ביו-פלסטיק הוא חומר פלסטי המיוצר ממקורות מתחדשים כמו צמחים, אצות, קורנפלור וקנה סוכר, ולא ממקורות שאינם מתחדשים כמו נפט. הוא מהווה אלטרנטיבה בת קיימא וידידותית יותר לסביבה לפלסטיק קונבנציונלי, מכיוון שהוא מתכלה ביולוגית וניתן לקומפוסטציה.
ישנם מספר סוגים של ביו-פלסטיק, כגון PLA (חומצה פולילקטית), PHA (פוליהידרוקסיאלקאנואט), PBS (פוליבוטילן סוקסינט) ו-PCL (פוליקפרולקטון), לכל אחד מאפיינים ויישומים משלו.
היתרונות של ביו-פלסטיק כוללים תלות מופחתת במשאבים שאינם מתחדשים, פליטות גזי חממה מופחתות, יכולת התכלות ביולוגית וקומפוסטטיביות, ואפשרות מיחזור. עם זאת, יש לו גם כמה חסרונות, כגון עלותו הגבוהה בהשוואה לפלסטיק קונבנציונלי, הצורך בתנאים ספציפיים לפירוקו ותחרות עם ייצור מזון.
בקיצור, ביו-פלסטיק מייצג אלטרנטיבה מבטיחה להפחתת ההשפעה הסביבתית הנגרמת מפלסטיק קונבנציונלי, אך הוא עדיין מתמודד עם אתגרים מבחינת עלות, תשתית מיחזור וקבלת השוק.
תהליך ייצור ביו-פלסטיק: להבין כיצד מיוצר חומר מתכלה זה.
תהליך הייצור של ביו-פלסטיק כרוך בשימוש בחומרי גלם ממקור ביולוגי , כגון עמילן תירס, קנה סוכר, קסאווה ועוד. חומרי גלם אלה עוברים תהליך תסיסה כדי לקבל פולימרים, אשר לאחר מכן הופכים לפלסטיק באמצעות טכניקות כגון שיחול, הזרקה או יציקה.
ניתן לחלק ביו-פלסטיק לסוגים שונים, כגון PLA (חומצה פולילקטית), PHA (פוליהידרוקסיאלקאנואטים) וביו -פלסטיק מבוסס עמילן . לכל סוג מאפיינים ספציפיים הקובעים את יישומו ותכונותיו. לדוגמה, PLA ידוע ביכולתו להתכלות ביולוגית בתנאים מתאימים, בעוד של-PHA חוזק ועמידות גבוהים.
בין היתרונות של ביו-פלסטיק , בולטים מקורו המתחדש, יכולתו להתכלות ביולוגית וההשפעה הסביבתית הנמוכה יותר בהשוואה לפלסטיק מסורתי מבוסס דלקים מאובנים. עם זאת, חשוב לציין שלא כל הביו-פלסטיק מתכלה לחלוטין וניתן לקומפוסטציה, דבר שעלול להוביל לבלבול ולהשפעות סביבתיות שליליות.
מצד שני, החסרונות של ביופלסטיק כוללים את עלות הייצור הגבוהה בהשוואה לפלסטיק קונבנציונלי, את הצורך בתשתית נאותה לקומפוסטציה ולמחזור שלו, ותחרות עם ייצור מזון עקב שימוש בחומרי גלם חקלאיים.
למרות יתרונותיו הסביבתיים , ביו-פלסטיק עדיין מתמודד עם אתגרים בנוגע לכדאיותו הכלכלית ולוגיסטיקה של מיחזור.
למדו על סוגי הביופלסטיק השונים הקיימים כיום בשוק.
ביו-פלסטיק הוא חומר המיוצר ממקורות מתחדשים, כגון קורנפלסט, קנה סוכר, קסאווה ואחרים. הוא אלטרנטיבה בת קיימא יותר לפלסטיק המסורתי, שמקורו בנפט. קיימים כיום סוגים שונים של ביו-פלסטיק בשוק, לכל אחד מאפיינים ויישומים משלו.
אחד הסוגים הנפוצים ביותר של ביו-פלסטיק הוא PLA (חומצה פולילקטית), העשויה מעמילן תירס. PLA מתכלה ביולוגית וניתן להשתמש בה באריזות, כלי מטבח חד פעמיים ואפילו בחלקי הדפסה תלת-ממדית. סוג נוסף של ביו-פלסטיק הוא PHA (פוליהידרוקסיאלקנואט), המיוצר על ידי חיידקים ומתכלה ביולוגית לחלוטין. PHA משמש באריזות, קוסמטיקה ואפילו מכשירים רפואיים.
