البلاستيك الحيوي: أنواع البوليمرات الحيوية وتطبيقاتها
أثبت البلاستيك الحيوي ، أو البوليمر الحيوي ، أنه بديل المستقبل ، ولكن له أيضًا عيوب. تفهم
اللدائن الحيوية ، أو البوليمرات الحيوية ، ليست مجرد مواد بلاستيكية قابلة للتحلل الحيوي وقابلة للتحلل مصنوعة من مواد طبيعية. يشير اسم "البلاستيك الحيوي" أيضًا إلى المواد البلاستيكية المصنوعة من مصادر غير متجددة ، مثل البترول ، ولكنها تتحلل بيولوجيًا ، والبلاستيك المنتج من مصادر متجددة ، مثل النباتات ، ولكنها لا تتحلل بيولوجيًا.
- تعرف على أنواع البلاستيك
بالنظر إلى أن كل البلاستيك الذي أنتجته البشرية عمليًا لا يزال موجودًا وأن حوالي ثلث البلاستيك المنتج كل عام يلوث الأرض والمحيطات ويدخل السلسلة الغذائية ، فقد تم عرض البلاستيك الحيوي ، ولا سيما المواد القابلة للتحلل ، كبديل عن تنمية البشرية.
- فهم التأثير البيئي للنفايات البلاستيكية على السلسلة الغذائية
أنواع البلاستيك الحيوي
بولي أميد بيوبلاستيك (PA)
البولي أميد (PA) هو بلاستيك حيوي مصنوع من الكتلة الحيوية ، ولكن يمكن أيضًا صنعه من البترول. تتمثل ميزة البولي أميد الحيوي في أنه مصنوع من مصادر متجددة ويمكن إنتاجه من زيت الخروع.
ومع ذلك ، فإن مادة البولي أميد ، والتي تسمى أيضًا نايلون، الموجودة جدًا في أقمشة الملابس والإكسسوارات والمفروشات ، فهي غير قابلة للتحلل ، حتى في نسختها المنتجة من الكتلة الحيوية.
- ما هو الأثر البيئي لإنتاج الملابس؟ افهم وتعلم عن البدائل
يمكن أيضًا إنتاج البلاستيك الحيوي متعدد الأميد من زيت الخروع ، ولكن عيبه هو الاستخدام المنخفض للأرض ، مما يتطلب مساحة كبيرة نسبيًا لإنتاج الكمية اللازمة من المواد الخام (والتي يمكن أن تتنافس مع مساحة لإنتاج الغذاء).
- زيت الخروع: كيفية استخدامه وفوائده
مشكلة أخرى هي أن نايلون لم يتم إعادة تدويرها بعد.
البولي بيوتيلين تيريفثاليت أديبات البلاستيك الحيوي (PBAT)
أديبات البولي بيوتيلين تيريفثاليت ، المعروف أيضًا باسم "متعدد البورات" ، هو أحد أنواع البلاستيك الحيوي المنتج من البترول ، ولكنه قابل للتحلل البيولوجي وسمادًا. تسمح خواصه للبولي بورات ليحل محل البولي إيثيلين منخفض الكثافة ، وهو بلاستيك ينتج من البترول غير القابل للتحلل.
يمكن استخدام البلاستيك الحيوي متعدد البورات بشكل أساسي في إنتاج الأكياس. لكن من عيوبه طلب مصدر غير متجدد.
بولي بيوتيلينيسوكسينات (PBS) البلاستيك الحيوي
Polybutylenesuccinate (PBS) هو نوع من البلاستيك الحيوي يمكن أن يكون 100٪ قائم على أساس حيوي وقابل للتحلل البيولوجي في ظل الظروف الصناعية. يستخدم هذا النوع من البلاستيك الحيوي عادةً في الأواني التي تحتاج إلى قدرة تحمل درجات حرارة عالية (100 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية).
إنه بلاستيك حيوي بلوري ومرن. حمض السكسينيك ، الأساس البيولوجي لإنتاج PBS ، مصنوع من مصادر متجددة ويساعد على تقليل البصمة الكربونية. تظهر الحسابات أنه يمكن تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بنسبة 50٪ إلى 80٪ مقارنة بالبلاستيك القائم على الوقود الأحفوري. يتمتع حمض السكسينيك أيضًا بميزة التقاط ثاني أكسيد الكربون.
