Использование биоразлагаемых материалов

Юрий Степанович Почанин

В данной работе приведена классификация биопластиков, полученных из ископаемого и природного сырья. Рассмотрены механизмы биоразложения природных и синтетических биоразлагаемых полимеров. Рекомендованы пути создания композиционных материалов на основе природных полимеров: крахмала, целлюлозы, хитозана или белков, а также использование пластификаторов и различных добавок, в том числе оксибиоразлагаемых, ускоряющих их распад. Рассмотрены основные испытания биоразлагаемых полимеров. Дана характеристика основных промышленно выпускаемых упаковочных биоразлагаемых материалов фирмами ведущих стран мира. Данная работа будет полезна для студентов и специалистов, занимающихся исследованием и применением полимерных биоразлагаемых материалов для изготовления изделий и упаковок в различных отраслях промышленности, в медицине и утилизацией отходов после их использования.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ

Введение

Рост производства и потребления полимеров – одно из основных направлений развития мировой экономики. В последние годы темпы роста производства полимерных материалов неуклонно возрастают. Вместе с тем остро встает проблема утилизации полимерных отходов после истечения срока эксплуатации материалов и изделий, получаемых на их основе. До настоящего времени наиболее распространенным методом ликвидации полимерных отходов является компостирование. Однако синтетические полимеры инертны к воздействию факторов окружающей среды и практически не разлагаются в естественных условиях. В этой связи в мире все большее внимание исследователей привлекает задача придания биоразлагаемости синтетическим полимерным системам, которые охраняли бы свои потребительские свойства в течение срока эксплуатации, а по его истечении подвергались бы при определенных условиях физико-химическими биохимическим превращениям, ускоренно разрушаясь и разлагаясь на безвредные для природы компоненты. Биоразлагаемые полимеры получают как естественным, так и синтетическим (https://ru.qwe.wiki/wiki/Chemical_synthesis) путем и в основном состоят из сложноэфирных (https://ru.qwe.wiki/wiki/Ester), амидных (https://ru.qwe.wiki/wiki/Amide) и простых эфирных (https://ru.qwe.wiki/wiki/Ether) функциональных групп. Их свойства и механизм разрушения определяются их точной структурой. Эти полимеры часто синтезируются реакциями конденсации (https://ru.qwe.wiki/wiki/Condensation_reaction), полимеризацией с раскрытием цикла (https://ru.qwe.wiki/wiki/Ring_opening_polymerization) и металлическими катализаторами (https://ru.qwe.wiki/wiki/Catalysis). Существует множество примеров и применений биоразлагаемых полимеров. Биоразлагаемые полимеры представляют значительный интерес для различных областей, включая медицину, сельское хозяйство и упаковку. Также прилагаются значительные усилия по замене материалов, полученных из нефтехимии, материалами, которые могут быть изготовлены из биоразлагаемых компонентов. Одним из наиболее часто используемых полимеров для упаковки является полимолочная кислота (https://ru.qwe.wiki/wiki/Polylactic_acid), PLA. В отличие от большинства пластмасс, биоразлагаемые полимеры могут расщепляться в условиях окружающей среды с помощью микроорганизмов, таких как бактерии или грибки. Полимер, как правило, считается полностью биоразлагаемым, если вся его масса разлагается в почве или воде за период в шесть месяцев.

Данная работа будет полезна для студентов и специалистов, занимающихся исследованием и применением полимерных биоразлагаемых материалов для изготовления изделий и упаковок в различных отраслях промышленности, в медицине и утилизацией отходов после их использования.

ГЛАВА 1. МИРОВОЙ РЫНОК БИОМАТЕРИАЛОВ

Мировое потребление биоразлагаемых пластиков развивается высокими темпами. Среднегодовой рост составляет 27%. В период с 2012 по 2016 г. потребление выросло в 2.7 раза, рис.1. Контейнеры, пленки и пеноматериалы, изготовленные из биоразлагаемых полимеров, используются для упаковки мяса, молочных продуктов, выпечки и пр.

Рис.1.Мировое потребление биоразлагаемых пластиков

Друг