Утилизация полимерной тары и упаковки. Клинков А.С - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Получаемая пленка обладает степенью прозрачности, ранжируемой от полупрозрачной до прозрачной. Про-
цесс биоразложения упаковки происходит в течение 60 дней при контакте с бактериями и грибками. Предполагае-
мая рыночная ниша – мешки для мусора, упаковка пищевых продуктов, одноразовая посуда.
Биоразлагаемые материалы немецкой компании ВАSF марки СОРЕ и Ecoflex обладают технологическими
свойствами, аналогичными полиэтиленунизкой плотности (LDPE). Пленки Ecoflex имеют высокие характеристики
сопротивления проколу и водонепроницаемости. При этом, в отличие от полиэтиленовой, они воздухопроницаемы.
Ряд компаний предлагают материалы, в которых параметры биоразложения можно регулировать в диапазоне
от 60 дней до 5 лет.
Предполагаемая сфера применения – двуосноориентированные упаковочные пленки, жесткие контейнеры и
даже покрытия. Компания утверждает, что упаковка из PLA-полимера способна полностью разлагаться в течение
45 дней при условии создания соответствующей структуры компостирования.
В ответ компания приводит парадоксальные цифры. Оказывается, в пищу идет лишь 1 % зерновых, произво-
димых в мире. Около половины всего урожая используется в качестве корма для животных. Еще 10 % идет на изго-
товление сахара и сахарозаменителей. «Производить биоразлагаемые материалы не означает в прямом смысле сло-
ва брать хлеб с чужого стола», – утверждает Пат Грубер, представитель Cargill Dow. – Европа, США выращивают
огромные количества пшеницы, не предназначенные для пищи. Мы же можем использовать даже стебли кукуруз-
ных растений в качестве сырья. Голод – очень сложная комплексная проблема. Скорее, это политический вопрос,
нежели технологический. Его решение выходит за рамки усилий по созданию биополимеров». Сфера применения
возобновляемых ресурсов гораздо шире, чем индустрия пластмасс. На производство пластиков уходит менее 1 % от
мировой добычи нефти.
Вне зависимости от того, будут ли в ближайшее время истощены мировые запасы нефти, биодеграданты при-
влекут к себе еще больше внимания. Уже сейчас цены на нефть и природный газ и их поставки крайне нестабиль-
ны. Один этот фактор побуждает производителей искать альтернативное сырье для производства полимеров. Сырье
же растительное, природное, легко подвергающееся разложению, – лучший выход. А технические характеристики
биодеградантов на данный момент не уступают их «нефтяным» аналогам.
Термин «biodegradable polymer» стал неотъемлемой частью «зеленого словаря» сравнительно недавно. Перво-
начально усилия исследователей в области синтеза полимеров были направлены на создание материалов, отличаю-
щихся исключительно высокой стойкостью к воздействию факторов» окружающей среды. Угроза нарушения био-
сферного равновесия на планете полимерными отходами показала всю сложность проблемы использования полиме-
ров, инертных к окружающей среде и способных сохранять присущие им свойства неизменными в течение длитель-
ного времени.
На современном этапе развития общества возник новый подход к разработке полимерных материалов, диа-
метрально противоположный традиционному. Он имеет целью получение полимеров, которые сохраняют эксплуа-
тационные характеристики только в течение периода потребления, а затем претерпевают физико-химические и
биологические превращения под действием факторов окружающей среды и легко включаются в процессы метабо-
лизма природных биосистем. Способность полимеров разлагаться и усваиваться микроорганизмами зависит от ряда
их структурных характеристик. Наиболее важными являются химическая природа полимера, молекулярная масса,
разветвленность макроцепи (наличие и природа боковых групп), надмолекулярная структура.
Природные и синтетические полимеры, содержащие связи, которые легко подвергаются гидролизу, обладают
высокой способностью к биодеструкции. Присутствие заместителей в полимерной цепи часто способствует повы-
шению биодеструктируемости. Последняя зависит также от степени замещения цепи и длины ее участков между
функциональными группами, гибкости макромолекул.
Важным фактором, который определяет стойкость полимера к биоразложению, является величина его моле-
кул. В то время как мономеры или олигомеры могут быть поражены микроорганизмами и служат для них источни-
ком углерода, полимеры с большой молекулярной массой являются стойкими к действию микроорганизмов. Биоде-
струкцию большинства технических полимеров, как правило, инициируют процессами небиологического характера
(термическое и фотоокисление, термолиз, механическая деградация и т.п.). Упомянутые деградационные процессы
приводят к снижению молекулярной массы полимера. При этом возникают низкомолекулярные биоассимилируе-
мые фрагменты, имеющие на концах цепи гидроксильные, карбонильные или карбоксильные группы. Не менее
значимым фактором, оказывающим влияние на биодеградацию, является надмолекулярная структура синтетиче-
ских полимеров. Компактное расположение структурных фрагментов полукристаллических и кристаллических по-
лимеров ограничивает их набухание в воде и препятствует проникновению ферментов в полимерную матрицу. Это
затрудняет воздействие ферментов не только на главную углеродную цепь полимера, но и на биоразрушаемые час-
ти цепи. Аморфная часть полимера всегда менее стойка к биодеструкции, чем кристаллическая. Известны различ-
ные технологические подходы к созданию биоразлагаемых полимеров. Среди них можно выделить следующие на-
правления. Селекция специальных штаммов микроорганизмов, способных осуществлять деструкцию полимеров.
Пока это направление увенчалось успехом только в отношении поливинилового спирта. Японские ученые выдели-
ли из почвы бактерии Pseudomonas SP, которые вырабатывают фермент, расщепляющий поливиниловый спирт.
После разложения макроцепи ее фрагменты полностью усваиваются бактериями. Бактерии Pseudomonas добавляют к
активному илу на водоочистных сооружениях для более полной очистки сточных вод от этого полимера.
Английская фирма «ICI» создала новые полимерные материалы, получаемые с помощью бактерий на нату-
ральных субстратах: сахаре, этаноле, смеси газов (СО
2
и Н
2
). Синтезируемый бактериями полимер – поли-3-

Страницы