• Home
  • Features
  • Injection molding, biodegradable plastics - bioplastics, part 1

Injection molding, biodegradable plastics - bioplastics, part 1

Injection molding, biodegradable plastics - bioplastics, part 1

The first plastics suitable for injection molding-made in the late 19th and early 20th century, such as celluloid - first "plastic" commercially exploitable was discovered in 1855, in 1910, Henry Ford in the U.S. experimented with wheat and soy and 1915 is in series produced the Ford Model T sometimes equipped with a starter box made of a material based on soybean oil-were the basis for biological resources. However, these are expensive and thus it is soon pushed cheaper products based on oil, gas and coal.

Mnozí vidí v bioplastech brzkou budoucnost, ale z technicko - ekonomického hlediska je uvedená vize, v současné době, předčasná. Všeobecně existuje na téma bioplastů nemalé množství nezodpovězených otázek, na které bude nutno postupně hledat konkrétní odpovědi. Pro objasnění některých pojmů z oblasti environmentálního pohledu na bioplasty se podíváme na některé definice a výklady.

Bio výkladový slovník

BIOPLASTY/BIOPLASTICS -  termín používaný jako definice pro dva různé druhy plastů:

A - plasty na bázi obnovitelných zdrojů - důraz je kladen na původ použité suroviny - mohou nebo nemusí být biologicky odbouratelné

B - biologicky rozložitelné a kompostovatelné plasty,  například podle EN 13 432 - zaměření na kompostovatelnost  konečného výrobku - biodegradabilní a kompostovatelné plasty mohou být vyrobeny na bázi obnovitelných zdrojů a/nebo neobnovitelných (fosilních) zdrojů

Biobáze znamená pouze to, že atomy uhlíku v molekulárních řetězcích pocházejí ze současné přírody, a nikoliv z fosilií.

Biopolymery - vysokomolekulární látky vytvářené biochemickými reakcemi:

 - rostlin - celulóza, škrob

 - zvířat - chitin, proteiny

 - mikroorganismů - PHA polyhydroxyalkanoáty

Syntetické biopolymery - jsou syntetizovány z přírodních biomolekul, nejsou produktem živých organismů, ale vykazují vlastnosti biopolymerů - kyselina polylaktidová PLA, kyselina polyglykolová PGA

Syntetické biodegradovatelné polymery - syntetické polymery modifikované vhodnými aditivy, která způsobí, že polymery podléhají oxidačním reakcím probíhajícím v přírodním prostředí a vytvářejí produkty asimilované - zužitkované -  mikroorganismy - TDPA Totally Degradable Plastic Additives - alifatické polyestery PCL polykaprolakton, aromatické polyestery PBAT polybutylenadipát tereftalát, polyvinylalkohol PVA, oxo - biodegradovatelné polyolefiny TDPA PE

Bioplasty tedy mohou být:

 - na bázi obnovitelných zdrojů a biologicky odbouratelné

 - na bázi obnovitelných zdrojů, ale biologicky neodbouratelné

 - na bázi neobnovitelných - fosilních - zdrojů  a biologicky odbouratelné 

PLASTY/POLYMERY NA BIOLOGICKÉ (BIO) BÁZI/BIO - BASED PLASTIC/POLYMER - toto označení se používá pro odbouratelné plasty/polymery vyrobené zcela nebo z části z biomasy - při použití tohoto pojmu je nutno vždy uvést obsah/procenta určující do jaké míry je materiál/výrobek vyprodukován na bio bázi, včetně metody měření obsahu biosložky

BIOKOMPOZITY -  polymerní materiály vyrobené kompletně - matrice i plnivo - z obnovitelných zdrojů

ČÁSTEČNÉ BIOKOMPOZITY -  obvykle matrice z klasických polymerů a plnivo z přírodních obnovitelných zdrojů - náhrada minerálních a syntetických plniv 

BIO BÁZE/BIO - BASED -  tento termín říká, že alespoň část materiálu/výrobku je vyroben z biomasy a i zde je nutno toto tvrzení o bio bázi doložit obsahem/procenty bio báze a způsobem jejího vyhodnocení - hmotnostní obsah, procenta, obsah uhlíku, atd.

