Производство биопластиков

Без современных пластмасс не был бы возможен такой большой рост в автомобильной, авиационной и космической промышленностях, а также в медицине.

Большинство пластмасс образуется в результате переработки основного не возобновляемого сырья – нефти – и они не биоразлагаются, что является их существенным недостатком. С точки зрения глобальной перспективы, постоянная эксплуатация нефти прямо ведет к истощению ее ресурсов.

Это существенная проблема, хотя в настоящее время еще не так сильно ощущаемая, как проблема с количеством отходов, образующихся после использования пластмасс. Следует иметь в виду, что их время разложения в природной среде может составлять даже несколько поколений.

Проблема залегающих отходов – какова статистика?

Исследования показывают, что 75% пластмасс, которые были выпущены на рынок с момента их производства, уже стало отходами. Это 6,3 млрд тонн, из которых менее 10% были подвержены переработке, а 12% энергетическому восстановлению.

Это означает, что примерно 5 млрд тонн пластмасс хранится на свалках, в лесах, водоемах, на пляжах и на незаконных свалках, разбросанных по всему миру.

Именно такие отходы, залегающие в морской среде, оказывают наибольшее влияние на окружающую среду и человека.

В настоящее время самой большой проблемой являются коммунальные отходы, в том числе одноразовые упаковки. Несмотря на то, что они составляют примерно 8% массы всего мусора, из-за небольшого удельного веса занимают значительный объем, составляя почти 30% объема всех отходов.

К этой группе относятся, прежде всего, бутылки, изготовленные из полиэтилентерефталата (ПЭТ), и пакеты, а также пленки для упаковки предметов и продуктов питания, изготовленные из полиэтилена (ПЭ) или полипропилена (ПП).

Крупнейшим приобретателем упаковки является пищевая промышленность, которая потребляет около 60% всех упаковок.

Экологическая альтернатива – биопластик

Из-за растущей проблемы с распределением пластиковых отходов проводятся исследования в целях разработки новых биоразлагаемых полимерных материалов, сокращенно называемых также биопластиком.

Такие материалы должны обладать эксплуатационными свойствами, сопоставимыми со свойствами пластмасс, полученных традиционными методами.

Их производят в промышленных масштабах, как из возобновляемого, так и нефтехимического сырья.

По сравнению с традиционными пластмассами, производимыми из ископаемого сырья, биопластмассы имеют ряд ценных преимуществ. Прежде всего, они позволяют экономить сырье при использовании периодически обновляющейся биомассы.

Кроме того, их производство и применение нейтральны с точки зрения выбросов углерода, что означает, что их переработка не способствует повышению уровня углекислого газа в атмосфере.

Более того, некоторые типы биопластика поддаются биодеградации.

Какие существуют виды биопластика?

Биопластмассы можно разделить на три группы в зависимости от источника происхождения и способности к биодеградации:

• пластмассы, полученные из возобновляемого сырья, но не поддающиеся биоразложению, напр., полиамид (ПА), полиэтилентерефталат (ПЭТ),

• биоразлагаемые пластмассы, но не производимые из возобновляемого сырья – напр., полибутиратадипинтерефталат (PBAT) или поликапролактон (PCL),

• биопластмассы, полученные из возобновляемого сырья (биоразлагаемых полимеров), поддающиеся биоразложению – напр., полилактид, т.е. пластик на основе биополимера молочной кислоты (ПЛА), полигликолид на основе гликолевой кислоты (ПГА) или же модифицированный крахмал.

https://www.youtube.com/watch?v=ot-6_Z87mqw

Среди перечисленных материалов доминирующую роль играет ПЛА (полилактид), который количественно составляет прибл. 40% всех биоразлагаемых полимеров. Его часто называют двойным зеленым, потому что он и биоразлагается, и производится из возобновляемого сырья.

Полилактид – это полимер со свойствами, близкими к полистиролу, поскольку отличается жесткостью и хрупкостью. Характеризуется температурой стеклования на уровне прибл. 57°C и температурой плавления в диапазоне 170-180°C.

Проявляет также хорошие прочностные характеристики (модуль упругости 60 МПа).

Где используются биоразлагаемые биопластмассы?

Группа биопластмасс на основе биоразлагаемых полимеров нашла применение в двух областях.

Первая из них, высокоспециализированная, это отрасль медицины и тканевой инженерии, где они используются для производства таких элементов, как рассасывающиеся хирургические нити, скобы, клипсы, имплантаты, капсулы для контролируемого дозирования лекарственных препаратов и т.

п. Вторая связана с производством в крупных масштабах упаковки, пленки, предназначенных для пищевых продуктов, пленки для термоформовки, мешков для мусора, лотков, стаканчиков, бутылок, столовых приборов, огородной пленки, изделий одноразового использования, элементов интерьера, материалов для покрытия бумаги и для печати. Замена упаковок, изготовленных из обычных пластмасс, биоразлагаемыми аналогами вписывается в тенденции экономики сбалансированного развития и сокращения отходов.

