Класифікація біодеградуючих полімерів

Полімерні матеріали, що мають властивість біорозкладатися

Утилізація вторинної полімерної сировини

Процес переробки

Утилізації підлягають не всі полімерні відходи – тільки так звані термопластичні синтетичні матеріали, тобто матеріали, які під впливом температури набувають властивість пластичності й можуть формуватися в різні вироби. До таких і належать представники групи поліолефінів (поліетилен, різні його похідні, поліпропілен), а також полівінілхлорид і полістирол.

Надзвичайно важливо на попередньому етапі відсортувати відходи по їхньому хімічному типу, оскільки змішання різнотипних полімерів неприпустимо: це погубить і кінцеву продукцію, обладнання.

Так, великим споживачем вторинної ПЕТ(поліетиленової тари), використовуваної для виробництва харчової тари (пляшки для прохолодних напоїв, пива, мінеральної води, рослинного масла й ін.), є виробники штучного волокна.

Вторинний ПВХ, наприклад, годиться для випуску каналізаційних труб і тротуарної плитки.

Потенційні споживачі - будівельні організації, ЖКГ, промислові й сільськогосподарські підприємства.

Відходи споживання й промислові відходи, придатні до подальшої переробки, називають вторинною полімерною сировиною (ВПС), до якого належать неопрацьовані вироби з полімерних і інших матеріалів, а також сумішевих композицій (композиційних матеріалів), що втратили свої споживчі властивості в результаті фізичного або морального зносу й призначені для переробки й використання в народному господарстві.

В останні роки, як у нашій країні, так і за рубежем зріс інтерес до полімерних матеріалів і впакувань із них, які руйнуються при впливі різних мікроорганізмів.

Біодеградуючими полімерами називають такі полімери, які здатні до розщеплення мікроорганізмами (бактеріями, грибками, дріжджами) під дією навколишнього середовища. Природні і синтетичні біодеградуючі полімери поділяють на повністю деградуючі та частково деградуючі.

До повністю деградуючих природних полімерів належать:

- поліестери, які утворюються під дією мікроорганізмів, біоцелюлоза;

- поліестери рослинного та тваринного походження; термопластичний крохмаль;

- термопластичні полімери на основі протеїнів пшениці, сої.

До біодеградуючих синтетичних полімерів належать:

- аліфатичні поліестери;

- полівініловий спирт та його кополімери.

До частково деградуючих полімерів належать:

- наповнені крохмалем системи;

- наповнені композиційні матеріали з полікапролактоном.

Створення матеріалів, які часто називають матеріалами з регульованим терміном служби, припускає введення в них спеціальних домішок, що прискорюють розпад макромолекули полімеру. Для цих цілей використовують різні полісахариди, вміст яких може досягати 60 %.

Макромолекула крохмалю являє собою складну речовину й складається із двох полісахаридів різних за структурою й властивостями - амілози (20-30%) і амілопектину (70-80% від маси крохмалю). Обидва полісахарида побудовані з однакових глюкозних залишків, але амілоза має лінійну будову, а амілопектин - розгалужену.

Для виробництва крохмалю використовують картоплю, кукурудзу, горох, а також рис, пшеницю й деякі інші рослини. По зовнішньому вигляді крохмаль являє собою порошок білого або жовтуватого кольору.

Розроблено серію матеріалів, що мають властивість біорозкладатися, різного складу й призначення із застосуванням крохмалю й інших добавок. Встановлено, що молекула полісахариду крохмалю з’єднується з макромолекулами синтетичних полімерів. Недоліком таких продуктів, утримуючих крохмаль, є їхня підвищена здатність до всмоктування вологи, у результаті чого вони можуть виявитися непридатними для упаковки продуктів з підвищеною вологістю, а також для виготовлення сільськогосподарських плівок.

При виготовленні полімерних матеріалів, що мають властивість біорозкладатися, ураховують, що процес деструкції (руйнування) базового полімеру практично не прискорюється. Для інтенсифікації цього процесу до складу полімерної матриці вводять добавки, що прискорюють її розпад під дією УФ-опромінення.

При введенні світлочутливих функціональних груп в основний ланцюг полімера фізико-механічні характеристики матеріалу не змінюються. Поглинання УФ-променів цими групами обумовлює наступну деструкцію матеріалу. Швидкість фотодеструкції визначається інтенсивністю опромінення, вмістом "активних" груп, фізичними і хімічними властивостями матеріалу. Можна одержати фотодеструктуючі полістирол (ПС) і полівінілацетат шляхом введення в них макромолекул світлочутливих карбонільних груп і створити фотодеструктуючі композиції на основі ПС і кополімерів стиролу з мономерами, що мають кетонні групи.Ця мета досягається кополімеризацією стиролу з акролеїном.

Одним з таких біодеградуючих полімерів є Biopol (фірма ICI, Великобританія). Він являє собою біосинтетичний сополімер - полігідроксибутират або полігідроксивалерат. Сополімер отримують із біомаси бактерій певного штаму, що культивують на вуглеводних живильних середовищах Варіюючи співвідношення мономірних ланок можна одержувати поліефірні матеріали з різними властивостями.

Biopol повністю відповідає вимогам, пропонованим до упакувань одне - або дворазового застосування; легко розкладається під впливом біологічних факторів в анаеробних умовах (наприклад, всередині компосту або під землею), а також в анаеробному середовищі - на полях зрошення або у воді. Час розкладання становить від 6 до 36 тижнів.

Іншим прикладом полімеру, що біорозкладається, на основі гідроксикарбонової кислоти (або її лактида) може служити Novon фірми Wamer-Lambert & С (США). Цей матеріал у присутності вологи здатний розкладатися як на повітрі, так і в анаеробних умовах. Оскільки Novon побудований із залишків молочної кислоти, його метаболізують не тільки мікроорганізми, але й комахи.

Основою таких порівняно нових матеріалів, як Ecostar, Polyclean і Ampaset, є ПЕВТ (п-н високого тиску) і крохмалі злакових рослин у якості добавки, що біорозкладається. У крохмальутримуючу композицію вводять також антиоксиданти для зменшення деструкції в процесі переробки композиції у вироби. При переробці композиції в упакування може відбуватися карамелізація (самозаймання) матеріалу.

Вартість всіх полімерних матеріалів, що розкладаються, і упакувань на них визначається вартістю вихідного базового полімеру, вторинної сировини, добавок і способів одержання.

У дійсний час потреба в упаковках, що розкладаються, досить велика. У розвинених країнах світу більша частина пакування одноразового використання виробляється з матеріалів, що біорозкладаються.

Основними напрямками роботи на сьогодні є: одержання полімерів визначеної структури, що піддаються дії мікроорганізмів; розробка композицій на основі звичайних полімерів із специфічними добавками, що є джерелом живлення мікроорганізмів; створення полімерів, які починають розкладатися під дією УФ-світла, а закінчують під дією мікроорганізмів.

Найбільш раціональним способом усунення відходів у вигляді зношеної /або використаної упаковки є їхня утилізація.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Загальні відомості	\|	Утилізація полімерних відходів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.