljivosti plastike v celotnem življenjskem ciklu, beleženje celotnega procesa od proizvodnje, porabe do recikliranja in regeneracije, izboljšanje učinkovitosti in preglednosti recikliranja ter spodbujanje krožnega modela proizvodnje, porabe, regeneracije in regeneracije.

Razvoj okolju prijazne plastike ni le inovacija v tehnologiji materialov, temveč zahteva tudi podporo politik (kot so odredbe o omejevanju plastike, politike subvencij), skupna prizadevanja za udeležbo podjetij in ozaveščanje potrošnikov. Z napredkom tehnologije in izboljšanjem industrijske verige bodo okolju prijazne plastike postale ključni material za doseganje cilja dvojne ogljične remisije in trajnostnega razvoja, ki bo spodbujal preobrazbo človeške družbe v zeleni in nizkoogljični model.