• پلیمر: بیولوژیکی/ تخریب پذیر

    پلیمر: بیولوژیکی/ تخریب پذیر

    پلاستیک ها موادی مهم هستند که به شدت در حمایت از محیط زیست مشارکت دارند. هنگام مقایسه با مواد جایگزین در کاربردهای معمول، پلاستیک ها می توانند:

    • هزینه انرژی را تا 40% کاهش دهند
    • میزان زباله تولید شده را تا 75-80% کاهش دهند
    • نشر را تا 70% کاهش دهند
    • آلودگی آب را تا 90% کاهش دهند

    با این حال به علت نگرانی های اخیردر مورد به اتمام رسیدن منابع سوخت فسیلی، تلاش هایی برای جایگزینی روش های معمول تولید پلاستیک از مواد نفتی با دیگر هیدروکربن های مشتق شده از منابع تجدید پذیر مثل زیست توده ها (biomass) صورت گرفته است. به غیر از نفت خام، گاز طبیعی و ذغال، پلاستیک ها را می توان از منابع طبیعی و تجدید پذیر مثل چوب(سلولز)، روغن های گیاهی، شکر و نشاسته نیز تولید کرد که به آنها پلاستیک های با "پایه بیو"  گفته می شود، اما اغلب آنها را "بیوپلیمر" یا "بیوپلاستیک" نیز می نامند.

    نام های "بیوپلیمر" و "بیوپلاستیک" به صورت گسترده کاربرد دارند اما در استفاده از آنها اشکالاتی نیز وجود دارد. از این مفاهیم به طور هم زمان برای اشاره به دو مفهوم متفاوت استفاده می شود با این حال می توان این دو مفهوم را از طرق زیر متمایز ساخت:

    -        منبع ماده اولیه؛ یعنی با پایه منبع تجدید پذیر

    -        کاربرد؛ برای مثال زیست تخریب پذیر و یا قابل تبدیل به کمپوست

    استفاده دوگانه از این دو عبارت موجب نگرانی می شود چراکه باعث گمراهی و دادن اطلاعات اشتباه به مشتری می شود به خصوص در مورد مرحله نهایی عمر این قطعات مهم است که بین پلاستیک های زیست تخریب پذیر و پلاستیک های بادوام تجدید پذیر یا مشتق شده از زیست توده ها تفاوت قائل شویم.  برای جلوگیری از ابهام، فقط در صورت اضطرار باید از عبارات "بیوپلیمر"  و "بیوپلاستیک" استفاده کرد. در حالت ایده ال باید آنها را با معادل های دقیق تر و پرمعنا تر جایگزین کرد.

    پلاستیک های با پایه زیستی

    در حال حاضر اکثر پلیمرها و پلاستیک های صنعتی از منابع تجدید ناپذیر، نفت یا گاز تولید می شوند. با این حال به دلیل نگرانی های اخیر در مورد به اتمام رسیدن منابع سوخت فسیلی، تلاش هایی برای جایگزینی روش های معمول تولید پلاستیک از مواد نفتی با دیگر هیدروکربن های مشتق شده از منابع تجدید پذیر مثل زیست توده ها (biomass) صورت گرفته است.

    پلیمرهای طبیعی با پایه زیستی

    این پلیمرها توسط ارگانسیم های زنده، معمولا به شکل نهایی مصرف آنها تولید می شوند. مثال هایی برای پلیمرهای طبیعی با پایه زیستی به صورت زیر هستند:

    • پلی ساکارید ها
    • سلولز/ نشاسته
    • پروتئین ها
    • پلی هیدروکسیل آلکانوات های باکتریایی

    پس از استخراج و خالص سازی،بهره برداری مستقیم ممکن می گردد.

     

    پلیمرهای سنتزی با پایه زیستی        

    پلیمرهایی که مونومر آنها از منابع تجدیدپذیر مشتق می شود اما نیاز به واکنش های شیمایی برای تبدیل به پلیمر دارند.

