Биопластик в упаковке

Актуальность замены полиэтиленов и полипропиленов на растительные компоненты. Биоразлагаемые полиэфиры, пластмассы с природными полимерами. Основные модификации синтетических полимеров. Анализ рынка биоразлагаемых материалов на сегодняшний день.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Федеральное агентство по образованию РФ

Уральский Государственный Лесотехнический Университет

Кафедра Химической технологии древесины и целлюлозно-бумажного производства

Реферат на тему: Биопластик в упаковке

Дисциплина: Химия полимеров

Содержание

Введение

Актуальность замены полиэтиленов и полипропиленов на растительные компоненты

Биоразлагаемые полиэфиры

Пластмассы с природными полимерами

Модификации синтетических полимеров

Анализ рынка биоразлагаемых материалов на сегодняшний день

Заключение

Список используемых источников

Введение

полипропилен полиэфир синтетический полимер

Уже более тридцати лет полимеры лидируют среди упаковочных материалов. Объемы пластиков, которые идут на это полезное дело, огромны: из 130 млн.т/год всех выпускаемых полимеров чуть меньше половины (41%) используется в производстве упаковки, и причем половина этого количества (47%) становится упаковкой пищевых продуктов. Это и понятно: полимеры удобны и безопасны, дешевы, а значит, их производство будет расти и дальше.

Все бы хорошо с полимерами, но в отличие от стекла (которое используют повторно) и бумаги (которая разлагается в естественных условиях), упаковка из синтетических материалов практически вечна. А поскольку именно она составляет 40% бытового мусора, вопрос «что делать с полимерной упаковкой» становится глобальной экологической проблемой. Можно не преувеличивая сказать, что именно от решения этого вопроса в большой степени будет зависеть экологическая ситуация в мире и судьбе производства пластмасс в ХХI веке. Если мы не найдем решения, то утонем в мусоре.

Поэтому целью работы является изучение преимуществ, недостатков и перспектив развития биоразлагаемой упаковки.

Актуальность замены полиэтиленов и полипропиленов на растительные компоненты

Должны ли упаковочные пластики продолжать полагаться на нефть и газ в качестве своего исконного и надежного сырья или же концентрировать усилия на поиске новых сырьевых материалов на растительной основе? Ответ на этот вопрос сводится, в конечном счете, к единственной точке отсчета - мировым запасам нефти. Если полагать, что емкость мировой нефтяносной скважины безгранична и поток производных - этилена, пропилена, бензола и других мономеров - нескончаем, то вопрос можно закрыть. Если же, как считают большинство ученых, уже к 2050 году человечество исчерпает половину глобальных запасов нефти, то это приведет к беспрецедентному скачку цен, какой обычно сопровождает убывание любого стратегического природного ресурса. "Нефтяной" вопрос вовлекает в свою сферу и экологический аспект утилизации и захоронения отходов пластмассовой упаковки. Пластиковая упаковка из "растительного" сырья - зерновых, древесины и т.д. - разлагается на полностью безопасные составляющие: воду, биомассу, диоксид углерода и другие естественные природные соединения.

Абсолютная экологичность - вот что отличает биоразлагаемую упаковку от прочих. К тому же запасы растительного сырья могут возобновляться вечно. Исходная точка проблемы - 1956 год, когда американский геофизик Кинг Хуберт начал пугать общественность скандальными прогнозами о грядущем истощении мировых запасов нефти и газа. Хуберту удалось довольно точно предсказать, что пик американских нефтяных поставок придется на 1970 год с последующим спадом и кризисом. Нефтяной кризис, действительно разразившийся в США в середине 70-ых, заставил многих поверить прогнозам Хуберта. Его последователи, обновив данные, объявили, что уже к 2010 году половина мировых залежей нефти будет истощена. Многие серьезные аналитики скептически относятся к прогнозам Хуберта. "Запасов нефти предостаточно. Подтверждение этому - проводимые по всему миру, даже в глубоководных районах Западной Африки, изыскания, - утверждает Алан Струф, специалист по оценке нефти. - Ближний Восток обладает запасами, которых хватит, по крайней мере, на 200 лет. В Саудовской Аравии существуют нефтеносные месторождения, которых еще не касался бур. Запасы нефти в России вообще еще не оценены. Часть осознания нефтяной проблемы заключается в том, что нефтедобывающие компании и не пытаются максимизировать добычу нефти, хотя они могли бы это сделать. Все сводится к одному: нужно ли вырабатывать и хранить больше, чем это необходимо мировому потреблению? К примеру, накапливает ли корпорация General Motors двадцатилетний запас автомобилей? Если уровень потребления нефти ниже спроса, ее излишки просто уходят в отходы".

