PLA塑料:可生物降解和可堆肥的替代品
PLA塑料可生物降解、可回收、生物相容、可堆肥和可生物吸收,但仅在理想条件下
什么是PLA塑料
PLA(也称为 PDLA、PLLA),或者更确切地说是聚乳酸,是一种热塑性合成聚合物,已在多种应用中取代了传统塑料。给您一个想法,它可用于食品包装、化妆品包装、塑料市场袋、瓶子、钢笔、眼镜、盖子、餐具、罐子、杯子、托盘、盘子、用于生产管子的薄膜、3D 打印细丝、医疗器械、无纺布等。
它有这个名字,因为它是由几个重复的乳酸链(具有混合功能的有机化合物 - 羧酸和醇)形成的。这种酸是由哺乳动物(包括我们人类)产生的,也可以由细菌直接获得——在这种情况下,过程略有不同。
在PLA生产过程中,细菌通过甜菜、玉米和木薯等富含淀粉的蔬菜的发酵过程产生乳酸,即使用可再生资源制成。
但我们不能将它与淀粉塑料混淆,称为热塑性淀粉,因为在PLA生产过程中,淀粉只是用来达到乳酸的。不同于以淀粉为主要原料的热塑性淀粉塑料。在这两种类型中,PLA 的优势在于它具有更强的抵抗力并且看起来更像普通塑料,此外还可以 100% 生物降解(如果它具有理想的条件)。
PLA塑料是什么时候出现的?
研究人员 Carothers、Dorough 和 Natta 于 1932 年首次合成了 PLA。最初,这不是一项成功的任务,因为人们认为该材料的机械性能并不令人满意。正是考虑到这一点,杜邦合成了一种具有更好机械性能的新型 PLA 并申请了专利,但还有一个缺点:这种新型与水发生反应。所以直到 1966 年,在 Kulkar 证明材料降解可能发生之后。 体外 并在实验室中更好地观察到,人们对其应用产生了真正的兴趣,主要是在医学领域。
即便如此,具有良好机械性能的PLA有两个不便的特性:冲击强度低和耐高温。为了减少其脆性,使用有机增塑剂如甘油和山梨糖醇。但也可以插入天然纤维或生产混合物(不同塑料之间没有化学反应的机械混合)来改善这些方面。
美国标准 ASTM 6400、6868、6866;欧洲 EN 13432 和巴西 ABNT NBr 15448 允许,在将 PLA 与其他塑料混合以提高其质量后,最多 10% 的材料最终质量是不可生物降解的。
市场
在巴西,PLA 塑料的主要经销商之一是 Resinex,它隶属于 Ravago 集团,该集团是聚合物行业的全球服务提供商。另一个是Naturework,分销同样属于Naturework的Ingeo公司生产的PLA。
另一家大型制造商是巴斯夫,一家成立于 1865 年的全球性德国化学公司和化学领域的世界领导者。
好处
PLA塑料具有非常优越的特性。除了是可堆肥的塑料之外,它还是可生物降解、可机械和化学回收、生物相容性和生物可吸收性的。
此外,它对于一次性包装的大多数用途具有足够的保质期,并且来自可再生资源(蔬菜)。
与聚苯乙烯 (PS) 和聚乙烯 (PE) 等需要 500 至 1000 年才能降解的传统塑料相比,PLA 取得了突飞猛进的胜利,因为其降解需要六个月至两年的时间。如果处理得当,它会变成无害的物质,因为它很容易被水降解。
当少量 PLA 从包装进入食品并最终进入人体时,它们不会对健康造成危害,因为它会转化为乳酸,乳酸是一种安全的食品物质,会被人体自然排出。
由于这些特性,它已被广泛应用于医疗干预,取代金属植入物。 PLA 塑料植入物引起的炎症较少,避免了对骨折器官的压力超负荷以及需要第二次手术将其从材料中取出。
它也是传统塑料袋的更好替代品,传统塑料袋由不可再生来源的塑料通过燃烧化石燃料制成。
缺点
PLA 塑料有可能被生物降解是件好事,但这并不总是可能的。为了发生适当的降解,必须正确处理 PLA 塑料。这意味着材料沉积在堆肥厂中,在那里有足够的光照、湿度、温度和适当数量的微生物。
不幸的是,大多数巴西废物最终都会进入垃圾填埋场和垃圾场,在那里无法保证材料会 100% 生物降解。更糟糕的是,通常垃圾场和垃圾填埋场的条件使降解为厌氧状态,即氧气浓度低,导致释放甲烷气体,这是造成温室效应不平衡的最成问题的气体之一。
另一个不可行性是PLA产品的生产成本仍然很高,这使得该产品比常规产品略贵。
正如我们已经看到的,巴西、欧洲和美国的标准允许将 PLA 与其他不可生物降解的塑料混合以改善其特性,即使如此,也符合可生物降解的标准。
此外,Unicamp 发表的一项研究表明,在所有形式的回收(机械、化学和堆肥)中,堆肥是对环境影响最大的一种。化学回收排在第二位,事实证明机械的影响较小。
如何处理我的 PLA 塑料?
由于巴西的垃圾填埋场和垃圾场不适合堆肥,减少损坏的一种方法是将用 PLA 塑料制成的材料送到可以捕获和再利用产生的甲烷的地方。