Odpady z tworzyw sztucznych to taki problem, żepowoduje powódźw niektórych częściach świata.Ponieważ polimery z tworzyw sztucznych nie rozkładają się łatwo, zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi może zatykać całe rzeki.Jeśli dotrze do morza, staje się ogromnypływające płaty śmieci.

Próbując rozwiązać globalny problem zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi, naukowcy opracowali degradowalny plastik, który rozkłada się po wystawieniu na działanie światła słonecznego i powietrza tylko przez tydzień – ogromna poprawa na przestrzeni dziesięcioleci, a nawet stuleci, może wymagać niektórych codziennych tworzyw sztucznych przedmioty do rozkładu.

Wopublikowany artykułw Journal of the American Chemical Society (JACS) naukowcy szczegółowo opisali swój nowy, degradowalny w środowisku plastik, który rozkłada się pod wpływem światła słonecznego na kwas bursztynowy, naturalnie występującą nietoksyczną małą cząsteczkę, która nie pozostawia fragmentów mikroplastiku w środowisku.

Naukowcy wykorzystali charakterystykę chemiczną magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) i spektroskopii mas, aby ujawnić swoje odkrycia dotyczące tworzywa sztucznego, polimeru na bazie ropy naftowej.

Oparte na biologii?nadaje się do recyklingu?Ulegające biodegradacji?Twój przewodnik po zrównoważonych tworzywach sztucznych

Ponieważ zrównoważony rozwój jest priorytetem dla wszystkich, a technologia szybko się rozwija, świat tworzyw sztucznych się zmienia.Oto, co musisz wiedzieć o nowoczesnych tworzywach sztucznych – i czasami mylącej terminologii:

Odpady z tworzyw sztucznych stały się globalnym problemem.Każdego roku na całym świecie produkuje się go prawie czterysta milionów ton, chwila79 procent wszystkich odpadów z tworzyw sztucznych, jakie kiedykolwiek wyprodukowano, trafiło na wysypiska śmieci lub jako śmieci w środowisku naturalnym.

Ale co z nowymi, bardziej zrównoważonymi tworzywami sztucznymi – czy pomogą nam stawić czoła wyzwaniu związanemu z odpadami z tworzyw sztucznych?Co właściwie oznaczają terminy tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego, biodegradowalne lub nadające się do recyklingu i jak mogą pomóc nam osiągnąć ambitne cele w zakresie zrównoważonego rozwoju i zmniejszyć zapotrzebowanie na ropę naftową do produkcji tworzyw sztucznych?

Przeprowadzimy Cię przez niektóre z najczęstszych terminów związanych ze zrównoważonymi tworzywami sztucznymi i odkryjemy fakty kryjące się za każdym z nich.

Biotworzywa – tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego, biodegradowalne lub jedno i drugie

Biotworzywa to termin używany w odniesieniu do tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego, biodegradowalnych lub spełniających oba te kryteria.

W przeciwieństwie do tradycyjnych tworzyw sztucznych wytwarzanych z surowców kopalnych,tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego są w całości lub w części wykonane z surowca odnawialnegopozyskiwane z biomasy.Powszechnie stosowanymi surowcami do produkcji tych odnawialnych surowców do produkcji tworzyw sztucznych są łodygi kukurydzy, łodygi trzciny cukrowej i celuloza, a także coraz częściej różne oleje i tłuszcze ze źródeł odnawialnych.Terminy „biotworzywa” i „biotworzywa sztuczne” są często używane zamiennie przez laików, ale tak naprawdę nie oznaczają tego samego.

Tworzywa biodegradowalneto tworzywa sztuczne o innowacyjnej strukturze molekularnej, które mogą być rozkładane przez bakterie pod koniec ich życia w określonych warunkach środowiskowych.Nie wszystkie tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego są biodegradowalne, podczas gdy niektóre tworzywa sztuczne wytwarzane z paliw kopalnych w rzeczywistości są.

Biopochodne – tworzywa sztuczne zawierające komponenty wyprodukowane z biomasy

Tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego są częściowo lub całkowicie wykonane z materiału, który został wyprodukowany z biomasy, a nie z surowców kopalnych.Niektóre ulegają biodegradacji, inne nie.

W 2018 roku na całym świecie wyprodukowano 2,61 mln ton biotworzyw,wg Instytutu Biotworzyw i Biokompozytów (IfBB).Ale to wciąż tylko mniej niż 1% światowego rynku tworzyw sztucznych.Ponieważ popyt na tworzywa sztuczne stale rośnie, rośnie również zapotrzebowanie na bardziej zrównoważone rozwiązania z tworzyw sztucznych.Konwencjonalne tworzywa sztuczne oparte na paliwach kopalnych można zastąpić tworzywami sztucznymi typu drop-in – odpowiednikami pochodzenia biologicznego.Może to pomóc w zmniejszeniu śladu węglowego produktu końcowego, podczas gdy inne cechy produktu – na przykład jego trwałość lub możliwość recyklingu – pozostają takie same.

