پلاستیک های زیستی

ساخت پلاستیک های زیستی با زیست توده لیگنوسلولزی

همه ما در مورد به اصطلاح پلاستیک های زیستی خوانده ایم. آنها از مواد بیولوژیکی مانند ذرت ساخته می شوند، در این مقاله به بررسی پلاستیک های زیستی میپردازیم .

با این حال، بسیاری از پلاستیک‌های زیستی الزاماتی را که در حال حاضر توسط پلاستیک‌های نفتی مانند PET برآورده می‌شود، برآورده نمی‌کنند.

PET که به‌ طور گسترده در بطری‌ های پلاستیکی استفاده می‌شود. به دلیل هزینه کم، سهولت ساخت و پایداری مکانیکی، حرارتی و شیمیایی در طیف وسیعی از محیط‌ها ارزشمند است. همه اینها ویژگی های مطلوبی هستند که هنگام ساخت ظروف ایمن برای مواد غذایی مانند بطری های نوشیدنی هستند.

بسیاری از پلاستیک های زیستی به سادگی نمی توانند این الزامات را برآورده کنند. علاوه بر این، همه پلاستیک‌های زیستی به اندازه‌ای که به بازار عرضه می‌شوند، سازگار با محیط زیست نیستند.

توسعه پلاستیک های زیستی

با این حال، به لطف تیمی از محققان مرکز École Polytechnique Fédérale de Lozanne (EPFL) که پلاستیک های پایدار و در عین حال تجزیه پذیر از لیگنوسلولز تولید می کنند، ممکن است نوع جدیدی از پلاستیک های زیستی ساخته شده از زیست توده در افق باشد. لیگنوسلولز می تواند از مواد گیاهی غیرخوراکی به دست آید و فراوان ترین ماده خام روی زمین برای تولید سوخت های زیستی است. این شامل دو پلیمر کربوهیدراتی سلولز و همی سلولز و یک پلیمر غنی از معطر (لیگنین) است که در چوب نیز یافت می شود.

École Polytechnique Fédérale de Lozanne

تیم تحقیقاتی از بخش همی سلولز استفاده کرده و آن را به یک پیش ماده پلاستیکی یکپارچه گیاه با اسید گلیوکسیلیک تبدیل کرده است.

شیوه ساخت پلاستیک های زیستی

لورنز مانکر، یکی از محققین گفت: «با استفاده از یک آلدئید متفاوت – اسید گلایوکسیلیک به جای فرمالدئید – می‌توانیم به سادگی گروه‌های چسبنده را به دو طرف مولکول‌های قند متصل کنیم که به آنها اجازه می‌دهد به عنوان بلوک‌های سازنده پلاستیک عمل کنند.

با استفاده از این تکنیک ساده، می‌توانیم تا ۲۵ درصد وزن زباله‌های کشاورزی یا ۹۵ درصد شکر تصفیه ‌شده را به پلاستیک تبدیل کنیم.»

موارد استفاده

پلاستیک های جدید را می توان با فرآیندهای ترموفرمینگ معمولی ترموپلاستیک ها مانند قالب گیری تزریقی، ترموفرمینگ، اکستروژن دو پیچ و چاپ سه بعدی به کالا تبدیل کرد.

پروفسور جرمی لوترباخر از دانشکده علوم پایه EPFL گفت: «در اصل، ما فقط چوب یا سایر مواد گیاهی غیرخوراکی مانند ضایعات کشاورزی را در مواد شیمیایی ارزان قیمت می‌پزیم تا یک پیش‌ساز پلاستیکی در یک مرحله بسازیم. .

“با حفظ ساختار قند در ساختار مولکولی پلاستیک، شیمی بسیار ساده تر از جایگزین های موجود است.”

پلی استر های آمورف

تیم EPFL با فرآیند حفظ ساختار قند در ساختار مولکولی پلاستیک، توانسته است پلاستیک های زیستی از نوع پلی استرهای آمورف را با دمای انتقال شیشه ای بالا (72 تا 100 درجه سانتیگراد)، استحکام کششی نهایی در ناحیه 63 تا 77 مگاپاسکال، مدول کششی 2000 تا 2500 مگاپاسکال و ازدیاد طول در هنگام شکست را ایجاد کند. که از نظر مکانیکی با متریال های ABS و نایلون قابل مقایسه است.

لوترباخر گفت: این پلاستیک خواص بسیار جالبی دارد، به ویژه برای کاربردهایی مانند بسته بندی مواد غذایی.

و چیزی که این پلاستیک را منحصر به فرد می کند این است که ساختار قندی سالمی دارد. این امر ساخت آن را بسیار آسان می کند زیرا نیازی نیست آنچه را که طبیعت به شما می دهد تغییر دهید و تجزیه آن آسان است زیرا می تواند به مولکولی که قبلاً در طبیعت فراوان است بازگردد.

علاوه بر این، پلاستیک یک مانع گاز قوی ایجاد می کند (نرخ انتقال اکسیژن با نرخ انتقال بخار آب کم است) به این معنی که برای ذخیره مایعات خوب است.

از نظر تجزیه پذیری پلاستیک های زیستی جدید، تحقیقاتی انجام شده که بیان می کند به دلیل ماهیت تجزیه پذیر ذاتی این مواد، بازیافت شیمیایی آنها را می توان از طریق متانولیز در دمای 64 درجه سانتی گراد یعنی پلیمریزاسیون نهایی در آب با دمای اتاق به دست آورد.

بنابراین پلاستیک های زیستی ، تجزیه پذیر هستند، به راحتی شکل می گیرند ، دارای پایداری و مقاومت بسیار بالایی نیز هستند .