- ما هي غازات الاحتباس الحراري
- ما هي بصمة الكربون؟
حمض عديد حمض اللبنيك (PLA)
حمض اللاكتيك (PLA) هو بلاستيك حيوي مصنوع من البكتيريا. في هذه العملية ، ينتجون حمض اللاكتيك من خلال عملية تخمير الخضروات الغنية بالنشا مثل البنجر والذرة والكسافا (من بين أمور أخرى). يمكن استخدام البلاستيك الحيوي PLA في تغليف المواد الغذائية ، وتغليف مستحضرات التجميل ، وأكياس السوق البلاستيكية ، والزجاجات ، والأقلام ، والنظارات ، والأغطية ، وأدوات المائدة ، والجرار ، والأكواب ، والصواني ، والألواح ، والأفلام لإنتاج الأنابيب ، وخيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والأجهزة الطبية ، وغير الأقمشة المنسوجة ، من بين أمور أخرى.
PLA قابل للتحلل البيولوجي ، وقابل لإعادة التدوير ميكانيكيًا وكيميائيًا ، ومتوافق حيويًا وقابل للامتصاص البيولوجي. بالمقارنة مع اللدائن البترولية التقليدية ، مثل البوليسترين (PS) والبولي إيثيلين (PE) ، والتي تستغرق من 500 إلى 1000 عام لتتحلل ، يفوز PLA على قدم وساق ، حيث يستغرق تدهوره من ستة أشهر إلى عامين. وعندما يتم التخلص منه بشكل صحيح ، فإنه يتحول إلى مواد غير ضارة ، لأنه يتحلل بسهولة عن طريق الماء.
الجانب السلبي هو أن PLA عبارة عن بلاستيك باهظ الثمن لإنتاجه ولا يتم تحويله إلى سماد إلا في ظل ظروف مثالية. مشكلة أخرى هي أن المعايير الأمريكية والبرازيلية تسمح بخلط PLA مع أنواع أخرى من البلاستيك غير القابل للتحلل ، والذي ، على الرغم من تحسين خصائصها من حيث الاستخدام ، يضر بجودتها من الناحية البيئية.
- PLA: بلاستيك قابل للتحلل الحيوي وسماد
لكن لا يجب أن نخلط بينه وبين البلاستيك النشا ، المعروف باسم نشا البلاستيك الحراري ، لأنه في عملية إنتاج PLA ، يتم استخدام النشا ببساطة للوصول إلى حمض اللاكتيك. على عكس البلاستيك النشا بالحرارة ، والذي يحتوي على النشا كمادة خام رئيسية. من بين هذين النوعين ، يعد PLA مفيدًا لأنه أكثر مقاومة ويبدو أشبه بالبلاستيك العادي ، بالإضافة إلى أنه قابل للتحلل الحيوي بنسبة 100٪ (إذا كان لديه ظروف مثالية).
البلاستيك الحيوي المصنوع من الطحالب
الشركة الجيكس يطور مدخلاً هامًا لإنتاج البلاستيك الحيوي: الكتلة الحيوية للطحالب. كان إنتاج الطحالب المفرط نتيجة للتلوث مشكلة كبيرة تحدث بسبب التخثث (لفهم هذا الموضوع بشكل أفضل ، ألق نظرة على المقالة: "ما هو التخثث؟"). في إنتاج الكتلة الحيوية للطحالب لتنمية البلاستيك الحيوي ، يتم إجراء التربية المشتركة للأسماك (للاستهلاك) والطحالب. تتمثل مزايا هذه الأنواع من البلاستيك الحيوي في قدرتها على التحلل البيولوجي ، وأصل المصدر المتجدد ، وانخفاض تكلفة الإنتاج وعدم المنافسة مع الأراضي الصالحة للزراعة.
شل الجمبري البلاستيك الحيوي
تُستخدم قشور الجمبري ، التي تُعد من النفايات الرئيسية لصناعة الأغذية والمتوفرة بكثرة في المملكة المتحدة ، في تطوير البلاستيك الحيوي.
الفكرة هي استخدام هذا النوع من البلاستيك الحيوي لإنتاج أكياس التسوق وتغليف المواد الغذائية.