Еще до возникновения нефтяной проблемы предприниматели начали поиск альтернативного сырья для полимеров. Корни этих поисков уходят в 30-е годы, когда промышленный автогигант Генри Форд исследовал возможность использования пластиков на основе соевых культур для различных комплектующих своих автомобилей. Только в последнее десятилетие исследовательские проекты в институтских лабораториях по всему миру предлагали применять самые различные растения: от привычных нашему сознанию картофеля, бобовых, пшеницы, свеклы до более экзотических: тапиоки, древесины тополя, осины. "В этом есть своя доля иронии, - отмечает Скиф Маккеффи, профессор университета штата Массачусетс, - ведь индустрия пластмасс началась с использования в качестве сырья природных ингредиентов - натурального каучука и нитроцеллюлозы. Пластики на основе нефтепродуктов, поливинилхлорид и полиэтилен, начали широко применяться лишь во время Второй Мировой войны из-за резкой нехватки резины и металла". Первые эксперименты с биоразлагаемыми полимерами были неудачными, в результате чего ряд проектов по их производству был закрыт. "Первые биоразлагаемые пластики были, по сути, ошибкой». Они не были по-настоящему биоразлагаемыми и подвергались серьезной критике со стороны Greenpeace и Федеральной торговой комиссии США, - говорит профессор Маккеффи. - Кроме того, вялый маркетинг и слабые продажи привели к тому, что многие фирмы, занимающиеся этим бизнесом, были просто выкинуты с рынка". Так, корпорация Churchhil Technology, производитель биоразлагаемых добавок, полимеров специального назначения и водорастворимых материалов, обанкротилась в 1997 году, предварительно пустив на ветер 24 млн. долларов Компании пришлось продать свой патент на биоразлагаемые материалы итальянской фирме Novamont SpA.Последние два года перспективы роста потребления биоразлагаемых полимеров улучшаются. Сформировалась рыночная ниша, появились рентабельные предприятия, да и свойства новых биополимеров стали приближаться к характеристикам традиционных пластиков - полистиролу, полипропилену и т.д.

Основным препятствием для развития биопластиков в США является отсутствие в стране инфраструктуры переработки отходов и изготовления компостов. Американские специалисты утверждают, что "людям нужны удобрения, а не свалки". В Европе иной подход к этим вопросам. Во-первых, там существует более разветвленная инфраструктура компостирования, а население с пониманием относится к важности утилизации отходов и готово переплатить за упаковку, если она, по сравнению с другими, более экологична. Во-вторых, европейское законодательство благоволит к использованию биоразлагаемых упаковочных материалов, пытаясь скоординировать директивы по переработке отходов, их захоронению и созданию системы компостов. В последнем докладе по европейскому рынку биоразлагаемых материалов консультант фирмы Frost&Sullivan Ян Хэнкок указывает, что "значимость создания системы компостов для биоразлагаемых материалов нельзя переоценить. Когда биоупаковки не подвергаются компостированию, а собираются и захороняются как обычный мусор или вместе с ним, то их экологическая ценность сводится на нет. Если будут действовать специальные программы по сбору биоразлагаемых упаковок, их раздельному складированию и приготовлению компостных ям, то экономическая ценность нового вида упаковки станет очевидной". Изданные в этом году Европейским Союзом директивы как раз запрещают совместное захоронение различных видов отходов, предполагая раздельное захоронение. Для биоразлагаемых упаковок выделяются специальные площади под компосты. В докладе, опубликованном консалтинговой фирмой SRI, наиболее перспективными с ценовой точки зрения названы два материала: полимолочная кислота и алифатический (ароматический) сополиэфир. Ожидается, что в ближайшие годы использование только биоразлагаемого полиэфира возрастет на 70%.

Биоразлагаемые полиэфиры

Самое активное на сегодня направление - производство полимеров на основе гидроксикарбоновых кислот:

HORCOH

¦

O

Эти исследования имеют довольно давнюю историю. Еще в 1925 году ученые обнаружили, что полигидроксимасляная кислота - очень хорошая питательная среда для хранения различных видов микроорганизмов. Они ее с удовольствием едят, оставляя «рожки да ножки» - СО2 и Н2О. Совершенно такие же свойства имеют полиэфиры других гидроксикарбоновых кислот: гликолевой, молочной, валериановой или капроновой:

HO(-CH-C-O-),H

¦ ¦

CH2 O

Один из самых перспективных биодеградируемых пластиков для упаковки - продукт конденсации молочной кислоты полилактид.

Дело в том, что и мономер лактид и полимер полилактид можно производить как синтетическим способом, так и ферментативным брожением декстрозы сахара, мальтозы, сусла зерна или картофеля. А это, как...