בנוסף, יש לנו ביו-פלסטיק העשוי מקנה סוכר, המכונה פוליאתילן ירוק. לחומר זה יש את אותן תכונות כמו פוליאתילן מסורתי, אך הוא מיוצר בצורה בת קיימא יותר. ביו-פלסטיק של קסאווה, בתורו, מתכלה ביולוגית וניתן להשתמש בו באריזות גמישות וביריעות פלסטיק.
היתרונות של ביופלסטיק כוללים תלות מופחתת במשאבים שאינם מתחדשים, פליטות גזי חממה מופחתות ואפשרות למחזור. עם זאת, עדיין קיימים אתגרים להתגבר עליהם, כגון הכדאיות הכלכלית של ייצור בקנה מידה גדול והצורך בתשתית מיחזור נאותה.
הכרת סוגי החומרים השונים הזמינים כיום בשוק יכולה לסייע בבחירת חומרים בני קיימא יותר לעתיד. חשוב להיות מודעים לחידושים ולהתקדמות בתחום זה כדי לקדם כלכלה מעגלית ובת קיימא יותר.
מה היתרון העיקרי של ביו-פלסטיק בהשוואה לפלסטיק קונבנציונלי?
ביו-פלסטיק הוא אלטרנטיבה בת קיימא לפלסטיק קונבנציונלי, העשוי מחומרי גלם מתחדשים כמו קורנפלור, קנה סוכר ואפילו אצות. היתרון העיקרי של ביו-פלסטיק על פני פלסטיק קונבנציונלי הוא יכולת ההתכלות הביולוגית שלו. בעוד שלפלסטיק מסורתי לוקח מאות שנים להתפרק, ביו-פלסטיק יכול להתפרק מהר יותר ובאופן טבעי יותר, ובכך לתרום להפחתת זיהום הסביבה.
יתר על כן, ביו-פלסטיק גם מסייע בהפחתת התלות במשאבים שאינם מתחדשים, כגון נפט, מכיוון שהוא מיוצר ממקורות טבעיים הניתנים לעיבוד בר-קיימא. משמעות הדבר היא שלייצור ביו-פלסטיק יש השפעה סביבתית נמוכה יותר בהשוואה לייצור פלסטיק קונבנציונלי, הכרוך בהפקה ועיבוד של דלקים מאובנים.
יתרון נוסף של ביו-פלסטיק הוא הרבגוניות שלו, המאפשרת שימוש בו במגוון יישומים, החל מאריזות ועד לחלקי רכב. יתר על כן, לביו-פלסטיק יש את אותן תכונות פיזיקליות כמו פלסטיק קונבנציונלי, כגון חוזק ועמידות, מה שהופך אותו לאופציה בת קיימא להחלפת פלסטיק מסורתי במגוון מוצרים.
למרות היתרונות של ביו-פלסטיק, חשוב לציין שיש לו גם חסרונות, כגון עלויות ייצור גבוהות יותר בהשוואה לפלסטיק קונבנציונלי, אשר עלולים להפריע לאימוץ נרחב שלו. יתר על כן, היעדר תשתית נאותה לאיסוף ומיחזור ביו-פלסטיק עלול להגביל את יעילותו בהפחתת זיהום הסביבה.
עם זאת, יש צורך להשקיע בטכנולוגיות ותשתיות מתאימות כדי לקדם את ייצורן ושימושן בקנה מידה גדול, ובכך לשאוף להפחית את ההשפעה הסביבתית הנגרמת על ידי פלסטיק מסורתי.
יתרונות וחסרונות של חומרים מתכלים: הבנת היתרונות והחסרונות שלהם.
חומרים מתכלים ביולוגית הם אלטרנטיבה בת קיימא לפלסטיק קונבנציונלי מכיוון שהם מתפרקים באופן טבעי בסביבה, ובכך מפחיתים את השפעתם הסביבתית. עם זאת, חשוב להבין את היתרונות והחסרונות של חומרים אלה כדי להבין טוב יותר את יתרונותיהם וחסרונותיהם.
ביופלסטיק: כיצד הוא מיוצר, סוגים, יתרונות, חסרונות
ביו-פלסטיק מיוצר מחומרי גלם מתחדשים כגון קורנפלסטק, קנה סוכר ושמנים צמחיים. ישנם סוגים שונים של ביו-פלסטיק, כגון PLA (חומצה פולילקטית) ו-PHA (פוליהידרוקסיאלקנואט), לכל אחד מאפיינים ויישומים משלו.
