Екологично чисти пластмаси

Екологично чисти пластмаси: материални иновации за устойчиво развитие

Екологично чистите пластмаси са нов вид материал, разработен на базата на традиционните пластмаси, насочен към намаляване на отрицателното въздействие върху околната среда и постигане на рециклиране на ресурсите. Те се превърнаха във важно решение за справяне със замърсяването с бяло въздух чрез подобряване на материалите, производствените процеси или системите за рециклиране, за да се намалят рисковете от замърсяване, като същевременно се запази практичността на пластмасите.

1. Класификация и характеристики на екологично чисти пластмаси

Екологично чистите пластмаси могат да бъдат разделени на три категории въз основа на техните екологични характеристики: биоразградими пластмаси, рециклирани пластмаси и биопластмаси, всяка от които има уникални свойства и сценарии на приложение.

разградима пластмаса

Разградимите пластмаси могат да бъдат разложени от микроорганизми на въглероден диоксид, вода и безвредни вещества в естествена среда като почва, морска вода и условия на компостиране, като се избягва дългосрочно остатъчно замърсяване.

Полимлечна киселина (PLA): Произведена от растително нишесте, като царевица и захарна тръстика, тя има висока прозрачност и механични свойства, подобни на традиционните пластмаси. Подходяща е за опаковъчни фолиа, съдове за еднократна употреба и др., но устойчивостта ѝ на топлина е ниска (обикновено не надвишава 60 ℃).

Полибутилен адипат/полибутилен терефталат (ПБАТ): Има добра гъвкавост и може да подобри крехкостта, когато се смеси с PLA. Често се използва в селскостопанско фолио, торби за боклук и др. Може да се разгради напълно при условия на компостиране в продължение на 3-6 месеца.

Полихидроксиалканоати (ПХА): получени чрез микробна ферментация, с отлична биосъвместимост, могат да се използват в медицинската област (като хирургически конци) и могат да се разграждат в морска среда, подходящи за опаковки, свързани с морската среда.

рециклирана пластмаса

Рециклираните пластмаси се произвеждат чрез рециклиране на отпадъчни пластмаси чрез почистване, раздробяване, топене и преоформяне, постигайки рециклиране на ресурсите и намалявайки потреблението на суров петрол.

Физически рециклирани пластмаси: Директно преработените отпадъчни пластмаси, с малко по-ниска производителност от девствените пластмаси, могат да се използват за направата на кофи за боклук, тъкани от рециклирани влакна и др.

Химически рециклирани пластмаси: Чрез химическо деполимеризиране на пластмасите в мономери, те могат да бъдат реполимеризирани и да придобият свойства, подобни на суровините. Подходящи са за сценарии с високо търсене, като например опаковане на храни, а рециклираните ПЕТ бутилки се използват широко в опаковането на напитки.

Биобазирани пластмаси

Биопластмасите се произвеждат от възобновяема биомаса като нишесте, растителни масла и слама, което намалява зависимостта от изкопаеми ресурси и е частично биоразградимо.

Пластмаси на основата на нишесте: Ниска цена, лесни за обработка, често смесвани с други материали за направата на опаковъчни материали, но имат лоша водоустойчивост.

Био Специалист по икономически въпроси/ПЕТ: Изработен от етилен или терефталова киселина, произведени чрез ферментация на биомаса, с характеристики, съответстващи на традиционния Специалист по икономически въпроси/ПЕТ, и рециклируемост, намалявайки въглеродните емисии.

2. Производствен процес и технологични пробиви в екологично чистите пластмаси

Производството на екологично чисти пластмаси се фокусира върху екологичността и ниската въглеродна интензивност, намаляване на потреблението на енергия и емисиите на замърсители по време на добиването и преработката на суровини.

Иновации в суровините

Биоразградимите пластмаси и биопластмасите могат да се освободят от зависимостта от суров петрол и да използват въглеродни ресурси, съхранявани от фотосинтезата на растенията. Например, производството на PLA използва царевично нишесте като суровина, което се ферментира и превръща в млечна киселина, след което се полимеризира, за да се образуват полимерни материали. Целият процес намалява въглеродните емисии с 30% -50% в сравнение с традиционните пластмаси.