    تخریب پذیری، زیست تخریب پذیری و قابلیت تبدیل به کمپوست

    تخریب پذیری

    پلاستیکی را تخریب پذیر می نامند که به دلیل شکستن شیمیایی ماکرومولکول های تشکیل دهنده جسم پلیمری، صرف نظر از مکانیسم آن، ویژگی های اولیه آن تغییر کند، یعنی لازم نیست پلاستیک به دلیل فعالیت میکرو ارگانیسم های طبیعی تخریب شود. نمونه هایی از پلاستیک های تخریب پذیر اکسو-تخریب پذیر و UV-تخریب پذیر هستند که با در معرض اکسیژن یا نور دچار تخریب می شوند، این پلیمرها اکثرا پایه روغنی دارند.

    زیست تخریب پذیری

    زیست تخریب پذیری به صورت "تخریب یک قطعه پلیمری به دلیل (حداقل تا قسمتی) پدیده واسطه سلولیدر نتیجه فعالیت میکرو ارگانیسم ها ماده نهایتا تبدیل به آب، کربن دی اکسید، توده زیستی و احتمالا متان می شود." تعریف می شود.

    توانایی پلیمر به تخریب زیستی مستقل از مبدا مواد خام آن است اما شدیدا به ساختار پلیمر بستگی دارد. برای مثال، در حالی که برخی پلاستیک های با پایه زیستی ممکن است زیست تخریب پذیر باشند (برای مثال پلی هیدروکسی آلکانوات ها)، دیگر پلیمرهای زیستی اینگونه نیستند (برای مثال پلی اتیلن مشتق شده از نی شکر).

    برخی پلیمرها تنها در عرض چند هفته تخریب می شوند، درحالی که دیگر پلیمرها به ماه ها زمان نیاز دارند.

    در مقایسه با پلیمرهای معمول تجاری، پلیمرهای زیست تخریب پذیر مواد دارای بازار ویژه هستند که بر یافتن کاربرد درون یک بازه متنوع از بخش های بازار متمرکز شده است، از جمله:

    • دستگاه های پزشکی: ارتوپدی، دندان پزشکی، انتقال دارو و مهندسی بافت
    • کشاورزی: فیلم های مالچ، گلدان ها و کپسول های کود ها برای رها سازی کنترل شده
    • بسته بندی: کیسه های خرید، کیسه های زباله و روکش های مواد غذایی و ظروف

    قابلیت تبدیل به کمپوست

    پلاستیکی که کمپوست شونده است دارای ویژگی های زیر می باشد:

    • زیست تخریب پذیر: تجزیه به کربن دی اکسید، آب و زیست توده. 90% ماده آلی در طول 6 ماه به CO2 تبدیل می شود.
    • تجزیه: پس از 3 ماه کمپوست شدن و سپس غربال شدن ازیک غربال 2 میلی متری، نباید بیش از 10% باقی بماند.
    • سمیت زیستی: زیست تخریب پذیری نباید ماده سمی تولید کند و کمپوست باید از رشد گیاهان پشتیبانی کند.

    در نتیجه یک پلاستیک می تواند تخریب پذیر باشد اما زیست تخریب پذیر نباشد یا ممکن است زیست تخریب پذیر بوده اما قابل تبدیل به کمپوست نباشد (یعنی یا خیلی کند تجزیه می شود یا مواد سمی تولید می کند).

    روش های آزمون استاندارد

    زیست تخریب پذیری و قابلیت تبدیل به کمپوست به عنوان ویژگی ماده از طریق یک سری استانداردهای بین المللی کنترل می شوند:

    • EN 13432
    • EN 14995
    • ASTM D6400

    برای مطابقت با این استانداردها، یک محصول باید بتواند تحت فعالیت فقط میکروارگانیسم های طبیعی تجزیه زیستی شود.

     

    [1] Cell-mediated phenomena