بالإضافة إلى كونه مصدرًا متجددًا ، فإن هذا النوع من البلاستيك الحيوي قابل للتحلل الحيوي ، ويعيد استخدام النفايات الصناعية ، وله أيضًا خصائص مضادة للميكروبات ومضادة للبكتيريا ومتوافقة مع الأحياء ، وهي ميزة لتغليف الأطعمة والأدوية.
ولكن ربما لا تكون هذه فكرة جيدة لأولئك المتمرسين في الفلسفة النباتية.
- فلسفة نباتية: تعرف واطرح أسئلتك
بولي هيدروكسي ألكانات البلاستيك الحيوي (PHA)
يمكن إنتاج اللدائن الحيوية Polyhydroxyalkanoate (PHA) بطرق مختلفة بواسطة سلالات معينة من البكتيريا. في الحالة الأولى ، تتعرض البكتيريا لإمدادات محدودة من العناصر الغذائية الأساسية ، مثل الأكسجين والنيتروجين ، والتي تعزز نمو PHA - حبيبات بلاستيكية - داخل خلاياها ، كاحتياطي للغذاء والطاقة.
تتراكم مجموعة أخرى من البكتيريا التي لا تتطلب قيودًا على العناصر الغذائية لإنتاج حمض PHA خلال فترات النمو السريع. يمكن بعد ذلك جمع PHA داخل كلا المجموعتين ، أو ، قبل الجمع ، يمكن تصنيعه في أشكال كيميائية مختلفة من خلال الهندسة الوراثية.
في البداية ، تم إعاقة تسويق PHA بسبب ارتفاع تكاليف الإنتاج وانخفاض الإنتاجية ومحدودية التوافر ، مما جعلها غير قادرة على منافسة المواد البلاستيكية ذات المنشأ البتروكيماوي.
ومع ذلك ، تم اكتشاف بكتيريا معينة قادرة على إنتاج PHA من مجموعة متنوعة من مصادر الكربون ، بما في ذلك مياه الصرف الصحي والزيوت النباتية والأحماض الدهنية والألكانات والكربوهيدرات البسيطة. يعزز هذا مزاياها بشكل كبير - على سبيل المثال ، استخدام مواد النفايات كمصدر للكربون لإنتاج PHA سيكون له فائدة مزدوجة تتمثل في خفض تكلفة PHA وخفض تكلفة التخلص من النفايات.
في عام 2013 ، أعلنت شركة أمريكية أنها أجرت مزيدًا من التنقية للعملية ، وألغت الحاجة إلى السكريات أو الزيوت أو النشويات أو السليلوز ، باستخدام "محفز حيوي" مشتق من الكائنات الحية الدقيقة التي تحول الهواء الممزوج بغازات الدفيئة مثل الميثان أو ثاني أكسيد الكربون ، في البلاستيك الحيوي.
تقوم دراسات أخرى بأخذ جينات هذه البكتيريا وإدخالها في سيقان الذرة ، والتي تقوم بعد ذلك بتنمية البلاستيك الحيوي في خلاياها. ومع ذلك ، فإن هذا الإنتاج يعتمد على سيقان الذرة المعدلة وراثيا. والجينات المعدلة وراثيًا موضوعًا مرتبطًا بشكل متكرر بعدم احترام المبدأ الوقائي ، من بين مشكلات أخرى. يمكنك فهم هذا الموضوع بشكل أفضل من خلال إلقاء نظرة على المقالات: "البيئة تستدعي التنبيه إلى المبدأ الوقائي" و "الذرة المعدلة وراثيًا: فهم المخاطر والفوائد".
PHA قابل للتحلل البيولوجي بالكامل في ظل ظروف معينة ، وهو غير سام ويمكن استخدامه في مجموعة واسعة من التطبيقات ، من تغليف المواد الغذائية إلى الغرسات الطبية.
البلاستيك الحيوي اسقط فى
البلاستيك الحيوي الرئيسي ، أو البوليمرات الحيوية ، اسقط فى هي البولي إيثيلين الحيوي (PE) والبولي بروبيلين الحيوي (PP) والبولي إيثيلين الحيوي (PET) والبولي فينيل كلوريد (PVC).
