Технологии получения биоразлагаемых полимеров и пластиков

08/082017

За последние десятилетия стало понятно, что проблема засорения окружающей среды пластиковыми отходами становится все более угрожающей. Так как полимеры не разлагаются в природе естественным путем, это «вечные отходы», которые накапливаются год от года. Они способы изменять экосистему, приводить к выходу из строя дренажных систем и наносить прочий системный вред. 

Поэтому по всему миру ведут борьбу с применением этой упаковки: вводят налоги или попросту запрещают реализацию продукции в пластиковых пакетах. Однако существует решение, которое позволяет не подавлять симптомы, а лечить причину – использование биоразлагаемых полимеров. То есть веществ, которые имеют все преимущества классических полимерных материалов, но могут разлагаться естественным путем, не засоряя окружающую среду. 

Основные технологии получения биоразлагаемых полимеров

  • Использование веществ естественного происхождения, а также субстанций, выделенных из биомассы. В первую очередь это крахмал и целлюлоза. Пластмассы на основе крахмала легко разлагаются в компост е, будучи при этом хорошим удобрением. Также применяются пластики, изготавливаемые на основе хитина, желатина. Пленки и пакеты из такого материала могут перерабатываться микроорганизмами. 
  • Полимеры, получаемые как отходы жизнедеятельности бактерий. Принцип их получения можно описать так: для определенных бактерий создается питательная среда с изобилием углеродных веществ, но с дефицитом азота и фосфора. Бактерии в таких условиях синтезируют полигидроалканоаты, которые в последствии разлагаются на полигидроксибутират и полигидроксивалерат. Эти полимеры по своим свойствам сопоставимы с «классическими» термопластами вроде полиэтилена и ПЭТ, однако полностью биологически разлагаемы. В компосте превращаются в воду и СО2 за период до 10 недель. 
  • Синтез полимерных материалов из естественных мономеров. К примеру, молочная кислота синтезируется бактериями, после чего возможно проведение реакции образования полимолочной кислоты (PLA). Этот материал своими свойствами схож с полистиролом, при этом разложение данного вещества в компосте достигается всего за 20 – 90 суток. 
  • Введение разлагающих добавок в состав классических полимерных композиций. Этот способ наиболее популярен в постиндустриальных странах вроде США и Японии, так как в отличие от предыдущих методов не требуется переход от одного сырья к другому, происходит просто модификация существующих марок полимеров путем введения специальных биоразлагающих присадок. Чаще всего это катализаторы процесса разложения полимеров, причем для каждого вида термопласта требуется индивидуальный подбор композиций. Существуют уникальные добавки, которые совместимы с многочисленными полимерами, но большинство подходят для конкретных видов (к примеру, только для полиолефинов и т.п.).

Есть ли перспективы внедрения данных технологий в России?

Главная проблема всех перечисленных технологий – их дороговизна. В среднем полимеры, модифицированные для биоразложения, стоят в 5 раз дороже, чем традиционные марки. Особенно дорогостоящим является полигидроксибутират бактериального происхождения, который в среднем в 10 раз дороже традиционных термопластов. 

Самым доступным является PLA, однако и он в 2,5 раза дороже ПЭТ и ПЭ. Поэтому ожидать скорого внедрения в России подобных технологий не приходится. По прогнозам экспертов, для России гораздо актуальнее будут разработки бактериологических способов разрушения классических пластиков, которые также активно разрабатываются и будут доступны в промышленном масштабе к 2030 – 2040 году.