Bioplásticos – o futuro da indústria de plásticos

Sem os modernos modernos, esse grande desenvolvimento nas indústrias automotiva, aeroespacial e médica não seria possível. A maioria dos plásticos é trabalhada a partir do processamento de matéria-prima básica não renovável – o petróleo bruto – e não é biodegradável, que é sua desvantagem principal. Olhando de uma perspectiva global, a exploração contínua de petróleo bruto leva diretamente ao esgotamento de seus recursos. Este é um problema significativo, embora não seja tão perceptível no momento quanto o problema da quantidade de resíduos gerados após o uso do plástico . Você deve estar ciente de que seu tempo de decomposição no ambiente natural pode chegar a várias gerações.

Problema de desperdício – quais são as estatísticas?

Pesquisas indicam que 75 %dos plásticos que foram introduzidos no mercado desde o início de sua produção já se tratam resíduos. São 6,3 bilhões de toneladas , das quais menos de 10%foram recicladas e 12 %submetidas à recuperação energética. Isso significa que cerca de 5 bilhões de toneladas de plásticos são coletados em aterros sanitários , mas também descartados em florestas, águas, praias e aterros ilegais espalhados pelo mundo. São os resíduos que ocorrem no meio marinho que têm maior impacto no meio natural e no homem. Atualmente, o maior problema são os resíduos urbanos, incluindo embalagens descartáveis. Embora constitua aproximadamente 8 %do peso total de todo o lixo, devido ao baixo peso específico ocupa um volume significativo, constituindo quase 30 %do volume de todo o lixo. Este grupo inclui principalmente garrafas de tereftalato de polietileno (PET) e sacolas de compras, sacolas para café da manhã ou embalagens de alumínio (PE) ou polipropileno (PP). O maior destinatário das embalagens é a indústria alimentícia , que consome cerca de 60 %de todas as embalagens.

Uma alternativa ecológica – bioplásticos

O processo ao crescente problema com o gerenciamento de resíduos de plástico, pesquisas estão conduzidas para desenvolver novos materiais poliméricos biodegradáveis , coloquialmente chamados de bioplásticos . Esses materiais devem ter propriedades úteis comparáveis às funções por métodos convencionais. São capturados em escala industrial a partir de matérias-primas renováveis e petroquímicas. Em comparação com os plásticos convencionais incorporados a partir de fontes fósseis, os bioplásticos apresentam uma série de vantagens valiosas. Em primeiro lugar, eles permitem que as matérias-primas sejam economizadas graças ao uso de biomassa que se renova ciclicamente. Além disso, sua produção e uso são neutros em carbono, o que significa que seu processamento não contribui para a produção de dióxido de carbono. Além disso, alguns tipos de bioplásticos são biodegradáveis.

Quais são os tipos de bioplásticos?

Os bioplásticos podem ser divididos em três grupos dependendo da fonte de origem e biodegradabilidade:

• plásticos derivados de matérias-primas renováveis , mas não biodegradáveis – por exemplo, poliamida (PA), tereftalato de polietileno (PET),

• plásticos biodegradáveis , mas não de matérias-primas renováveis – por exemplo, 1,4-butileno 1,4-butileno 1,4-butadieno tereftalato (PBAT) ou policaprolactona (PCL),

• materiais de base biológica derivados de matérias-primas renováveis (polímeros biodegradáveis), biodegradáveis – por exemplo, polilactídeo, ou seja, material à base de ácido polilático (PLA), poliglicolídeo baseado em ácido glicólico (PGA) ou amido modificado.

Dentre os materiais citados, o papel dominante é desempenhado pelo PLA (polilactídeo), que representa quantitativamente aproximadamente 40 %de todos os polímeros biodegradáveis. Muitas vezes é chamado de ‘verde duplo’, pois é biodegradável e derivado de matérias-primas renováveis. O polilactídeo é um polímero com propriedades semelhantes ao poliestireno, por ser rígido e quebradiço. É eliminado por uma temperatura de transição vítrea de aprox. 57 ° C e um ponto de fusão na faixa de 170-180 ° C. Ele também possui boas propriedades de resistência (módulo de resistência de 60 MPa).

