پلاستیک های زیست تخریب پذیر Biodegradable

دسته: مقالات منتشر شده در 25 آذر 1398
نوشته شده توسط Admin بازدید: 4513

پلاستیک های زیست تخریب پذیر به چه موادی گفته می‌شود و انواع ان کدامند؟

 

پلاستیک های زیست تخریب پذیر نوعی از پلاستیک ها هستند که می‌توانند توسط ارگانیسم های زنده مانند میکروب ها و در محیط های همانند آب، کربن دی اکسید یا زیست توده تجزیه شوند. معمولاً می توان پلاستیک های یاد شده را توسط مواد خام و یا میکروارگانیسم ها و یا مواد شیمیایی نفتی و یا ترکیب هایی از تمام موارد یاد شده به صورت مجدد تولید کرد.

به طور کلی مواد پلاستیکی به گونه ای مهندسی شده اند که پایداری زیادی داشته باشند. ممکن است متوجه شده باشید که انواعی از مواد پلاستیکی پس از مدتی تیره و یا زرد رنگ میشوند (به خصوص پس از قرار گیری در معرض نور خورشید و یا به عنوان بهتر اشعه فرابنفش). به همین دلیل تولید کنندگان مواد پایدار کننده بیشتری را به این ترکیبات اضافه میکنند تا عمر ان را طولانی تر کنند. از انجایی که جامعه امروزی همچنان تمرکز خود بر حفاظت از محیط زیست را افزایش میدهد، تولید کنندگان پلاستیکهایی را می سازند که با سرعت بیشتری در طبیعت نابود شوند.

 

از پلاستیک های زیست تخریب پذیر به منظور تولید چه محصولاتی استفاده می شود؟

پلاستیک های زیست تخریب پذیر بیشتر در تولید مواد قابل بازیافت نقش دارند مانند انواعی از بسته بندی ها، کارد و چنگال و ظروف رستوران ها. در واقع این مواد به خوبی می توانند جایگزین بسیاری از مواد کاربردی سنتی و قدیمی باشد اما همچنان هزینه و عملکرد آنها از گزینه های مشکل زا می باشد. مصرف مواد یاد شده فقط در صورتی از نظر اقتصادی قابل توجیه است که قوانین ویژه ای  مصرف پلاستیک های سنتی را محدود سازند. به عنوان مثال با تصویب قوانین خاصی در سال ۲۰۱۱ در ایتالیا استفاده از کیسه‌های پلاستیکی زیست تخریب پذیر به عنوان قانونی اجباری مطرح شد.

 

انواع پلاستیک های زیست تخریب پذیر کدامند؟

۱. پلاستیک های زیستی: پلاستیک هایی که به صورت بیولوژیکی و یا زیستی به دست می‌آیند، با نام بیوپلاستیک و یا پلاستیک های زیست محور نیز شناخته می شوند و این مواد معمولاً از منابع طبیعی گرفته می شوند مانند گیاهان، حیوانات یا موجودات بسیا ر ریز.

۲.پلی هیدروکسی الکانوات: این مواد یکی از دسته های پلاستیک های زیست تخریب پذیر را تشکیل می‌دهند و معمولاً توسط انواعی از موجودات بسیار ریز به وجود می آیند. پلی هیدروکسی آلکانوات ها دارای دسته های متفاوتی می باشند که از آن جمله می توان به poly-3-hydroxybutyrate (PHB), polyhydroxyvalerate (PHV)  و  polyhydroxyhexanoate (PHH) اشاره کرد. در صورتی که موجودات ریز یاد شده از تعدادی از منابع غذایی اصلی مانند فسفر، نیتروژن و اکسیژن محروم شوند و در معرض مقدار بسیار فراوانی از منابع کربنی قرار بگیرند، سنتز زیستی این ماده امکانپذیر خواهد شد. مواد یاد شده را به طور کلی می توان در دو دسته قرار داد: نوع اول scl-PHA است که از اسیدهای چرب هیدروکسی با زنجیره های کوتاه گرفته می شود که دارای ۳ تا ۵ اتم کربن هستند و این مواد توسط تعداد زیادی از باکتری ها ترکیب می شوند. نوع دوم mcl-PHA است که از اسیدهای چرب هیدروکسی با زنجیره های به اندازه متوسط گرفته می شود که دارای ۶ تا ۱۴ تا کربن در زنجیره خود می باشند.