UHLÍKOVÁ BIO BÁZE/BIO - BASED CARBON -  obsah uhlíku získaný z biomasy - materiál/nebo výrobek z fosilních a obnovitelných zdrojů obsahuje fosilní uhlík nebo uhlík na bio bázi - metoda 14C měří množství uhlíku na bio bázi v materiálu nebo produktu jako hmotnostní nebo procentuální podíl z celkového podílu organického uhlíku

HMOTNOSTNÍ OBSAH BIO BÁZE/BIO - BASED MASS CONTENT -  popisuje množství biologicky založené hmoty obsažené v materiálu nebo výrobku – je to doplňující metoda k metodice 14C a navíc umožňuje určit, kromě organického uhlíku i další chemické prvky, například kyslík, dusík, vodík

BIOLOGICKY ROZLOŽITELNÉ PLASTY/BIODEGRADABLE PLASTIC -  jsou plasty, které v životním prostředí slouží určitým mikroorganizmům pro získání energie - uhlík z plastu je při mikrobionálním procesu zcela převeden na oxid uhličitý - proces biodegradace je přímo závislý na stavu prostředí v němž probíhá - místo, teplota, vlhkost, doba působení a samozřejmě i na rozkládaném materiálu nebo samotné aplikaci - v důsledku uvedených vlivů se rozkladný proces a jeho výsledek může značně lišit - biologická odbouratelnost je spojena se strukturou polymerního řetězce, ale není závislá na původu surovin - v současné době není k dispozici jediná, zastřešující definice biologické rozložitelnosti - jedna z běžně používaných je ve standardu ISO a EU - EN 14 995 Plasty - Hodnocení kompostovatelnosti - specifikace a schéma testu

BIOMASA/BIOMASS -  je to materiál biologického původu, s výjimkou materiálů zakotvených do geologických struktur a materiálů transformovaných do fosilních - zkamenělých - materiálů, tj. jedná se o materiály jako například stromy, plodiny, trávy, stelivo, řasy, odpady biologického původu - hnůj, atp.

PŘEPRACOVANÉ BIOLOGICKÉ MATERIÁLY/BIOREFINERY -  následná výroba zahrnující široké spektrum produktů na bio bázi - potraviny, krmiva, chemické látky, včetně monomerů nebo stavebních bloků pro bioplasty a energetické produkty - palivo, síla, teplo - z biomasy

UHLÍKOVÁ STOPA/CARBON FOOTPRINT CFPs, respektive PCFs PRODUCT CARBON FOOTPRINT -  součet emisí skleníkových plynů a jejich pohlcení v systému výrobku, vyjádřené jako ekvivalent oxidu uhličitého CO2, včetně posouzení životního cyklu - ekvivalent CO2 určitého množství skleníkových plynů se vypočítá jako hmotnost daného skleníkového plynu vynásobená potenciálem globálního oteplování

UHLÍKOVĚ NEUTRÁLNÍ - CO2 NEUTRÁLNÍ/CARBON NEUTRAL - CO2 NEUTRAL - uhlíkově neutrální je takový produkt nebo proces, který má zanedbatelný vliv na celkovou hladinu CO2 v atmosféře; tvrzení o uhlíkové neutralitě je velmi složité prokázat;produkty, vezmeme - li v úvahu jejich celkový životní cyklus, ve většině případů nedosáhnou na uhlíkovou neutralitu

CELULÓZA/CELLULOSE -  je hlavní složkou buněčných stěn všech vyšších forem rostlinného života, s různým procentuálním obsahem v něm - je to nejčastější organická polysacharidová sloučenina - celulóza je polymerní molekula s velmi vysokou molekulovou hmotností (monomer je glukóza) průmyslově získatelná, například ze dřeva nebo bavlny k výrobě papíru, plastů a vláken

ESTER CELULÓZY/CELLULOSE ESTER - se získá esterifikací celulózy s organickými kyselinami - pro technické aplikace jsou z esterů celulózy vhodné: acetát celulózy - CA s kyselinou octovou, propionát celulózy - CP s kyselinou propionovou a butyrát celulózy - CB s kyselinou máselnou - smícháním vznikne acetát propionát celulózy CAP nebo CAB celuloze acetát butyrát, ze kterého se, pro zajímavost,  vyrábějí střenky originálních švýcarských armádních nožů
 

bioplasty
   Bioplastové misky z cukrové třtiny a pšeničné celulózy od firmy Green Planet Investment s.r.o.