אחד היתרונות העיקריים של ביו-פלסטיק הוא יכולת ההתכלות הביולוגית שלו, מה שאומר שהוא מתפרק ביתר קלות בסביבה, ובכך מפחית את הזיהום הנגרם מפלסטיק קונבנציונלי. יתר על כן, ביו-פלסטיק פחות תלוי במשאבים מאובנים, מה שתורם להפחתת פליטות גזי חממה.
עם זאת, לביו-פלסטיק יש גם כמה חסרונות. אחד האתגרים העיקריים הוא חוזקו המכני הנמוך, אשר מגביל את יישומו במוצרים הדורשים עמידות ועמידות. יתר על כן, ייצור ביו-פלסטיק עדיין יקר יותר מפלסטיק קונבנציונלי, דבר שעשוי לעכב את אימוצו הנרחב.
עם התקדמות הטכנולוגיה והמודעות לחשיבות הקיימות, צפוי כי ביופלסטיק יהפוך לחלופה בת קיימא ויעילה לפלסטיק קונבנציונלי.
ביופלסטיק: כיצד הוא מיוצר, סוגים, יתרונות, חסרונות
ביו-פלסטיק הוא כל חומר גמיש ומתכלה ביולוגית המבוסס על פולימרים ממקור פטרוכימי או ביומסה. בדומה לפלסטיק מסורתי המסונתז מנפט, ניתן לעצב אותו כדי לייצר חפצים שונים.
בהתאם למקורו, ניתן להפיק ביו-פלסטיק מביומסה (מבוססת ביולוגית) או מפטרוכימיקלים. לעומת זאת, בהתאם לקצב הפירוק שלו, ביו-פלסטיק מסווג כמתכלה ביולוגית-ביולוגית וכלא מתכלה ביולוגית.
עליית השימוש בביו-פלסטיק נובעת בתגובה לחסרונות שנוצרים על ידי פלסטיק קונבנציונלי, כולל הצטברות של פלסטיק שאינו מתכלה באוקיינוסים ובאתרי פסולת.
מצד שני, לפלסטיק קונבנציונלי יש טביעת רגל פחמנית גבוהה ותכולת יסודות רעילים גבוהה. מצד שני, לביו-פלסטיק יש מספר יתרונות, מכיוון שהוא אינו מייצר יסודות רעילים ובדרך כלל מתכלה ביולוגית וניתן למחזור.
בין החסרונות העיקריים של ביו-פלסטיק נמנים עלויות הייצור הגבוהות שלו ועמידותו הנמוכה יותר. יתר על כן, חלק מחומרי הגלם המשמשים הם בעלי פוטנציאל שיא למזון, דבר המהווה בעיה כלכלית ואתית.
כמה דוגמאות לחפצים ביו-פלסטיים הן שקיות מתכלות, כמו גם חלקי רכב וטלפונים סלולריים.
מאפייני ביו-פלסטיק
החשיבות הכלכלית והסביבתית של ביו-פלסטיק
לאחרונה, גובר העניין המדעי והתעשייתי בייצור פלסטיק מחומרי גלם מתחדשים שהם מתכלים ביולוגית.
הסיבה לכך היא שעתודות הנפט בעולם הולכות ומתדלדלות, שכן ישנה מודעות גוברת לנזק הסביבתי החמור הנגרם מפטרופלסטיק.
עם הביקוש הגובר לפלסטיק בשוק העולמי, גם הביקוש לפלסטיק מתכלה עולה.
פירוק ביולוגי
ניתן לטפל בפסולת ביו-פלסטית מתכלה כמו בפסולת אורגנית, מתפרקת במהירות ואינה מזהמת. לדוגמה, ניתן להשתמש בה כתוסף תזונה לקומפוסט, מכיוון שהיא ממוחזרת באופן טבעי באמצעות תהליכים ביולוגיים.
מגבלות של ביו-פלסטיק
ייצור ביו-פלסטיק מתכלה עומד בפני אתגרים גדולים משום שלביו-פלסטיק תכונות נמוכות יותר מפטרו-פלסטיק והשימוש בו, למרות שגדל, מוגבל.
שיפור תכונות הביופלסטיק
כדי לשפר את תכונותיהם של ביו-פלסטיק, מפותחות תערובות של ביו-פולימרים עם סוגים שונים של תוספים, כגון ננו-צינוריות פחמן וסיבים טבעיים שעברו שינוי בתהליכים כימיים.