أنت النزول إنها مواد بلاستيكية حيوية مصنوعة كليًا أو جزئيًا من أساس حيوي ، ولكنها غير قابلة للتحلل ؛ هي نسخ هجينة من اللدائن التقليدية. وهي تختلف عن اللدائن التقليدية - المصنوعة 100٪ من البترول - فقط فيما يتعلق بقاعدة المواد الخام المتجددة جزئيًا ، مع الحفاظ على نفس الوظيفة.
البلاستيك الحيوي اسقط فى معظم المنتجات التي يتم إنتاجها هي مادة PET الحيوية التي تعتمد جزئيًا على المواد الأولية البيولوجية ، وتمثل بالفعل ما يقرب من 40 ٪ من الطاقة الإنتاجية العالمية للبلاستيك الحيوي.
يمكن تصنيع العديد من أنواع البلاستيك التقليدي مثل PE و PP و PVC من مصادر متجددة مثل الإيثانول الحيوي.
مثال شائع للبلاستيك اسقط فى انها ال زجاجة النبات، التي تستخدمها إحدى الشركات العالمية الرائدة في مجال تصنيع المشروبات الغازية. تستخدم الزجاجة 30٪ من المواد النباتية في تصنيعها ، وتحافظ على نفس خصائص الزجاجة التقليدية ويمكن إعادة تدويرها بالكامل. بمرور الوقت ، من المتوقع أن يزداد المكون المتجدد للزجاجة ، بينما ستنخفض المواد القائمة على الوقود الأحفوري.
أنت النزول هي مجموعة البلاستيك الحيوي الأسرع نموًا. يرتكز اهتمام الصناعة على نقطتين رئيسيتين:
- أنت النزول لها نفس الخصائص والوظائف مثل البلاستيك المصنوع من البترول ، مما يعني أنه يمكن معالجتها واستخدامها وإعادة تدويرها في المرافق الحالية واتباع نفس الطرق مثل البلاستيك التقليدي ، مما يقلل من الحاجة إلى بنية تحتية جديدة أو إضافية ويقلل من التكاليف على جميع المستويات.
- تعمل القاعدة المتجددة (أو المتجددة جزئيًا) لهذه المنتجات على تقليل البصمة الكربونية ، وفي نفس الوقت تقلل من تكاليف الإنتاج.
في البرازيل ، يشبه إنتاج البولي إيثيلين من الوقود الحيوي النزول، ولكن غالبًا ما يطلق على البلاستيك اسم "البلاستيك الأخضر".
- بعد كل شيء ، ما هو البلاستيك الأخضر؟
تكمن مشكلة البلاستيك الحيوي المصنوع من الوقود الحيوي في أنها تتنافس على مساحة مع الأرض التي يمكن استخدامها لإنتاج الغذاء وليست قابلة للتحلل بعد. توجد في أكثر أنواع المواد تنوعًا مثل التعبئة والتغليف والأجهزة الإلكترونية ومستحضرات التجميل والمعدات الطبية ولعب الأطفال ومنتجات النظافة وغيرها ؛ وإذا هربوا إلى البيئة - بشكل رئيسي في شكل بلاستيك دقيق - يمكن أن يتسببوا في أضرار جسيمة على المدى القصير والطويل.
- توجد لدائن دقيقة في الملح والغذاء والهواء والماء
نفايات البلاستيك الحيوي
هل تخيلت يومًا أنه سيكون من الممكن إنتاج البوليمرات الحيوية باستخدام النفايات العضوية كمواد خام؟ هذا هو بالضبط ما دورة كاملة للبلاستيك الحيوي تمكنت من القيام به: إنتاج البلاستيك الحيوي من النفايات العضوية.
الفكرة هي تقليل انبعاث غازات الدفيئة الناتجة عن تحلل النفايات العضوية ، ثالث أكبر مصدر لإنتاج غازات الدفيئة البشرية المنشأ.
يتم إنتاج البلاستيك الحيوي Polyhydroxyalkanoate (PHA) من البكتيريا غير المعدلة وراثيًا والنفايات العضوية ويمكن أن يحل محل مجموعة واسعة من المواد البلاستيكية الاصطناعية. هذا النوع من البلاستيك الحيوي لا يزال قابلاً للتحلل والتحلل. ميزة أخرى هي أنه ، من حيث التكلفة ، ينافس اللدائن ذات المنشأ البتروكيماوي.