DEGRADACE/DEGRADATION -  finálních produktů - degradace oxidační, hydrolitická, fotodegradace, biodegradace - fragmentace, degradační prostředí - splaškový kal, kontrolované kompostování, simulovaná skládka odpadů

Metody používané k hodnocení biodegradability -  stanovení:

 - množství vznikajícího oxidu uhličitého nebo metanu

 - změny molární hmotnosti materiálu

 - změny mechanických vlastností materiálu

 - úbytku hmotnosti materiálu

 - rozsahu fragmentace materiálu

 - kombinace metod

KOMPOST/COMPOST -  půdní zušlechťovací materiál s rozkládající se organickou hmotou, která půdě poskytuje živiny a zlepšuje půdní strukturu

KOMPOSTOVATELNÉ PLASTY/COMPOSTABLE PLASTICS -  plasty, které jsou biologicky rozložitelné - biodegradabilní - a to za podmínek kompostování - určitá vlhkost, teplota, mikroorganismy a časový rámec - u produktů takto označovaných musí být uvedeno přesné a konkrétní potvrzení o kompostovatelnosti - v domácím prostředí, v průmyslovém prostředí - včetně doby potřebné pro rozklad - viz EN 14 995 Plasty - Hodnocení kompostovatelnosti

KOMPOSTOVÁNÍ/COMPOSTING -  technika nakládání s odpady, která využívá přirozený proces přeměny organické hmoty na CO2, vodu a humus a to působením mikroorganismů - když se hovoří o kompostování bioplastů, obvykle se má na mysli řízené průmyslové kompostování k němuž jsou, většinou, bioplasty  při své likvidaci určeny

DROP - IN - BIOPLASTY/DROP - IN - BIOPLASTICS -  chemicky identický plast jako plast vyrobený na ropné bázi, ale vyrobený z obnovitelných zdrojů - například bio - PE vyrobený z bio - ethanolu ( z cukrové třtiny, apod.) nebo částečně na bio - bázi PET nebo PA - PA 410, PA 610, PA 1010, PA 1012, respektive plně bio PA 510, či PA 1010

FERMENTACE/FERMENTATION -  biochemické reakce řízené mikroorganismy nebo enzymy - proteiny, které katalyzují chemické reakce, například přeměna cukru na kyselinu mléčnou

SKLENÍKOVÝ PLYN/GREENHOUSE GAS GHG -  plynná složka atmosféry - jak přírodní tak i antropogenní  (jev podmíněný nebo způsobený lidskou činností), která obsahuje a emituje záření o určitých vlnových délkách v rámci spektra infračerveného záření emitovaného z povrchu Země, atmosféry, mraků

HUMUS/HUMUS - v zemědělství - obvykle zralý kompost nebo přírodní kompost extrahovaný, například z lesa nebo jiného přírodního zdroje pro použití na zlepšení struktury půdy

SMĚS - SLOUČENINA/COMPAUND/BLEND -  směs plastů z různých základních materiálů - polymery a aditiva

PRŮMYSLOVÉ KOMPOSTOVÁNÍ/INDUSTRIAL COMPOSTING -  proces založený na definovaných podmínkách –teplota, vlhkost, doba působení - pro přeměnu biologicky rozložitelných odpadů na stabilní, dezinfikované výrobky použitelné v zemědělství - kritéria pro průmyslové kompostování jsou uvedena v EN 13 432 - materiály a produkty splňující normu by měly být certifikovány a odpovídajícím způsobem označeny

GENETICKY MODIFIKOVANÉ ORGANISMY/GENETICALLY MODIFIED ORGANISMS GMO -  jedná se o organismy - rostliny a zvířata, jejichž genetický materiál - DNA - byl změněn, což je částí odborníků i veřejností vnímáno jako nepřípustné s ohledem na zdraví člověka

Je vysoké podezření, že pro výrobu bioplastů se GM plodiny v určité míře používají  

POSUZOVÁNÍ ŽIVOTNÍHO CYKLU/ LIFE CYCLE ASSESSMENT LCA -  nebo také analýza životního cyklu, ecobalance, od kolébky do hrobu analýza -  je vyšetřování a ocenění environmentálních dopadů způsobených daným materiálem, výrobkem nebo službou

PBAT -  polybutylen tereftalátadipát je alifatický, aromatický kopolyester, který má vlastnosti běžného polyetylenu, ale je technologií průmyslového kompostování plně biologicky rozložitelný - je vyroben z fosilní ropy, ale již jsou první odkazy na jeho výrobu z částečně obnovitelných zdrojů

PBS - polybutylen sukcinát - sto procentně biologicky odbouratelný polymer , vyrobený z jantarové kyseliny, kterou je možno získat na bio - bázi

PC - polykarbonát - termoplastický polyester na ropné bázi kritizovaný za obsah BPA -  bisfenol A, který působí zdravotní problém, protože se chová jako hormon