באופן כללי, תוספים המיושמים על ביו-פלסטיק משפרים תכונות כגון:
- קשיחות ועמידות מכנית.
- תכונות מחסום גז ומים.
- עמידות בחום ויציבות תרמית.
ניתן להנדס תכונות אלו לתוך ביו-פלסטיק באמצעות שיטות הכנה ועיבוד כימיות.
כיצד מייצרים ביו-פלסטיק?
-היסטוריה קצרה
ביופלסטיק קדם לפלסטיק סינתטי קונבנציונלי שמקורו בנפט. השימוש בפולימרים מחומרים צמחיים או מן החי לייצור פלסטיק מתוארך למאה ה-18, עם שימוש בגומי טבעי (Hevea brasiliensis latex).
הביופלסטיק הראשון, אף על פי שלא נקרא שמו, פותח בשנת 1869 על ידי ג'ון ווסלי הייאט ג'וניור, שייצר פלסטיק שמקורו בצלולוז כותנה כתחליף לשנהב. יתר על כן, בסוף המאה ה-XNUMX, קזאין חלב שימש לייצור ביופלסטיק.
בשנות ה-40, פורד חקרה חלופות לשימוש בחומרי גלם מבוססי צמחים בייצור חלקי הרכב שלה. קו מחקר זה התעורר בעקבות הגבלות על השימוש בפלדה מתקופת המלחמה.
כתוצאה מכך, בשנת 1941, פיתחה החברה דגם מכונית עם מרכב שנבנה בעיקר מנגזרות פולי סויה. עם זאת, לאחר תום המלחמה, יוזמה זו הופסקה.
בשנת 1947 יוצר הביופלסטיק הטכני הראשון, פוליאמיד 11 (רילסן כסימן מסחרי). מאוחר יותר, בשנות ה-1990, הופיעו PLA (חומצה פולילקטית), PHA (פוליהידרוקסיאלקנואטים) ועמילנים פלסטיים.
-חוֹמֵר גֶלֶם
ביו-פלסטיק מבוסס ביולוגיה הוא חומר המופק מביומסה צמחית. שלושת המקורות הבסיסיים של חומרי גלם מבוססי ביולוגיה הם כדלקמן.
פולימרים טבעיים מביומסה
ניתן להשתמש בפולימרים טבעיים המיוצרים ישירות על ידי צמחים, כגון עמילן או סוכרים. לדוגמה, "פלסטיק תפוחי אדמה" הוא ביו-פלסטיק מתכלה העשוי מעמילן תפוחי אדמה.
פולימרים המסונתזים ממונומרים של ביומסה
חלופה שנייה היא סינתזה של פולימרים ממונומרים המופקים ממקורות צמחיים או מן החי. ההבדל בין דרך זו לקודמתה הוא שנדרשת סינתזה כימית ביניים.
לדוגמה, ביו-PE או פוליאתילן ירוק מיוצר מאתנול המופק מקנה סוכר.
ניתן לייצר ביו-פלסטיק גם ממקורות מן החי, כגון גליקוזאמינוגליקנים (GAGs), שהם חלבוני קליפת ביצה. היתרון של חלבון זה הוא שהוא מאפשר ייצור ביו-פלסטיק חזק יותר.
ביוטכנולוגיה המבוססת על תרביות חיידקים
דרך נוספת לייצר פולימרים לביו-פלסטיק היא באמצעות ביוטכנולוגיה באמצעות תרביות חיידקים. בדרך זו, חיידקים רבים מסנתזים ומאחסנים פולימרים שניתן להפיק ולעבד.
כדי להשיג זאת, חיידקים מגודלים בצורה מסיבית במצע גידול מתאים ולאחר מכן מעובדים כדי לטהר את הפולימר הספציפי. לדוגמה, PHA (פוליהידרוקסיאלקאנואטים) מסונתז על ידי סוגים שונים של חיידקים הגדלים בסביבה עם עודף פחמן וללא חנקן או זרחן.
חיידקים אוגרים את הפולימר בצורת גרגירים בציטופלזמה, אשר מופקים באמצעות עיבוד של מסות החיידקים. דוגמה נוספת היא PHBV (פוליהידרוקסיבוטיל ולרט), המתקבל מחיידקים הניזונים מסוכרים המתקבלים משאריות צמחים.