۳. پلی لاکتیک اسید: پلی لاکتیک اسید نوعی پلی استر الیفاتیک ترمو پلاستیک است که از زیست توده های تجدیدپذیر گرفته می شود مانند خمیر ذرت، نیشکر، ارد مانیوک و چغندر قند. در سال ۲۰۱۰ پلی لاکتیک اسید به عنوان نوعی از پلاستیک های زیستی شناخته شد که دومین بیشترین حجم مصرف در دنیا را دارند. بنابر استانداردهای اروپایی و آمریکایی این مواد می‌توانند در طبیعت به کود تبدیل شوند ولی زیست تخریب پذیر نمی باشند زیرا امکان زیست تخریب پذیری در شرایطی خارج از محیط مصنوعی کمپوست را ندارند.

۴. ترکیبات نشاسته‌ای: ترکیبات نشست‌های نوعی از پلیمرهای ترموپلاستیک می‌باشند که از ترکیب مواد نشاسته ای با  مواد نرم کننده به وجود می آید. از آنجایی که پلیمرهای نشاسته ای خود در دمای اتاق حالت شکننده دارند از مواد نرم کننده در ترکیب با آنها و در فرآیند هایی به نام ژلاتین سازی نشاسته استفاده میشود تا حالت بلورین این ترکیبات را افزایش دهد. اگرچه تمام پلیمرهای نشاسته‌ای خاصیت زیست تخریب پذیری دارند ولی این ویژگی در خصوص مواد نرم کننده صدق نمی کند و به همین دلیل میزان زیست تخریب پذیری مواد نرم کننده می تواند نشان دهنده امکان وجود این خواص برای ترکیبات نشاسته ای  باشد. از این نوع ترکیب ها می‌توان به ترکیب نشاسته و پلی لاکتیک اسید یا نشاسته و پلی کاپرولاکتون و سایر موارد اشاره کرد. سایر ترکیبات موجود مانند نشاسته و پلی اولفین ها خاصیت زیست تخریب پذیر ندارند.

۵.پلاستیک های سلولوز محور: پلاستیک های زیستی سلولوزی در واقع استرهای سلولزی (شامل سلولز استات و نیتروسلولز) و مشتقاتی میباشند که سلولیت را نیز در خود جای میدهند. می توان سلولز را با صرف هزینه بسیار به نوعی ترموپلاستیک تبدیل کرد. در این مورد میتوان به سلولز استات اشاره کرد که هزینه بسیار داشته و بنابراین به مقدار بسیار کمی برای بسته بندی به کار برده می شود.

۶. ترکیبات پلیمری لیگنین محور: ترکیبات پلیمری لیگنین محور نوعی پلیمر آروماتیک طبیعی هستند که قابلیت تجدید در محیط زیست را دارند و همچنین از خواص زیست تخریب پذیر برخوردار می باشند. در طی روند تولید کاغذ، اتانول و سایر موارد می‌توان لیگنین را به عنوان محصول جانبی از پلی ساکاریدی به دست آورد که از مواد گیاهی گرفته می شود. ماده یاد شده به مقدار فراوان موجود می باشد و همچنین گزارش ها نشان می دهد که سالانه ۵۰ میلیون از خمیر شیمیایی  این ماده تولید می‌شود. این ترکیبات پلیمری بسیار کاربردی می باشند زیرا علاوه بر آنکه سبک وزن هستند به خوبی می‌توانند در مقایسه با سایر جایگزین‌های خود با محیط اطراف سازگار شوند. در فرایند تولیدی سایر پلاستیک های زیست تخریب پذیر مانند پلی اتیلن ترفتالات نیز کربن دی اکسید به همراه آب عنوان ماده‌ای اضافی آزاد می‌شود. لیگنین در مقایسه با سایر مواد شیمیایی حاضر ویژگی های بهتری دارد مانند گروه‌های وظیفه واکنشی، توانایی تغییر شکل آنها به فیلم ها، درصد بالای کربن و همچنین تنوع در ارتباط با انواع مواد شیمیایی استفاده شده با  پلاستیک ها. علاوه بر آن ماده یاد شده حالتی پایدار داشته، دارای حلقه های آروماتیک می باشد و همچنین خاصیت ارتجاعی و چسبندگی دارد که به خوبی می تواند در فاز مایع به سادگی جریان یابد. پلیمر یاد شده به تنهایی خاصیت ضد میکروبی دارد و به همین دلیل می‌تواند بر اساس استانداردهای موجود به یکی از پلاستیک های مهم تبدیل شود. لیگنین در حجم بسیار بالا تولید می شود و هم اکنون نیز برای استفاده به عنوان نوعی پلیمر سازگار با محیط زیست در دسترس می باشد.