Onde materiais biodegradáveis de base biológica são usados?

Um grupo de plásticos de base biológica com base em polímeros biodegradáveis encontrou aplicação em duas áreas. O primeiro deles é um ramo especializado da medicina e engenharia de tecidos , onde este tipo de plástico é utilizado para produzir elementos como fios cirúrgicos bioreabsorvíveis, suspensórios, grampos, implantes, cápsulas para dosagem controlada de medicamentos, etc. à produção em massa de embalagens, folhas dedicadas a produtos alimentícios, folhas de termoformação, sacos de lixo, bandejas, copos, garrafas, talheres, folhas de jardim, produtos descartáveis, elementos de design de interiores, materiais de revestimento de papel e para impressão . A substituição de embalagens produzidas com plásticos convencionais por substitutos biodegradáveis faz parte da tendência da economia de desenvolvimento sustentável e redução de resíduos.

Desvantagens dos bioplásticos

Apesar das muitas vantagens, deve-se lembrar que os materiais poliméricos biodegradáveis também apresentam desvantagens que limitam seu uso generalizado. Por esse motivo, eles ainda perdem em muitas áreas para seus equivalentes não biodegradáveis. Em primeiro lugar, os bioplásticos biodegradáveis são mais caros do que os existentes no mercado, embora seja importante notar que seu preço está em constante queda . A previsão é que os próximos anos ele vai se igualar ao preço dos materiais poliméricos clássicos de origem petroquímica. Muitos deles são inferiores aos materiais convencionais também em termos de propriedades mecânicas, ou seja, são muito frágeis ou rígidos ou têm uma resistência à tração muito baixa. Devido Ao USO Frequente Desses materiais para a Produção de Embalagens de Alimentos, Propriedades de barreira adequadas also São Necessárias. Eles são importantes devido à permeabilidade ao oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água, que podem afetar adversamente o produto embalado. Além disso, devido à sensibilidade dos polímeros biodegradáveis ao calor, umidade e tensões de cisalhamento, eles são mais exigentes no processo de fabricação do que seus equivalentes não biodegradáveis. Por essas razões, os bioplásticos podem ser parcialmente degradados já na fase de processamento. As desvantagens mencionadas dos materiais poliméricos biodegradáveis são uma base para a realização de pesquisas no campo de melhoria de suas propriedades ou limitação de características desfavoráveis.

Aditivos que modificam as propriedades de plásticos biodegradáveis

Os bioplásticos condicionados, além dos polímeros, outros materiais e aditivos que juntos determinam as possibilidades de processamento e as características do produto final. Eles podem ser aditivos usados para materiais estabilizar, pigmentos, vários enchimentos ou aditivos plastificantes ( plastificantes ). Embora os aditivos plastificantes representam uma pequena porcentagem de todos os componentes de plástico, é extremamente importante para os plásticos biodegradáveis que todos eles também são biodegradáveis. Os aditivos introduzidos durante o processamento não alteram a estrutura do biopolímero, mas apenas reagem com sua estrutura. Isso altera as propriedades físicas-definidas dos materiais, dando aos produtos as propriedades utilizáveis. Paralelamente ao desenvolvimento dinâmico de bioplásticos dedicados a especialidades, há uma necessidade crescente de aditivos plastificantes que sejam compatíveis com polímeros biodegradáveis e dêem aos plásticos as propriedades desejadas.