המגבלה העיקרית של ביו-פלסטיק המתקבל בדרך זו היא עלות הייצור, בעיקר בשל מצע התרבות הנדרש.
שילוב של פולימר טבעי ופולימר ביוטכנולוגי
אוניברסיטת אוהיו פיתחה ביו-פלסטיק חזק מאוד על ידי שילוב של גומי טבעי עם ביו-פלסטיק PHBV, מי חמצן אורגניים וטרימתילולפרופן טריאקרילט (TMPTA).
תהליך הייצור
ביו-פלסטיק מתקבל באמצעות תהליכים שונים, בהתאם לחומר הגלם ולתכונות הרצויות. ניתן להשיג ביו-פלסטיק באמצעות תהליכים בסיסיים או תהליכים תעשייתיים מורכבים יותר.
תהליך בסיסי
בישול ועיצוב יכולים להתבצע במקרה של פולימרים טבעיים כגון עמילן או עמילן תירס או עמילן תפוחי אדמה.
לכן, מתכון בסיסי לייצור ביו-פלסטיק הוא ערבוב של עמילן תירס או עמילן תפוחי אדמה עם מים, הוספת גליצרין. לאחר מכן, תערובת זו מבושלת עד להסמכה, מעוצבת ומניחה לה להתייבש.
תהליכים במורכבות בינונית
במקרה של ביו-פלסטיק המיוצר עם פולימרים המסונתזים ממונומרים של ביומסה, התהליכים מורכבים מעט יותר.
לדוגמה, ביו-PE המיוצר מאתנול מקנה סוכר דורש סדרה של שלבים. השלב הראשון הוא הפקת הסוכר מקנה הסוכר כדי לקבל אתנול באמצעות תסיסה וזיקוק.
לאחר מכן, האתנול מיובש, וכתוצאה מכך נוצר אתילן, אותו יש לפולימר. לבסוף, חפצים המבוססים על ביו-פלסטיק זה מיוצרים באמצעות מכונות תרמופורמינג.
תהליכים מורכבים ויקרים יותר
כאשר מתייחסים לביו-פלסטיק המיוצר מפולימרים המתקבלים באמצעות ביוטכנולוגיה, המורכבות והעלויות עולות. הסיבה לכך היא שמדובר בתרביות חיידקים, הדורשות מצע גידול ותנאי גידול ספציפיים.
תהליך זה מבוסס על העובדה שחיידקים מסוימים מייצרים פולימרים טבעיים אותם הם יכולים לאחסן באופן פנימי. לכן, באמצעות רכיבים תזונתיים מתאימים, מיקרואורגניזמים אלה מעובדים ומעובדים כדי להפיק את הפולימרים.
ניתן לייצר ביו-פלסטיק גם מאצות מסוימות, כמו למשל Botryococcus braunii . מיקרו-אצה זו מסוגלת לייצר ואף להפריש פחמימנים לסביבה, מהם מתקבלים דלקים או ביו-פלסטיק.
ייצור מוצרים ביו-פלסטיים
העיקרון הבסיסי הוא לעצב את האובייקט, הודות לתכונות הפלסטיות של תרכובת זו, באמצעות לחץ וחום. העיבוד כולל שיחול, הזרקה, הזרקה בניפוח, יציקה קדם-פורמית, תרמופורמינג, ולבסוף, קירור.
סוגים
ישנן מספר גישות לסיווג ביו-פלסטיק, והן אינן נטולות מחלוקת. בכל מקרה, הקריטריונים המשמשים להגדרת הסוגים השונים הם מקור ורמת פירוק.
-מָקוֹר
על פי גישה כללית, ניתן לסווג ביו-פלסטיק לפי מקורו כמבוסס ביולוגי או שאינו מבוסס ביולוגי. במקרה הראשון, הפולימרים מתקבלים מביומסה של צמחים, בעלי חיים או חיידקים ולכן הם משאבים מתחדשים.
מצד שני, ביו-פלסטיק שאינו מבוסס ביולוגיה הוא כזה המיוצר מפולימרים המסונתזים מנפט. עם זאת, מכיוון שהוא משאב שאינו מתחדש, ישנם מומחים הסבורים שאין להתייחס אליו כאל ביו-פלסטיק.
רמת הפירוק
מבחינת קצב הפירוק, ביו-פלסטיק יכול להיות מתכלה ביולוגית או לא מתכלה ביולוגית. פלסטיק מתכלה ביולוגית מתפרק בפרקי זמן קצרים יחסית (ימים עד מספר חודשים) כאשר הוא נתון לתנאים מתאימים.
