Ekologické plasty

Ekologické plasty: materiálové inovácie pre trvalo udržateľný rozvoj

Ekologické plasty sú nový typ materiálu vyvinutého na báze tradičných plastov, ktorého cieľom je znížiť negatívny vplyv na životné prostredie a dosiahnuť recykláciu zdrojov. Stali sa dôležitým riešením na riešenie znečistenia životného prostredia zlepšením materiálov, výrobných procesov alebo recyklačných systémov s cieľom znížiť riziká znečistenia a zároveň zachovať praktickosť plastov.

1. Klasifikácia a vlastnosti ekologických plastov

Ekologické plasty možno rozdeliť do troch kategórií na základe ich environmentálnych charakteristík: biologicky odbúrateľné plasty, recyklované plasty a bioplasty, pričom každá z nich má jedinečné vlastnosti a scenáre použitia.

biologicky rozložiteľný plast

Biologicky odbúrateľné plasty môžu byť mikroorganizmami rozložené na oxid uhličitý, vodu a neškodné látky v prírodnom prostredí, ako je pôda, morská voda a kompostovacie podmienky, čím sa zabráni dlhodobému zvyškovému znečisteniu.

Kyselina polymliečna (PLA): Vyrába sa z rastlinného škrobu, ako je kukurica a cukrová trstina, má vysokú priehľadnosť a mechanické vlastnosti podobné tradičným plastom. Je vhodná na baliace fólie, jednorazový riad atď., ale jej tepelná odolnosť je nízka (zvyčajne nepresahuje 60 ℃).

Polybutylénadipát/polybutyléntereftalát (PBAT): Má dobrú flexibilitu a pri zmiešaní s PLA môže zlepšiť krehkosť. Bežne sa používa v poľnohospodárskej fólii, vreciach na odpadky atď. Za podmienok kompostovania sa môže úplne rozložiť počas 3 až 6 mesiacov.

Polyhydroxyalkanoáty (PHA): vyrobené mikrobiálnou fermentáciou, s vynikajúcou biokompatibilitou, môžu byť použité v medicíne (napríklad chirurgické stehy) a môžu sa tiež rozkladať v morskom prostredí, vhodné na obaly súvisiace s morskými potrebami.

recyklovaný plast

Recyklované plasty sa vyrábajú recykláciou odpadových plastov čistením, drvením, tavením a pretváraním, čím sa dosahuje recyklácia zdrojov a znižuje spotreba ropy.

Fyzikálne recyklované plasty: Priame spracovanie odpadových plastov s mierne nižším výkonom ako pri panenských plastoch sa môže použiť na výrobu odpadkových košov, tkanín z recyklovaných vlákien atď.

Chemicky recyklované plasty: Chemickou depolymerizáciou plastov na monoméry sa dajú repolymerizovať a majú vlastnosti podobné surovinám. Sú vhodné pre scenáre s vysokým dopytom, ako sú napríklad obaly na potraviny, a recyklované PET fľaše sa široko používajú v obaloch na nápoje.

Bioplasty

Bioplasty sa vyrábajú z obnoviteľnej biomasy, ako je škrob, rastlinné oleje a slama, čím sa znižuje závislosť od fosílnych zdrojov a sú čiastočne biologicky odbúrateľné.

Plasty na báze škrobu: Nízka cena, ľahko sa spracovávajú, často sa miešajú s inými materiálmi na výrobu obalových materiálov, ale majú slabú odolnosť voči vode.

Bio PE/PET: Vyrobený z etylénu alebo kyseliny tereftalovej, ktorá sa získava fermentáciou biomasy, s výkonom porovnateľným s tradičným PE/PET a recyklovateľnosťou, čím sa znižujú emisie uhlíka.

2. Výrobný proces a technologické objavy v oblasti ekologických plastov

Výroba ekologických plastov sa zameriava na ekologizáciu a nízku karbonizáciu, znižovanie spotreby energie a emisií znečisťujúcich látok počas získavania a spracovania surovín.

Inovácie v oblasti surovín

Biologicky rozložiteľné plasty a bioplasty sa môžu zbaviť závislosti od ropy a využiť uhlíkové zdroje uložené fotosyntézou rastlín. Napríklad pri výrobe PLA sa ako surovina používa kukuričný škrob, ktorý sa fermentuje a premieňa na kyselinu mliečnu a potom sa polymerizuje za vzniku polymérnych materiálov. Celý proces znižuje emisie uhlíka o 30 % až 50 % v porovnaní s tradičnými plastmi.

Recyklované plasty dosahujú presné oddelenie rôznych typov plastov pomocou efektívnych triediacich techník, ako je rozpoznávanie infračervenou spektroskopiou, čím poskytujú vysokokvalitné suroviny pre následné recyklačné spracovanie a zabraňujú nečistotám ovplyvňujúcim výkon produktu.