Недостатки биопластика

Несмотря на множество преимуществ, следует помнить, что биоразлагаемые полимерные материалы имеют также недостатки, которые лимитируют их широкое применение. Из-за этого они по-прежнему уступают во многих применениях своим не биоразлагаемым аналогам.

Прежде всего, биоразлагаемые биопластмассы дороже доступных в настоящее время на рынке материалов, хотя стоит подчеркнуть, что их цена постоянно снижается. Ожидается, что в ближайшие годы она может сравнять с ценой классических полимеров нефтехимического происхождения.

Многие из них уступают обычным пластмассам также с точки зрения механических свойств, т.е. они слишком хрупкие или жесткие, либо имеют слишком малую прочность на растяжение.

Учитывая частое использование этих материалов в производстве упаковки для пищевых продуктов, от них требуются соответствующие барьерные свойства.

Они имеют существенное значение ввиду проницаемости кислорода, диоксида углерода и водяного пара, которые могут неблагоприятно влиять на упакованный продукт.

Кроме того, учитывая чувствительность биоразлагаемых полимеров к теплоте, влажности и напряжению сдвига, они более требовательны к процессу переработки, чем их не биоразлагаемые аналоги.

По этим причинам биопластмассы могут подвергаться частичной деградации уже на этапе процесса переработки. Перечисленные недостатки биоразлагаемых полимерных материалов являются основой для проведения научно-исследовательских работ в области улучшения их свойств либо ограничения возможных неблагоприятных эксплуатационных свойств.

Добавки, модифицирующие свойства биоразлагаемых пластмасс

Биопластмассы содержат, кроме полимеров, другие материалы и дополнительные вещества, которые совместно решают о возможности переработки и окончательной характеристике продукта. Это могут быть добавки, предназначенные для стабилизации материалов, пигменты, разные наполнители, или же пластифицирующие добавки (пластификаторы).

Хотя пластифицирующие добавки составляют небольшой процент всех компонентов в пластике, крайне важно для биоразлагаемых пластмасс, чтобы все они также были биоразлагаемыми. Добавки, введенные в ходе процесса переработки, не влияют на изменение структуры биополимера, а только воздействуют на нее.

Это приводит к изменению физико-химических свойств материалов, придавая продуктам необходимые эксплуатационные свойства.

https://www.youtube.com/watch?v=aloghNqhTaw

Параллельно динамическому развитию биопластмасс, предназначенных для специализированных упаковок, растет потребность в пластифицирующих добавках, которые будут совместимы с биоразлагаемыми полимерами и придадут им желаемые свойства.

Новый био-проект Группы РСС

В результате совместных работ научно-исследовательских отделов компаний PCC MCAA и PCC Exol в рамках проекта CITREX развивается новая группа продуктов.

Это пластификаторы, предназначенные для специализированных упаковок, пленок, ламинатов для пищевых продуктов, а также с возможностью применения в игрушках. Разработка продуктов, отвечающих требованиям рынка и одновременно инновационных – это большой вызов для исследователей.

Как синтез таких продуктов, так и их применение требуют тщательных разведывательных работ во многих направлениях, в частности, касающихся путей синтеза, методов анализа, возможных применений и информации о потребителях и конкурентах на целевом рынке.

Таким образом, основной целью проекта является не только разработка самих пластифицирующих добавок, но, прежде всего, приобретение знаний в области свойств и применений таких продуктов.

Требования, касающиеся пластифицирующих добавок для биопластика

Основные критерии, которым должны соответствовать пластифицирующие добавки для биоразлагаемых полимеров, это:

• отсутствие миграции пластификатора из биопластика под воздействием высокой температуры и времени хранения

Ограничение миграции добавки из пластика является ключевым аспектом при разработке их структуры. Явление миграции в обиходе можно назвать „вытеканием” пластификатора из пластика. В случае готового продукта это может привести к потере свойств материала и ухудшению его эстетики, что наблюдается в виде обесцвечивания продукта либо искажения его формы.

В практике миграцию можно ограничить путем подбора соответствующего молекулярного веса пластификатора (его массы), а также модификации его химической структуры к более разветвленной или линейной.

• биоразлагаемость

Пластифицирующая добавка, добавляемая в биопластик, должна соответствовать критерию биоразлагаемости.

Это означает, что она должна легко поддаваться естественному процессу разложения, например, в результате компостирования, что не приводит к образованию вредных веществ.

Одним из способов повышения биоразлагаемости продуктов является использование сырья природного происхождения, например, карбоновых биокислот и другого биоразлагаемого сырья в процессе химического синтеза.