PCL -  polykaprolakton - syntetický, na fosilní bázi, biodegradabilní bioplast - používá se jako součást blendů

PE - polyetylen - termoplastický polymerizát z ethylenu - může být vyroben z obnovitelných zdrojů, například z cukrové třtiny přeměněné na bio - ethanol

PGA -  kyselina polyglykolová nebo polyglikolid je biologicky odbouratelný termoplastický polymer - lineární, alifatický polyester - využití jako bariérový materiál v obalovém průmyslu a v lékařství

PHA -  polyhydroxyalkanoáty jsou lineární polyestery vyrobené bakteriální fermentací cukru nebo lipidů (organické látky tukové povahy), nejčastějším typem PHA je PHB

PHB -  poly - 3 - hydroxy butyrát je PHA - polymer patřící do třídy polyesterů, je produkován mikroorganismy, je to v první řadě produkt asimilace uhlíku - z glukózy nebo škrobu - a je metabolizován mikroorganismy jako forma zachování energie molekul, PHB má vlastnosti podobné jako PP, je však tužší a křehčí

PHBH -  poly - 3 - hydroxybutyrát –co - 3 - hydroxyhexanoát je PHA - stejně jako ostatní biopolymery z rodiny PHA je i PHBH produkován mikroorganismy v procesu kvašení - fermentace, kde se akumuluje v jejich těle pro jejich výživu, mezi hlavní rysy PHBH patří jeho vynikající biologická rozložitelnost s využitím hydrolýzy

PLA -  polyaktid nebo kyselina polymléčná - biologicky odbouratelný termoplast, lineární alifatický polymer na bázi kyseliny mléčné, hlavní výrobní proces - fermentace cukru nebo škrobu s pomocí mikroorganismů, kyselina mléčná má více forem, během polymerace je možno laktidy kombinovat tak, aby získaný PLA plast měl požadované vlastnosti

PPC -  polypropylene karbonáte - bioplast vyrobený kopolymerací oxidu uhličitého s propylenoxidem

PLASTY/PLASTICS -  materiály s dlouhými molekulárními řetězci z přírodních i fosilních materiálů vyrobené chemickými nebo biochemickými reakcemi

OBNOVITELNÉ ZDROJE/RENEWABLE RESOURCES -  zemědělské suroviny, které nejsou používány jako potraviny nebo krmiva, ale jako surovina pro průmyslové využití nebo jako zdroj energie

SACHARINY - SACHARIDY/SACHARINS - CARBOHYDRATES -  rodina cukrů

ŠKROB/STARCH -  přírodní polymer - sacharid - se skládá z amylózy a amylopektinu získaných z kukuřice, brambor, pšenice, tapioky, atd., je - li glukóza připojena na polymerní řetězec určitým způsobem, potom se výsledný produkt nazývá škrob, každá molekula se skládá z 300 až 1 200 glukózových jednotek

TERMOPLASTICKÝ ŠKROB/THERMOPLASTIC STARCH TPS -  škrob, který byl upraven na plast

UDRŽITELNÝ ROZVOJ/SUSTAINABLE DEVELOPMENT -  pokus vytvořit pro člověka i přírodní prostředí co nejlepší dlouhodobé životní podmínky;rozvoj, který uspokojuje potřeby současné generace, aniž by byla ohrožena schopnost budoucích generací uspokojovat své vlastní potřeby;udržitelnost se týká kontinuity ekonomických, sociálních, institucionálních a environmentálních aspektů lidské společnosti, stejně jako non - lidského prostředí

UDRŽITELNOST/SUSTANABILITY -  má tři dimenze - ekonomickou - sociální - environmentální, které jsou známy pod pojmem trojí udržitelnosti, to znamená, že udržitelný rozvoj současně a neoddělitelně zahrnuje ekonomickou prosperitu, ochranu životního prostředí a sociální spravedlnost, jinými slovy tento pojem říká, že firmy mají rozšířit svoji zodpovědnost o sociální a environmentální rozměr;udržitelnost je o tom, že výrobky vhodné pro dané trhy zároveň s jejich společenskými přínosy mají i snížit dopady na životní prostředí lépe než jiné alternativy, které jsou v dané době k dispozici;to také znamená závazek k neustálému zlepšování, které by mělo vést k dalšímu snižování ekologické stopy dnešních produktů, výrob a použitých surovin.

Lepší celková ekobilance u bioplastů v porovnání s tradičními plasty dosud nebyla potvrzena.

2. časť »

3.časť »

  • autor:
  • Lubomír Zeman


    You might also be interested



     

    Article archive