מצד שני, ביו-פלסטיק שאינו מתכלה מתנהג כמו פלסטיק פטרוכימי קונבנציונלי. במקרה זה, זמן הפירוק נמדד בעשורים או אפילו מאות שנים.
לגבי קריטריון זה, קיימת גם מחלוקת, שכן ישנם חוקרים הסבורים כי ביו-פלסטיק אמיתי חייב להיות מתכלה ביולוגית.
-מקורי ומתכלה ביולוגית
כאשר משלבים את שני הקריטריונים הקודמים (מקור ורמת פירוק), ניתן לסווג ביו-פלסטיק לשלוש קבוצות:
- עשוי מחומרי גלם מתחדשים (ביולוגיים) ומתכלים.
- אלו המתקבלים מחומרי גלם מתחדשים (מבוססי ביולוגיה) אך אינם מתכלים.
- מתקבל מחומרי גלם ממקור פטרוכימי, אך מתכלה ביולוגית.
חשוב להדגיש שכדי להתייחס לפולימר כביו-פלסטיק, יש צורך להכניס אחד משלושת הצירופים הללו.
ביולוגית-מתכלה
ביופלסטיק מתכלה ביולוגית כולל חומצה פולילקטית (PLA) ופוליהידרוקסיאלקאנואט (PHA). PLA הוא אחד הביופלסטיקים הנפוצים ביותר והוא מופק בעיקר מתירס.
לביופלסטיק זה תכונות דומות לפוליאתילן טרפתאלט (PET, פלסטיק מסוג פוליאסטר קונבנציונלי), אם כי הוא פחות עמיד לטמפרטורות גבוהות.
ל-PHA, בתורו, תכונות משתנות, בהתאם לפולימר הספציפי ממנו הוא מורכב. הוא מתקבל מתאי צמחים או באופן ביוטכנולוגי מתרביות חיידקים.
ביו-פלסטיק אלה רגישים מאוד לתנאי עיבוד ועלותו גבוהה עד פי עשרה מפלסטיק קונבנציונלי.
דוגמה נוספת לקטגוריה זו היא PHBV (פוליהידרוקסיבוטילוולברט), המתקבל משאריות צמחים.
מבוסס ביולוגית שאינו מתכלה
בקבוצה זו, יש לנו ביו-פוליאתילן (BIO-PE), בעל תכונות דומות לאלו של פוליאתילן קונבנציונלי. לביו-PET, בתורו, יש מאפיינים דומים לפוליאתילן טרפתאלט.
שני הביו-פלסטיק מיוצרים בדרך כלל מקנה סוכר, תוך שימוש בביו-אתנול כחומר ביניים.
ביו-פוליאמיד (PA), שהוא ביו-פלסטיק הניתן למחזור בעל תכונות בידוד תרמי מצוינות, שייך גם הוא לקטגוריה זו.
-לא מתכלה ביולוגית
התכלות הביולוגית תלויה במבנה הכימי של הפולימר, ולא בסוג חומר הגלם בו נעשה שימוש. לכן, ניתן להפיק פלסטיק מתכלה מנפט באמצעות עיבוד נכון.
דוגמה לסוג זה של ביו-פלסטיק הוא פולי-קפרולקטון (PCL), המשמשים לייצור פוליאוריטאנים. זהו ביו-פלסטיק המופק מנגזרות נפט, וכן מפוליבוטילן סוקצינט (PBS).
יתרונות
הם מתכלים
אמנם לא כל הביופלסטיק מתכלה, אך עבור אנשים רבים זהו המאפיין הבסיסי שלו. למעשה, החיפוש אחר תכונה זו הוא אחד המניעים הבסיסיים של פריחת הביופלסטיק.
פלסטיק קונבנציונלי מבוסס נפט, שאינו מתכלה ביולוגית, מתפרק במשך מאות או אפילו אלפי שנים. זה מהווה בעיה חמורה, שכן אתרי פסולת ואוקיינוסים מלאים בפלסטיק.
לכן, התכלות ביולוגית היא יתרון חשוב מאוד, שכן חומרים אלה יכולים להתפרק תוך שבועות, חודשים או מספר שנים.
הם לא מזהמים את הסביבה
מכיוון שהם חומרים מתכלים ביולוגית, ביו-פלסטיק כבר לא תופס מקום כפסולת. יתר על כן, יש לו יתרון נוסף בכך שברוב המקרים הם אינם מכילים אלמנטים רעילים שעלולים לחלחל לסביבה.