Polihydroksyalkanian lub PHA jest powszechnym rodzajem biodegradowalnego tworzywa sztucznego pochodzenia biologicznego, obecnie używanego na przykład do produkcji opakowań i butelek.To jestwytwarzany w drodze fermentacji przemysłowej, gdy niektóre bakterie są karmione cukrem lub tłuszczemz surowców npburaków, trzciny cukrowej, kukurydzy lub oleju roślinnego.Ale niechciane produkty uboczne,takich jak zużyty olej kuchenny lub melasa pozostająca po produkcji cukru, można wykorzystać jako alternatywny surowiec, uwalniając uprawy żywnościowe do innych zastosowań.

Ponieważ popyt na tworzywa sztuczne stale rośnie, na rynek weszła szersza gama biotworzyw, które powinny być coraz częściej stosowane jako alternatywa

–

Niektóre tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego, takie jak tworzywa sztuczne typu drop-in, mają identyczną strukturę chemiczną i właściwości jak konwencjonalne tworzywa sztuczne.Te tworzywa sztuczne nie ulegają biodegradacji i są często używane w zastosowaniach, w których pożądaną cechą jest trwałość.

PET pochodzenia biologicznego, który jest częściowo wytwarzany ze związku organicznego glikolu etylenowego występującego w roślinach, jest stosowany w wielu produktach, takich jakbutelki, wnętrza samochodów i elektronika.Wraz ze wzrostem zapotrzebowania klientów na bardziej zrównoważone tworzywa sztuczne,oczekuje się, że rynek tego tworzywa sztucznego wzrośnie o 10,8% od 2018 do 2024 r., w ujęciu rocznym.

Polipropylen pochodzenia biologicznego (PP) to kolejne tworzywo sztuczne, z którego można wytwarzać takie produkty, jak krzesła, pojemniki i dywany.pod koniec 2018 r.po raz pierwszy miała miejsce produkcja na skalę komercyjną bioPP,wytwarzanie go z olejów odpadowych i pozostałości, takich jak zużyty olej kuchenny.

Biodegradowalne – tworzywo sztuczne, które rozkłada się w określonych warunkach

Jeśli tworzywo sztuczne jest biodegradowalne, oznacza to, że w określonych warunkach środowiskowych iw kontakcie z określonymi bakteriami lub drobnoustrojami może ulegać rozkładowi – zamieniając je w wodę, biomasę i dwutlenek węgla lub metan, w zależności od warunków tlenowych lub beztlenowych.Biodegradacja nie wskazuje na zawartość pochodzenia biologicznego;zamiast tego jest powiązany ze strukturą molekularną tworzywa sztucznego.Chociaż większość biodegradowalnych tworzyw sztucznych jest pochodzenia biologicznego,niektóre biodegradowalne tworzywa sztuczne są wytwarzane z surowców na bazie ropy naftowej.

Termin biodegradowalny jest niejednoznaczny, ponieważ tak nie jestokreślić skalę czasowąlub środowisko do rozkładu.Większość tworzyw sztucznych, nawet tych niebiodegradowalnych, ulegnie degradacji, jeśli poświęci się im wystarczająco dużo czasu, na przykład setki lat.Rozpadną się na mniejsze kawałki, które mogą być niewidoczne dla ludzkiego oka, ale pozostaną obecne w otaczającym nas środowisku jako mikroplastiki.W przeciwieństwie do tego, większość biodegradowalnych tworzyw sztucznych ulegnie biodegradacji do CO2, wody i biomasy, jeśli zapewni się im wystarczająco dużo czasuw określonych warunkach środowiskowych.Zaleca się, abydokładna informacjao tym, jak długo tworzywo sztuczne ulega biodegradacji, należy określić poziom biodegradacji i wymagane warunki, aby lepiej ocenić jego właściwości środowiskowe.Kompostowalne tworzywo sztuczne, rodzaj biodegradowalnego tworzywa sztucznego, jest łatwiejsze do oceny, ponieważ musi spełniać określone normy, aby zasługiwać na etykietę.

Kompostowalny – rodzaj biodegradowalnego tworzywa sztucznego

Kompostowalne tworzywo sztuczne jest podzbiorem biodegradowalnego tworzywa sztucznego.W warunkach kompostowania jest rozkładany przez drobnoustroje na CO2, wodę i biomasę.