Рециклираните пластмаси постигат прецизно разделяне на различните видове пластмаси чрез ефикасни техники за сортиране, като например инфрачервено спектроскопско разпознаване, осигурявайки висококачествени суровини за последваща рециклираща обработка и избягвайки примеси, влияещи върху производителността на продукта.

Оптимизация на процесите

Технологията за ензимна катализа се използва широко в синтеза на биоразградими пластмаси, като например използване на липаза за катализиране на реакцията на полимеризация на ПБАТ, намаляване на реакционната температура и консумацията на енергия и минимизиране на използването на химични катализатори.

В процеса на химическа регенерация се използват зелени разтворители и катализатори, като например използването на свръхкритична водна технология при деполимеризация на ПЕТ, която не изисква органични разтворители и има по-висока реакционна ефективност и подобрена чистота на продукта.

3. Сценарии на приложение на екологично чисти пластмаси

Екологично чистите пластмаси са проникнали в множество области като опаковане, селско стопанство, стоки от първа необходимост и здравеопазване, като постепенно изместват традиционните пластмаси.

Област на опаковане: Биоразградимите пластмасови торбички и кутии за храна са популярни в доставките на храна и супермаркетите; Биобазираните ПЕТ бутилки се използват за опаковане на напитки и козметика, докато рециклираните пластмасови фолиа се използват за експресни опаковки.

В селскостопанската област, биоразградимото селскостопанско фолио решава проблема с традиционните фолийни остатъци, автоматично се разгражда след прибиране на реколтата и предотвратява уплътняването на почвата; торбичките за торове на биологична основа могат да се разградят при контакт с почвата, намалявайки отпадъците.

Ежедневни потребности: торби за боклук на основата на нишесте, прибори за хранене за еднократна употреба, изработени от PLA, дрехи, изработени от биовлакна и др., балансиращи практичност и екологичност.

В медицинската област, конците, изработени от ПХА, могат да се абсорбират от човешкото тяло след заздравяване на раната, без да е необходима вторична хирургическа намеса за отстраняването им; Разградимите лекарствени носители могат точно да освобождават лекарства и да ги разграждат по естествен път.

4. Предизвикателства и бъдещи тенденции

Въпреки бързото развитие на екологично чистите пластмаси, те все още са изправени пред много предизвикателства:

Проблем с разходите: Производственият процес на биопластмаси и химически рециклирани пластмаси е сложен, с по-високи разходи от традиционните пластмаси, което ограничава тяхното широкомащабно приложение.

Ограничения в производителността: Някои биоразградими пластмаси имат недостатъци в температурната устойчивост, водоустойчивостта и механичните свойства, като например PLA, която е склонна към деформация при високи температури и е трудна за използване за съхранение на топли напитки.

Несъвършена система за рециклиране: Смесването на биоразградими пластмаси с традиционни пластмаси може да повлияе на ефективността на рециклирането, а потребителите нямат достатъчно разбиране за класификацията на различните екологично чисти пластмаси, което води до повишена трудност при рециклирането.

В бъдеще екологично чистите пластмаси ще се развиват в посока на висока производителност, ниска цена и опазване на околната среда през целия жизнен цикъл на продукта:

Смесване на материали: Чрез използване на техники за смесване и съполимеризация за подобряване на дефектите на един материал, като например PLA и ПБАТ композит, той има както добра здравина, така и гъвкавост.

Интелигентно разграждане: Разработване на екологично отговорни биоразградими пластмаси, които започват разграждане само при специфични условия на влажност и температура (например в почвата) и поддържат стабилност по време на съхранение и употреба.

Система за рециклиране със затворен цикъл: Комбиниране на блокчейн технология за постигане на пълно проследяване на жизнения цикъл на пластмасите, записване на целия процес от производство, потребление до рециклиране и регенериране, подобряване на ефективността и прозрачността на рециклирането и насърчаване на кръговия модел производство, потребление, регенерация.

Разработването на екологично чисти пластмаси не е само въпрос на иновации в материалните технологии, но изисква и политическа подкрепа (като например заповеди за ограничаване на пластмасите, политики за субсидиране), съвместни усилия за участие на предприятията и повишаване на осведомеността на потребителите. С напредъка на технологиите и подобряването на индустриалната верига, екологично чистите пластмаси ще се превърнат в ключов материал за постигане на целта за двоен въглероден диоксид и устойчиво развитие, насърчавайки трансформацията на човешкото общество към зелен и нисковъглероден модел.