יש להם טביעת רגל פחמנית קטנה יותר
גם תהליך הייצור וגם הפירוק של ביו-פלסטיק משחררים פחות CO2 מאשר פלסטיק קונבנציונלי. במקרים רבים, הם לא משחררים מתאן כלל או מעט מאוד, ולכן יש להם השפעה מועטה על אפקט החממה.
לדוגמה, ביו-פלסטיק המתקבל מאתנול מקנה סוכר מפחית את פליטות ה-CO2 בעד 75% בהשוואה לנגזרות נפט.
בטוח יותר להובלת מזון ומשקאות
באופן כללי, לא נעשה שימוש בחומרים רעילים בהכנת והרכבת ביו-פלסטיק. לכן, הוא מהווה סיכון נמוך יותר לזיהום המזון או המשקאות הכלולים בו.
בניגוד לפלסטיק קונבנציונלי שיכול לייצר דיאוקסינים ומזהמים אחרים, ביו-פלסטיק מבוסס ביולוגיה אינו מזיק.
חסרונות
החסרונות קשורים בעיקר לסוג הביופלסטיק בו נעשה שימוש. בין היתר, יש לנו את הדברים הבאים.
ההתנגדות המינימלית
מגבלה אחת של רוב הביופלסטיק בהשוואה לפלסטיק קונבנציונלי היא חוזקו הנמוך. עם זאת, תכונה זו קשורה ליכולתו להתפרק ביולוגית.
עלות גבוהה יותר
במקרים מסוימים, חומרי הגלם המשמשים לייצור ביו-פלסטיק יקרים יותר מנפט.
מצד שני, ייצור של חלק מהביופלסטיק כרוך בעלויות עיבוד גבוהות יותר. עלויות ייצור אלו גבוהות במיוחד עבור אלו המיוצרים באמצעות תהליכים ביוטכנולוגיים, כולל גידול מסה של חיידקים.
שימוש בניגוד עניינים
ביופלסטיק המיוצר מחומרי גלם למזון מתחרה בצורכי המזון האנושיים. לכן, מכיוון שכדאי יותר להקדיש גידולים לייצור ביופלסטיק, הוא מוסר משרשרת ייצור המזון.
עם זאת, חיסרון זה אינו חל על ביופלסטיק המתקבל מפסולת שאינה ניתנת לאכילה. אלה כוללים שאריות גידולים, אצות שאריות, ליגנין, קליפות ביצים או שלדים חיצוניים של לובסטרים.
הם לא קלים למחזור
ביו-פלסטיק PLA דומה מאוד לפלסטיק PET (פוליאתילן טרפתאלט) קונבנציונלי, אך אינו ניתן למחזור. לכן, אם שני סוגי הפלסטיק מעורבבים במיכל מיחזור, לא ניתן למחזר את התכולה.
בהקשר זה, ישנם חששות כי השימוש הגובר ב-PLA עלול לפגוע במאמצים הקיימים למחזור פלסטיק.
דוגמאות ושימושים במוצרים המיוצרים מביופלסטיקה
חפצים חד פעמיים או חד פעמיים
הפריטים שמייצרים את רוב הפסולת הם מיכלים, אריזות, צלחות וסכו"ם המשמשים במסעדות מזון מהיר, ושקיות קניות. לכן, פלסטיק ביולוגי מתכלה ממלא תפקיד חשוב בתחום זה.
לכן, פותחו מספר מוצרים ביו-פלסטיים במטרה להשפיע על הפחתת הפסולת. ביניהם שקית מתכלה מתכלה העשויה מ-Ecovio של BASF ובקבוק פלסטיק העשוי מ-PLA המופק מתירס על ידי Safiplast בספרד.
קפסולות מים
חברת Ooho יצרה כמוסות אצות מתכלות מלאות במים, במקום בקבוקים מסורתיים. גישה חדשנית ומוצלחת זו כבר נוסתה במרתון לונדון.
חקלאות
בגידולים מסוימים, כמו תותים, מקובל לכסות את האדמה ביריעות פלסטיק כדי לשלוט בעשבים שוטים ולמנוע כפור. בהקשר זה, פותחו חומרי מילוי ביו-פלסטיים כמו אגרוביופילם כדי להחליף פלסטיק קונבנציונלי.
-אובייקטים ליישומים עמידים
השימוש בביו-פלסטיק אינו מוגבל לפריטים חד פעמיים, אלא ניתן להשתמש בו גם בפריטים עמידים יותר. לדוגמה, החברה של Zoë b Organic מייצרת צעצועי חוף.