Novo bioprojeto no Grupo PCC

Como resultado do trabalho conjunto dos departamentos de pesquisa do PCC MCAA e do PCC Exol, um novo grupo de produtos está sendo desenvolvido como parte do projeto CITREX. Trata-se de produtos plastificantes, produtos especializados, produtos especializados, filmes, laminados alimentares , mas também com potencial utilização na produção de brinquedos. O desenvolvimento de produtos que atendem às necessidades do mercado e ao mesmo tempo sejam uma inovação de produto é um grande desafio de pesquisa. Tanto a sintética de tais produtos quanto sua aplicação mútua reconhecimento completo em muitas áreas, incluindo aquelas relativas ao caminho de síntese, métodos de análise possíveis, aplicações e informações sobre consumidores e concorrência no mercado-alvo. Portanto, o objetivo básico do projeto não é apenas desenvolver aditivos plastificantes, mas, sobretudo, conhecer as propriedades e aplicações desses produtos.

Requisitos para plastificantes para bioplásticos

Os principais critérios a serem atendidos por aditivos plastificantes dedicados a polímeros biodegradáveis são:

• nenhuma migração de plastificante de bioplásticos sob a influência de alta temperatura e tempo de armazenamento

A redução da migração de aditivos plásticos é um aspecto fundamental no desenvolvimento de suas estruturas. O fenômeno da migração pode ser definido coloquialmente como o “vazamento” do plastificante. No caso de um produto acabado, pode resultar na perda das propriedades do material e na deterioração de sua estética – descoloração do produto ou distorção de sua forma.

Na prática, a migração pode ser limitada ajustando o peso molecular apropriado do plastificante (sua massa) e modificando sua estrutura química para uma mais ramificada ou linear.

• biodegradabilidade

O aditivo plastificante adicionado ao bioplástico deve atender ao critério de biodegradabilidade. Isso significa que deve passar facilmente por um processo de decomposição natural, por exemplo, por compostagem, que não resulta na formação de substâncias nocivas. Uma das formas de aumentar a biodegradabilidade dos produtos é a utilização de matérias-primas de origem natural, como ácidos carboxílicos e outras matérias-primas biodegradáveis em sintética química.

Os critérios acima indicados-se à modificação da estrutura química e à seleção das matérias-primas utilizadas, mantendo o peso molecular apropriado do composto a ser sintetizado. Sua realização é um grande desafio de pesquisa do ponto de vista do projeto de aditivos plastificantes adequados e da realização de sua síntese. Portanto, uma implementação do projeto requer muitos testes de laboratório para obter compostos de qualidade e estrutura repetíveis.

Inovação dos produtos em desenvolvimento

A atratividade do novo produto no mercado também decorre de sua capacidade de inovação . Os aditivos plastificantes empreendidos no projeto CITREX são caracterizados por uma combinação inovadora de bioácidos carboxílicos naturais (âmbar e cítrico), polióis adquiridos pelo PCC Rokita e álcool laurílico usado em produtos cosméticos, portanto não tóxicos. Ao mesmo tempo, os produtos manufaturados têm um peso molecular estritamente definido, que se destina a limitar a migração de aditivos do produto final. O principal objetivo no projeto de novas estruturas moleculares era criar tal molécula que interagisse com o biopolímero contido nos bioplásticos (no princípio “semelhante atrai semelhante”), que também tem impacto na redução do processo de migração e contribuirá para atender aos requisitos para aditivos plastificantes . A coleta de uma amostra laboratorial do produto é uma primeira etapa preliminar da pesquisa realizada no âmbito do projeto CITREX. Ao mesmo tempo, é o início da próxima etapa, que consiste em testar as propriedades de aplicativos dos produtos fornecidos. Um exame completo das propriedades desses produtos é a base da seleção das aplicações visadas.

O futuro do mercado de bioplásticos

O mercado de bioplásticos e bioaditivos é certamente um mercado promissor e em crescimento rápido, o que é particularmente notável nos últimos tempos. Isso se deve, inter alia, ao aumento da consciência do consumidor sobre o impacto negativo dos plásticos no meio ambiente . Os consumidores conscientes estão cada vez mais se voltando para substitutos ecológicos para embalagens e produtos descartáveis feitos de plásticos convencionais. Como resultado, há um aumento contínuo na demanda por vários elementos feitos de bioplásticos, como recipientes ou talheres feitos de PLA.