生物塑料:生物聚合物的类型和应用

生物塑料或生物聚合物已被证明是未来的替代品,但它也有缺点。理解

生物塑料

生物塑料或生物聚合物不仅仅是由天然材料制成的可生物降解和可堆肥的塑料。 “生物塑料”这个名称也指由不可再生资源(如石油)制成但可生物降解的塑料,以及由可再生资源(如植物)制成但不能生物降解的塑料。

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考虑到人类生产的几乎所有塑料仍然存在,并且每年生产的塑料中约有三分之一直接污染土地、海洋并进入食物链,生物塑料,尤其是可生物降解的塑料,已被证明是替代人类的发展。

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生物塑料的类型

聚酰胺生物塑料 (PA)

聚酰胺 (PA) 是一种由生物质制成的生物塑料,但也可以由石油制成。生物聚酰胺的优势在于它由可再生资源制成,并且可以由蓖麻油生产。

然而,聚酰胺,也被称为 尼龙,非常存在于服装面料、配饰和室内装潢中,不可生物降解,即使在其由生物质生产的版本中也是如此。

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聚酰胺生物塑料也可以用蓖麻油生产,但缺点是土地使用率低,需要相对较大的表面积来生产必要数量的原材料(可以与生产食品的空间竞争)。

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另一个问题是 尼龙 它尚不可回收。

聚对苯二甲酸丁二醇酯己二酸酯生物塑料 (PBAT)

聚对苯二甲酸丁二酯己二酸酯,也称为“polyburate”,是一种由石油生产的生物塑料,但它是可生物降解和可堆肥的。它的特性使聚硼酸盐可以替代低密度聚乙烯,这是一种由石油生产的不可生物降解的塑料。

Polyburate 生物塑料主要用于生产袋子。但它的缺点是需要不可再生的资源。

聚丁二酸丁二醇酯 (PBS) 生物塑料

聚丁二酸丁二醇酯 (PBS) 是一种生物塑料,可以在工业条件下 100% 生物基化和生物降解。这种类型的生物塑料通常用于需要耐高温能力(100°C 至 200°C)的器具。

它是一种结晶且柔韧的生物塑料。琥珀酸是 PBS 生产的生物学基础,由可再生资源制成,有助于减少碳足迹。计算表明,与化石基塑料相比,温室气体 (GHG) 排放量可以减少 50% 至 80%。琥珀酸还具有捕获 CO2 的优势。

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聚乳酸生物塑料 (PLA)

乳酸多元酸 (PLA) 是一种由细菌制成的生物塑料。在此过程中,他们通过甜菜、玉米和木薯等富含淀粉的蔬菜的发酵过程产生乳酸。 PLA 生物塑料可用于食品包装、化妆品包装、塑料市场袋、瓶子、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 打印长丝、医疗器械、非机织物等。

PLA 可生物降解、机械和化学可回收、生物相容性和生物可吸收性。与聚苯乙烯 (PS) 和聚乙烯 (PE) 等需要 500 至 1000 年才能降解的常规石油塑料相比,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。

缺点是 PLA 是一种生产成本高的塑料,其堆肥只能在理想条件下进行。另一个问题是美国和巴西的标准允许 PLA 与其他类型的不可生物降解塑料混合,尽管在使用方面提高了它们的质量,但在环境方面损害了它们的质量。

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但我们不应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,淀粉只是用来获取乳酸。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)。

由藻类制成的生物塑料

公司 阿尔吉克斯 开发用于生产生物塑料的重要投入物:藻类生物质。由于污染导致藻类过度生产一直是由于富营养化而发生的一个重大问题(为了更好地理解这个主题,请查看文章:“什么是富营养化?”)。在用于开发生物塑料的藻类生物质的生产中,进行了鱼类(用于消费)和藻类的联合养殖。这些类型的生物塑料的优点是可生物降解、可再生来源、生产成本低和不与耕地竞争。

虾壳生物塑料

虾壳是食品工业的主要废物,在英国数量众多,被用于开发生物塑料。

这个想法是使用这种类型的生物塑料来生产购物袋和食品包装。

除了作为可再生资源之外,这种类型的生物塑料是可生物降解的,可重复使用工业废物,还具有抗菌、抗菌和生物相容性,这是食品和药品包装的优势。

但对于那些精通纯素哲学的人来说,这也许不是一个好主意。

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聚羟基链烷酸酯 (PHA) 生物塑料

聚羟基链烷酸酯 (PHA) 生物塑料可以由特定的细菌菌株以不同的方式生产。在第一种情况下,细菌暴露于有限的必需营养素供应中,例如氧气和氮气,这会促进 PHA(塑料颗粒)在其细胞内的生长,作为食物和能量储备。

另一组不需要营养限制来生产 PHA 的细菌会在快速生长期间积累它。然后可以收集两组中的 PHA,或者在收集之前,可以通过基因工程将其合成为不同的化学形式。

最初,PHA 的商业化受到高生产成本、低产量和有限可用性的阻碍,使其无法与石化来源的塑料竞争。

然而,已经发现某些细菌能够从各种碳源产生 PHA,包括废水、植物油、脂肪酸、烷烃和简单的碳水化合物。这大大增强了它的优势——例如,使用废料作为碳源生产 PHA 将具有降低 PHA 成本和降低废物处理成本的双重好处。