۷.پلاستیکهای نفت محور: پلاستیک های  نفت محور انواعی از مواد پلاستیکی هستند که از مواد شیمیایی نفتی گرفته می‌شوند و منشاء اصلی این مواد نیز نفت خام فسیلی، زغال سنگ و گاز طبیعی است. انواع از پلاستیک های نفت محور همانند پلی اتیلن ترفتالات، پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی استر نیز جز مواد زیست تخریب پذیر به حساب نمی آیند.

۸. پلی گلیکولیک اسید: پلی گلیکولیک اسید نوعی پلیمر ترموپلاستیک و یک پلی استر آلیفاتیک است. از آنجایی که این ماده یکی از پلیمرهای زیست تخریب پذیر به حساب می‌آید، معمولاً در تولید محصولات پزشکی به کار برده می شود. پیوند های استری موجود در ساختار اصلی پلی گلیکولیک اسید باعث می شود تا این ماده نوعی ناپایداری آب کافتی داشته باشد. ماده یاد شده از طریق هیدرولیز می‌تواند به مونومرهای غیرسمی گلیکولیک اسید تبدیل شود.

۹. پلی بوتیلن ساکسینات: این ماده نوعی رزین پلیمری ترموپلاستیک است که می توان خواص آن را با پروپیلن مقایسه نمود. رزین یادشده در تولید بسته بندی مواد غذایی و مواد آرایشی کاربرد دارد و همچنین در حوزه کشاورزی به عنوان روشی برای خاک پوشانی به کار برده می شود.

۱۰. پلی کاپرولاکتون: این نوع از پلیمر به عنوان یک ماده زیستی کشت پذیر از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا هیدرولیز پیوندهای اصلی در این ماده باعث بروز خواص زیست تخریب پذیر می‌شود.

۱۱.پلی وینیل الکل: پلی وینیل الکل یکی از معدود پلیمرهای زیست تخریب پذیر وینیلی است که می تواند در آب حل شود. از آنجایی که پلیمر یاد شده قابلیت انحلال در آب را به عنوان یک محلول بی ضرر و ارزان قیمت دارد در حوزه‌های متفاوتی به کار برده می شود که از آن جمله می توان به بسته بندی مواد غذایی، پوشش پارچه‌ای، پوشش کاغذ و محصولات حوزه پزشکی اشاره کرد.

۱۲.پلی بوتیلن ادیپات ترفتالات: این ماده نوعی هم بسپار تصادفی زیست تخریب پذیر میباشد.

 

چه عواملی بر ویژگی زیست تخریب پذیری موثر هستند؟

۱. خواص فیزیکی: مانند شکل, مساحت و ضخامت

۲.عامل های بی جان همانند دما، میزان غلظت اتمسفری نمک و یا آب، تنزل خواص نوری و هیدرولیز.

۳.عامل های زنده مانند حضور انواعی از موجودات ریز

 

مباحثات موجود حول موضوع پلاستیک های زیست تخریب پذیر

اگرچه واژه های کامپوست پذیر، بیوپلاستیک و پلاستیک های تجزیه پذیر معمولاً به جای پلاستیک های زیست تخریب پذیر به کار برده می شود اما این موارد با یکدیگر یکسان و هم معنی نیستند. زیرساخت های مدیریتی زباله ها به تازگی انواعی از مواد زباله پلاستیکی را بازیافت می کنند و یا آن را با آتش می سوزاند و یا آن را در زمین دفن می کنند. ترکیب پلاستیک های زیست تخریب پذیر با زیرساختارهای زباله ای معمول باعث می‌شود تا خطراتی محیط زیست را تهدید کند. شناسایی نحوه صحیح تجزیه مواد پلاستیکی جایگزین از اهمیت زیادی برخوردار است.