רכיבי ציוד מורכבים
טויוטה משתמשת בביו-פלסטיק בחלקי רכב מסוימים, כגון רכיבי מיזוג אוויר ולוחות בקרה. לשם כך, היא משתמשת בביו-פלסטיק כמו Bio-PET ו-PLA.
פוג'יטסו, מצידה, משתמשת בביו-פלסטיק כדי ליצור חלקים של עכבר ומקלדת למחשב. לסמסונג, מצידה, יש כיסויים לטלפונים סלולריים העשויים בעיקר מביו-פלסטיק.
-בנייה והנדסה אזרחית
ביו-פלסטיק עמילן שימש כחומרי בנייה וביו-פלסטיק מחוזק בננו-סיבים במתקנים חשמליים.
יתר על כן, הם שימשו לייצור עץ ביופלסטי לרהיטים, שאינו מותקף על ידי חרקים קודחים בעץ ואינו נרקב בנוכחות לחות.
יישומים פרמצבטיים
קפסולות המכילות תרופות המשתחררות באיטיות ונושאי תרופות עשויות מביופלסטיקה. זה מאפשר לווסת את הזמינות הביולוגית של תרופות לאורך זמן (המינון שהמטופל מקבל בזמן נתון).
יישומים רפואיים
יוצרו ביו-פלסטיק תאית הניתן לשימוש בשתלים, הנדסת רקמות, ביו-פלסטיק של כיטין וצ'יטוזן להגנה על פצעים, הנדסת רקמות עצם ושיקום עור אנושי.
ביו-פלסטיק תאית יוצר גם עבור ביוסנסורים, תערובות עם הידרוקסיאפטיט לייצור שתלים דנטליים, סיבים ביו-פלסטיים בצנתרים, בין היתר.
-תחבורה אווירית, ימית ויבשתית ותעשייה
קצף קשיח המבוסס על שמנים צמחיים (ביופלסטיק) שימש הן במכשירים תעשייתיים והן במכשירים לתחבורה, חלקי רכב וחלקי תעופה וחלל.
רכיבים אלקטרוניים של טלפונים סלולריים, מחשבים, מכשירי שמע ווידאו יוצרו גם הם מביופלסטיקה.
-חַקלָאוּת
הידרוג'לים ביו-פלסטיים, אשר סופגים ושומרים על מים ויכולים לשחרר אותם באיטיות, שימושיים ככיסויי הגנה לקרקע מעובדת, שומרים על לחותה ומקדמים את צמיחתם של גידולים חקלאיים באזורים יבשים ובתקופות של כמות גשמים נמוכה.
הפניות
- אלוורז דה סילבה ל' (2016). ביו-פלסטיק: ייצור ויישום של פוליהידרוקסי-אלקאנואטים. הפקולטה לרוקחות, אוניברסיטת סביליה. תואר ראשון ברוקחות 36 עמ'.
- Bezirhan-Arikan E and H Duygu-Ozsoy (2015). סקירה: חקירת ביו-פלסטיק. Journal of Civil Engineering and Architecture 9: 188-192. De Almeida A, JA Ruiz, NI López and MJ Pettinari (2004). ביו-פלסטיק: אלטרנטיבה אקולוגית. Live Chemistry, 3 (3): 122-133.
- אל-קאדי ש' (2010). ייצור ביו-פלסטיק ממקורות זולים. ISBN 9783639263725; הוצאת VDM Verlag Dr. Müller, ברלין, גרמניה. 145 עמ'.
- לביאגה-ויטרי א' (2018). פולימרים מתכלים: חשיבות ויישומים פוטנציאליים. האוניברסיטה הלאומית לחינוך מרחוק. הפקולטה למדעים, המחלקה לכימיה אנאורגנית והנדסה כימית. תואר שני במדע וטכנולוגיה כימיים. 50 עמודים.
- Ruiz-Hitzky E, FM Fernandes, MM Reddy, S Vivekanandhan, M Misra, SK Bhatia and AK Mohanty (2013). פלסטיק מבוסס ביולוגיה וננו-קומפוזיטים: מצב נוכחי והזדמנויות עתידיות. Prog. Polym. Sci. 38: 1653–1689.
- סאטיש ק. (2017). ביו-פלסטיק - סיווג, ייצור ויישומי מזון פוטנציאליים. כתב העת לחקלאות היל 8: 118-129.