2013 年,一家美国公司宣布已进一步改进该工艺,不再需要糖、油、淀粉或纤维素,使用源自微生物的“生物催化剂”,将空气与温室气体(如甲烷或二氧化碳碳)混合,转化为生物塑料。

进一步的研究正在获取这些细菌的基因并将它们插入玉米秸秆中,然后玉米秸秆在自己的细胞中培养生物塑料。然而,这种生产是基于转基因玉米秸秆;转基因一直是一个经常与不尊重预防原则等问题相关的主题。您可以通过查看以下文章更好地理解这个主题:“环境呼吁警惕预防原则”和“转基因玉米:了解风险和收益”。

PHA 在某些条件下可完全生物降解,无毒,可用于从食品包装到医疗植入物的广泛应用。

生物塑料 下车

主要的生物塑料,或生物聚合物, 下车 分别是生物聚乙烯(PE)、生物聚丙烯(PP)、生物聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚氯乙烯(PVC)。

插入 它们是完全或部分生物基制成的生物塑料,但不可生物降解;是传统塑料的混合版本。它们不同于传统塑料——100% 由石油制成——仅在于部分可再生原材料的基础上,保持相同的功能。

生物塑料 下车 大多数生产的生物 PET 部分基于生物原料,并且已经占全球生物塑料生产能力的 40% 左右。

许多类型的传统塑料,如 PE、PP 和 PVC,都可以由生物乙醇等可再生资源制成。

一个流行的塑料例子 下车 这是 植物瓶,被世界领先的软饮料制造商之一使用。瓶子在制造过程中使用了 30% 的植物性材料,保持了与传统瓶子相同的特性,并且可以完全回收利用。随着时间的推移,瓶子的可再生成分预计会增加,而基于化石燃料的材料将减少。

插入 是增长最快的生物塑料集团。该行业的兴趣基于两个要点:

  1. 插入 具有与石油塑料相同的特性和功能,这意味着它们可以在现有设施中进行加工、使用和回收,并遵循与传统塑料相同的路线,从而减少对新的或额外的基础设施的需求,并降低各个层面的成本。
  2. 这些产品的可再生(或部分可再生)基础减少了碳足迹,同时降低了生产成本。

在巴西,生物燃料生产 PE 与 插入,但塑料通常被称为“绿色塑料”。

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由生物燃料制成的生物塑料的问题在于,它们与可用于食品生产且尚不可生物降解的土地竞争空间。它们存在于最多样化的材料中,例如包装、电子设备、化妆品、医疗设备、玩具、卫生用品等;而且,如果它们逃逸到环境中——主要是以微塑料的形式——它们会造成重大的短期和长期损害。

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有机废物生物塑料

您有没有想过可以使用有机废物作为原材料生产生物聚合物?这正是 全循环生物塑料 设法做到:从有机废物中生产生物塑料。

这个想法是为了减少有机废物分解产生的温室气体排放,这是人为温室气体的第三大生产来源。

聚羟基链烷酸酯 (PHA) 生物塑料由非转基因细菌和有机废物制成,可替代多种合成塑料。这种类型的生物塑料仍然是可堆肥和可降解的。另一个优势是,在成本方面,它与石化来源的塑料具有竞争力。

聚呋喃乙烯酯 (PEF) 生物塑料

聚呋喃乙烯酯 (PEF) 是一种与 PET 相当的生物塑料。它采用100%生物原料制成,具有比PET更好的热性能和机械性能。 PEF 生物聚合物是包装软饮料、水、酒精饮料、果汁、食品和非食品产品的理想选择。然而,还有广泛的其他应用,例如纤维和其他聚合物,如聚酰胺和聚酯。

在 PEF 生物塑料的生产中,基于植物的糖被转化为呋喃二甲酸 (FDCA) 等材料,用于生产包装行业的聚合物。

这种类型的生物塑料的缺点与任何其他依赖于种植园作为投入的生产相同:与种植区的竞争。

生物塑料是解决方案吗?

尽管它们有可能成为传统塑料的更清洁替代品,但生物塑料在其生产过程中也会对环境产生影响,并且不能保证可生物降解或回收利用。

除了生物塑料的实施,一个社会要沿着可持续发展的路线发展,就必须重新思考消费。结合生物塑料的发展,需要减少消耗,增加塑料的再利用和回收利用。这些行动符合循环经济的主张。

其他选择更好 设计 还需要允许更好的塑料性能。提议的行动 艾伦麦克阿瑟基金会 他们也满足了塑料循环回归的想法。为了更好地理解这个主题,请查看以下文章:“新塑料经济:重新思考塑料未来的倡议”和“什么是循环经济?”。

正确处置,有公民态度

减少消耗的塑料垃圾,首先要做到有意识的消费,即重新思考和减少消费。你有没有想过我们每天使用多少多余的塑料是可以避免的?

另一方面,当无法避免消费时,解决方案是选择尽可能可持续的消费以及再利用和/或回收。但并非所有东西都是可重复使用或可回收的。在这种情况下,请正确处理。在免费搜索引擎上查看离您家最近的收集点 电子自行车门户 .

但请记住:即使正确处理,塑料也有可能逃逸到环境中,因此请谨慎消费。

要了解如何减少塑料消耗,请查看文章:“如何减少世界上的塑料垃圾?查看基本提示”。

要了解如何更可持续地消费,请参阅文章:“什么是可持续消费?”。让您的足迹更轻。



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