Aby plastik mógł być certyfikowany jako nadający się do kompostowania, musi spełniać określone normy.W Europie oznacza to, że w12 tygodni, 90% plastiku musi się rozłożyć na fragmenty mniejsze niż 2 mmwielkości w kontrolowanych warunkach.Musi zawierać niski poziom metali ciężkich, aby nie szkodzić glebie.

Kompostowalne tworzywa sztucznemuszą być wysłane do obiektu przemysłowego, w którym stosowane są warunki cieplne i wilgotnew celu zapewnienia degradacji.Na przykład PBAT to polimer na bazie surowców kopalnych, który jest używany do produkcji toreb na odpady organiczne, kubków jednorazowych i folii opakowaniowych i ulega biodegradacji w kompostowniach.

Tworzywa sztuczne, które rozkładają się w otwartych środowiskach, takich jak przydomowe hałdy kompostu, są zwykle trudne do wytworzenia.Na przykład PHA pasują do rachunku, ale od tamtej pory nie są powszechnie stosowanesą drogie w produkcji, a proces jest powolny i trudny do skalowania.Jednak chemicy pracowali nad ulepszeniem tego, na przykład za pomocąnowy katalizator chemiczny– substancja, która pomaga zwiększyć szybkość reakcji chemicznej.

Recykling – przekształcanie zużytego plastiku w nowe produkty za pomocą środków mechanicznych lub chemicznych

Jeśli plastik nadaje się do recyklingu, oznacza to, że można go ponownie przetworzyć w zakładzie przemysłowym i przekształcić w inne przydatne produkty.Kilka rodzajów konwencjonalnych tworzyw sztucznych można poddać recyklingowi mechanicznemu – jest to najczęstszy rodzaj recyklingu.Ale pierwsza globalna analiza wszystkich odpadów z tworzyw sztucznych, jakie kiedykolwiek powstałyodkryli, że tylko 9% plastiku zostało poddane recyklingowi od czasu rozpoczęcia produkcji tego materiału około sześćdziesiąt lat temu.

Recykling mechanicznypolega na rozdrabnianiu i topieniu odpadów z tworzyw sztucznych i przekształcaniu ich w granulki.Pelety te są następnie wykorzystywane jako surowiec do wytwarzania nowych produktów.Jakość plastiku pogarsza się podczas procesu;więc kawałek plastikumogą być poddawane recyklingowi mechanicznemu tylko ograniczoną liczbę razyzanim przestanie się nadawać jako surowiec.Dlatego też nowe tworzywa sztuczne lub „dziewicze tworzywa sztuczne” są często mieszane z tworzywami sztucznymi pochodzącymi z recyklingu, zanim zostaną przekształcone w nowy produkt, który pomoże osiągnąć pożądany poziom jakości.Nawet wtedy tworzywa sztuczne poddane recyklingowi mechanicznemu nie nadają się do wszystkich zastosowań.

Tworzywa sztuczne pochodzące z recyklingu chemicznego mogą zastąpić surowiec na bazie ropy naftowej z pierwszego tłoczenia w produkcji nowych tworzyw sztucznych

–

Recykling chemiczny, w którym tworzywa sztuczne są ponownie przekształcane w elementy budulcowe, a następnie przetwarzane w surowiec o pierwotnej jakości dla nowych tworzyw sztucznych i chemikaliów, to nowsza rodzina procesów, która obecnie nabiera rozpędu.Zazwyczaj wiąże się to z katalizatorami i/lub bardzo wysoką temperaturą w celu rozbicia plastiku imożna zastosować do szerszego zakresu odpadów z tworzyw sztucznych w porównaniu z recyklingiem mechanicznym.Na przykład folie z tworzyw sztucznych zawierające wiele warstw lub pewne zanieczyszczenia zwykle nie mogą być poddawane recyklingowi mechanicznemu, ale można je poddać recyklingowi chemicznemu.

Surowce powstałe z odpadów z tworzyw sztucznych w procesie recyklingu chemicznego można wykorzystać m.inzastąpić surowce na bazie ropy naftowej z pierwszego tłoczenia w produkcji nowych, wysokiej jakości tworzyw sztucznych.

Jedną z głównych zalet recyklingu chemicznego jest to, że jest to proces uszlachetniania, w którym jakość tworzywa sztucznego nie ulega pogorszeniu po przetworzeniu, w przeciwieństwie do większości rodzajów recyklingu mechanicznego.Powstałe tworzywo sztuczne może być wykorzystywane do wytwarzania szerokiej gamy produktów, w tym pojemników na żywność oraz przedmiotów do zastosowań medycznych i opieki zdrowotnej, w przypadku których obowiązują surowe wymagania dotyczące bezpieczeństwa produktu.