البولي إيثيلين فورانوات (PEF) البلاستيك الحيوي
البولي إيثيلين فورانوات (PEF) هو بلاستيك حيوي يمكن مقارنته بـ PET. إنه مصنوع من مادة خام بيولوجية بنسبة 100٪ وله خصائص حرارية وميكانيكية أفضل من PET. البوليمرات الحيوية PEF مثالية لتعبئة المشروبات الغازية والمياه والمشروبات الكحولية وعصائر الفاكهة والمنتجات الغذائية وغير الغذائية. ومع ذلك ، هناك مجموعة واسعة من التطبيقات الأخرى ، مثل الألياف والبوليمرات الأخرى مثل البولي أميد والبوليستر.
في إنتاج البلاستيك الحيوي PEF ، يتم تحويل السكريات النباتية إلى مواد مثل حمض الفورانديكاربوكسيليك (FDCA) ، والذي يستخدم في إنتاج البوليمرات لصناعة التعبئة والتغليف.
عيب هذا النوع من البلاستيك الحيوي هو نفسه أي إنتاج آخر يعتمد على المزرعة كمدخل: المنافسة مع المناطق المزروعة.
هل البلاستيك الحيوي هو الحل؟
على الرغم من أنها تتمتع بإمكانية أن تكون بدائل أنظف للبلاستيك التقليدي ، إلا أن البلاستيك الحيوي ينتج عنه أيضًا تأثيرات على البيئة أثناء إنتاجه ولا يضمن قابلية التحلل البيولوجي أو إعادة التدوير.
بالإضافة إلى تنفيذ البلاستيك الحيوي ، لكي يتطور المجتمع على غرار الاستدامة ، من الضروري إعادة التفكير في الاستهلاك. بالتزامن مع تطوير البلاستيك الحيوي ، من الضروري تقليل الاستهلاك وزيادة إعادة استخدام البلاستيك وإعادة تدويره. تتماشى هذه الإجراءات مع ما يبشر به الاقتصاد الدائري.
بدائل أخرى مثل الأفضل تصميمات التي تسمح بأداء بلاستيكي أفضل مطلوبة أيضًا. الإجراءات التي اقترحها مؤسسة إلين ماك آرثر كما أنها تلبي فكرة الإرجاع الدائري للبلاستيك. لفهم هذا الموضوع بشكل أفضل ، ألق نظرة على المقالات: "اقتصاد البلاستيك الجديد: المبادرة التي تعيد التفكير في مستقبل البلاستيك" و "ما هو الاقتصاد الدائري؟".
تخلص منها بشكل صحيح وتحلى بموقف المواطن
لتقليل النفايات البلاستيكية المستهلكة ، فإن الخطوة الأولى هي ممارسة الاستهلاك الواعي ، أي إعادة التفكير وتقليل الاستهلاك. هل فكرت يومًا في عدد المواد البلاستيكية الزائدة التي نستخدمها يوميًا والتي يمكن تجنبها؟
من ناحية أخرى ، عندما لا يكون من الممكن تجنب الاستهلاك ، فإن الحل هو اختيار الاستهلاك المستدام قدر الإمكان وإعادة الاستخدام و / أو إعادة التدوير. لكن ليس كل شيء يمكن إعادة استخدامه أو إعادة تدويره. في هذه الحالة ، قم بإجراء عملية التخلص بشكل صحيح. تحقق من نقاط التجميع الأقرب إلى منزلك على محرك البحث المجاني بوابة eCycle .
لكن تذكر: حتى مع التخلص الصحيح من البلاستيك ، فمن الممكن أن يهرب البلاستيك إلى البيئة ، لذا استهلكه بوعي.
لمعرفة كيفية تقليل استهلاكك للمواد البلاستيكية ، ألق نظرة على المقالة: "كيف تقلل من النفايات البلاستيكية في العالم؟ اطلع على النصائح الأساسية".
لمعرفة كيفية الاستهلاك بشكل أكثر استدامة ، راجع مقالة: "ما هو الاستهلاك المستدام؟". اجعل بصمتك أخف.
