Биопластики — пластмассы, полученные из возобновляемых источников биомассы, таких как растительные жиры и масла, кукурузный крахмал или микробиоматерия. Биопластики могут быть сделаны из побочных продуктов сельского хозяйства или из вторичного полимерного сырья, с применением микроорганизмов. Обычные пластики, как правило, получают из нефти и газа, их производство требует большего количества ископаемого топлива, а образование парниковых газов происходит в большем объёме, чем при производстве биопластмасс. Некоторые, но не все, из биопластмасс являются биоразлагаемыми. Биопластмассы могут состоять из крахмалов, целлюлозы и различных других материалов.
Основные типы
Пластмассы на основе крахмала
Термопластичный крахмал в настоящее время очень широко распространён. Простой биопластик на основе крахмала можно изготовить в домашних условиях. Чистый крахмал способен поглощать влагу, таким образом, он подходит для производства лекарственных капсул. В качестве пластификаторов используют сорбит и глицерин. Характеристики термопластичного крахмала можно регулировать соотношением этих добавок и адаптировать материал к конкретному применению.
Биопластики на основе крахмала часто смешиваются с биоразлагаемыми полиэстерами, примерами могут быть смеси крахмал/PCL или крахмал/Ecoflex (разработка компании BASF). Эти смеси используются в промышленности и также биоразлагаемы. Прочие производители, такие как Roquette, разработали смеси крахмал/полиолефин. Эти смеси не разлагаемы, но имеют более низкий углеродный след, чем пластмассы из нефти, используемые в тех же приложениях.
Пластмассы на основе целлюлозы
Биопластики на основе целлюлозы представляют собой эстеры целлюлозы, включая ацетат целлюлозы, нитроцеллюлозу и их производные, например, целлулоид.
Некоторые алифатические полиэстеры
В основном это полигидроксиалканоаты (PHA), как, например, PHB, PHV и PHH. Полигидроксиалканоат представляет собой линейный полиэстер, который в природе получается в процессе бактериального брожения сахаров или липидов. Полигидроксиалканоаты производятся бактериями для сохранения углерода и энергии. В промышленных масштабах полиэстер извлекается и очищается от бактерий путём оптимизации параметров брожения. В группу PHA входят более 150 различных мономеров с чрезвычайно различными свойствами. Эти пластмассы широко используются в медицинской промышленности.
Полигидроксибутират (PHB) производится определёнными бактериями, перерабатывающими глюкозу, кукурузный крахмал или сточные воды. Его характеристики подобны полипропилену (PP). Производство PHB растёт. Южноамериканская сахарная промышленность, например, решила расширить производство PHB до промышленных масштабов. PHB может быть переработан в прозрачную плёнку с температурой плавления более 130 °C. PHB биоразлагаем микроорганизмами без остатка.
Полилактид (PLA) — это прозрачный пластик, получаемый из кукурузы или глюкозы. Его характеристики подобны массовым нефтехимическим пластмассам (как PET, PS или PE), и он может быть переработан на стандартном оборудовании для пластмасс. Из PLA и смесей PLA производят плёнки, волокна, контейнеры, стаканчики и бутылки.
Некоторые полиамиды
Полиамид 11 (PA 11) под торговым названием Rilsan B производится компанией Arkema из возобновляемого источника — касторового масла. PA 11 — не разлагаемый технический полимер, свойства которого подобны PA 12, получаемому из нефти. Из PA 11 производят автомобильные топливные и пневматические трубки, электрические кабели, гибкие нефтяные и газовые трубы, спортивную обувь, электронные компоненты и катетеры. Компания DSM производит похожий полиамид 410 (PA 410) под торговым названием EcoPaXX, при этом 70% исходного сырья составляет касторовое масло.
Биовозобновляемый полиэтилен
Мономером полиэтилена является этилен, который может быть получен из этанола, производимого брожением сельскохозяйственного сырья, как, например, сахарный тростник или кукуруза. Биовозобновляемый полиэтилен физически и химически идентичен традиционному полиэтилену, не разлагается, и может быть переработан вторично. Биовозобновляемый полиэтилен может значительно уменьшить выбросы парниковых газов. Бразильская компания Braskem, крупнейший производитель термопластов в Америке и ведущий производитель биополимеров в мире, утверждает, что технология производства полиэтилена из сахарного тростника удаляет из окружающей среды 2.15 тонны CO2 на тонну «зелёного» полиэтилена.