Optimalizácia procesov

Technológia enzymatickej katalýzy sa široko používa pri syntéze biologicky odbúrateľných plastov, ako je použitie lipázy na katalýzu polymerizačnej reakcie PBAT, zníženie reakčnej teploty a spotreby energie a minimalizácia použitia chemických katalyzátorov.

V procese chemickej regenerácie sa používajú zelené rozpúšťadlá a katalyzátory, ako napríklad použitie technológie superkritickej vody pri depolymerizácii PET, ktorá nevyžaduje organické rozpúšťadlá a má vyššiu reakčnú účinnosť a zlepšenú čistotu produktu.

3. Scenáre použitia ekologických plastov

Ekologické plasty prenikli do mnohých oblastí, ako sú obaly, poľnohospodárstvo, predmety dennej potreby a zdravotníctvo, a postupne nahrádzajú tradičné plasty.

Oblasť balenia: Biologicky rozložiteľné plastové tašky a boxy na jedlo sú obľúbené v donáške potravín a supermarketoch; PET fľaše z bioodbúrateľného materiálu sa používajú na balenie nápojov a kozmetiky, zatiaľ čo recyklované plastové fólie sa používajú na expresné balenie.

V poľnohospodárstve rieši biologicky odbúrateľná poľnohospodárska fólia problém tradičných zvyškov fólie, po zbere úrody sa automaticky rozkladá a zabraňuje zhutňovaniu pôdy; Vrecká na biohnojivá sa môžu pri kontakte s pôdou rozkladať, čím sa znižuje odpad.

Denné potreby: vrecia na odpadky na báze škrobu, jednorazový riad vyrobený z PLA, oblečenie vyrobené z bio vlákien atď., ktoré vyvažujú praktickosť a šetrnosť k životnému prostrediu.

V medicíne môžu byť stehy vyrobené z PHA absorbované ľudským telom po zahojení rán bez nutnosti sekundárneho chirurgického zákroku na ich odstránenie; Biologicky odbúrateľné nosiče liečiv dokážu presne uvoľňovať liečivá a prirodzene ich degradovať.

4. Výzvy a budúce trendy

Napriek rýchlemu vývoju ekologických plastov stále čelia mnohým výzvam:

Problém s nákladmi: Výrobný proces bioplastov a chemicky recyklovaných plastov je zložitý a s vyššími nákladmi ako pri tradičných plastoch, čo obmedzuje ich rozsiahle využitie.

Obmedzenia výkonu: Niektoré biologicky odbúrateľné plasty majú nedostatky v teplotnej odolnosti, vodeodolnosti a mechanických vlastnostiach, ako napríklad PLA, ktorý je náchylný na deformáciu pri vysokých teplotách a ťažko sa používa na uchovávanie horúcich nápojov.

Nedokonalý systém recyklácie: Miešanie biologicky rozložiteľných plastov s tradičnými plastmi môže ovplyvniť účinnosť recyklácie a spotrebitelia nemajú dostatočné znalosti o klasifikácii rôznych ekologických plastov, čo vedie k zvýšeným ťažkostiam s recykláciou.

V budúcnosti sa ekologické plasty budú vyvíjať smerom k vysokému výkonu, nízkym nákladom a ochrane životného prostredia počas celého životného cyklu:

Zmiešavanie materiálov: Použitím techník miešania a kopolymerizácie na zlepšenie defektov jedného materiálu, ako je kompozit PLA a PBAT, sa dosahuje dobrá pevnosť aj flexibilita.

Inteligentná degradácia: Vyvíjať environmentálne šetrné biologicky odbúrateľné plasty, ktoré začnú degradovať iba za špecifických podmienok vlhkosti a teploty (napríklad v pôde) a zachovávajú si stabilitu počas skladovania a používania.

Systém recyklácie s uzavretou slučkou: Kombinácia technológie blockchain na dosiahnutie úplnej sledovateľnosti životného cyklu plastov, zaznamenávanie celého procesu od výroby, spotreby až po recykláciu a regeneráciu, zlepšenie efektívnosti a transparentnosti recyklácie a podpora cirkulárneho modelu výroby, spotreby a regenerácie.

Vývoj ekologických plastov nie je len o inovácii materiálových technológií, ale vyžaduje si aj politickú podporu (ako sú nariadenia o obmedzení plastov, dotačné politiky), spoločné úsilie o účasť podnikov a zvyšovanie povedomia spotrebiteľov. S pokrokom v technológii a zlepšovaním priemyselného reťazca sa ekologické plasty stanú kľúčovým materiálom na dosiahnutie cieľa dvojitého uhlíkového rozdelenia a trvalo udržateľného rozvoja, čím sa podporí transformácia ľudskej spoločnosti smerom k zelenému a nízkouhlíkovému modelu.