Описанные выше критерии относятся как к модификации химической структуры, так и к выбору используемого сырья при одновременном сохранении соответствующей молекулярной массы синтезируемого соединения.

Их выполнение представляет собой огромную исследовательскую задачу с точки зрения разработки соответствующих пластифицирующих добавок и их синтеза.

Поэтому реализация проекта требует проведения множества лабораторных тестов для получения соединений с повторяемыми качеством и структурой.

Инновационность разрабатываемых продуктов

На привлекательность нового продукта на рынке влияет также его инновационность.

Пластифицирующие добавки, разрабатываемые в рамках проекта CITREX, характеризуются инновационным сочетанием натуральных карбоновых биокислот (янтарной и лимонной), полиолов производства компании PCC Rokita и лаурилового спирта, используемого в косметических препаратах, а значит нетоксичного. Одновременно, производимые продукты имеют строго определенную молекулярную массу, которая должна, по идее, ограничить миграцию добавок из конечного продукта. Основной целью при разработке новых молекулярных структур было создание такой молекулы, которая в максимальной степени взаимодействовала бы с биополимером, содержащимся в биопластике (по принципу „подобное любит подобное”), что также влияет на ограничение процесса миграции и будет соответствовать требованиям, установленным для пластифицирующих добавок.

https://www.youtube.com/watch?v=Bej-wg7QaNo

Получение лабораторного образца продукта – это первый, начальный этап исследований, проводимых в рамках проекта CITREX. Оно одновременно является началом следующего этапа, т.е. исследований применимых свойств данных продуктов. Внимательное изучение свойств этих продуктов является основанием при подборе целевых применений.

Будущее рынка биопластика

Рынок биопластика и биодобавок, безусловно, перспективен и быстро развивается, что особенно заметно в последнее время. Это связано, в частности, с растущей осведомленностью потребителей о негативном влиянии пластика на окружающую среду.

Сознательные потребители все чаще выбирают экологически чистые заменители упаковок и одноразовых продуктов, изготовленных из традиционных пластмасс.

Это повышает спрос на рынке на разного рода продукты, произведенные из биопластика, такие как, например, контейнеры или столовые приборы из ПЛА.

Видео:Первый в России завод по производству полностью разлагаемых биопластиков - ТНВСкачать

Особенности и технология производства биопластиков

Большинство известных сегодня полимеров изготавливаются из нефти, угля или газа. Как следствие, при синтезе или переработке выделяется огромное количество углекислоты в качестве побочного продукта. Огромные выбросы СО2 негативно сказываются на общей экологической обстановке на планете, разрушая озон и приводя к увеличению парниковых газов.

Параллельно ежегодно увеличивается не только выпуск известных полимеров, но на их основе синтезируются новые материалы, нуждающиеся в не обновляемых ресурсах. Ситуация начинает подходить к критическому уровню, и ученые стали разрабатывать альтернативу, которая получила название биопластики.

Основные особенности

Под категорию новых материалов попали органические вещества и соединения, которые обладают аналогичными свойствами, как и у синтетических полимеров, но для их производства не нужна нефть и другие сложные углеводороды. Основным сырьем для производства таких полимеров является специальная биомасса, получаемая из органических материалов (преимущественно растений) – кукурузы, сои, тростника.

Приставка «био» означает только происхождение полимера из органического сырья, а не то, что он может разлагаться под действием окружающей среды за короткое время.

Среди синтетических и органических полимерных материалов есть те, которые распадаются на более простые соединения и неразлагающиеся. Это связано не с происхождением, а со структурой кристаллической решетки и новыми свойствами, приобретенными в процессе полимеризации мономерных соединений.

По своим технологическим свойствам органические пластики в большинстве своем ничем не отличаются от синтетических аналогов единственный ключевой момент – сфера производства биопластиков еще не так популярна и разработана в наше время, поэтому получение материалов из биомассы обходится в большинстве случаев дороже, чем синтетических аналогов.

Технологии производства

Биопластики – это целый ряд органических полимеров с различными свойствами и особенностями, которые производятся по разным технологиям.

Основными технологиями получения современных биополимеров считают следующие:

• смешанное производство. В данном случае подготовленное биологическое сырье в процессе производства и полимеризации частично смешивается с нефтепродуктами и другими сложными углеводородами;
• биомассу модифицируют химическим способом с сохранением органических свойств. В качестве примера можно привести целлюлозные полимеры;
• при помощи технологии ферментации. Биологическое сырье подвергается воздействию ферментов и в дальнейшем полимеризуются. Основной пример – полимолочная кислота;
• естественный процесс. Производство путем воздействия микроорганизмов (бактерии) на модифицированное органическое сырье при помощи генной инженерии. Чаще всего основой для естественно производства биополимеров служат бобовые и зерновые культуры.

Используемое сырье

Биополимеры вне зависимости от технологии производства получают из живых культур или из возобновляемых природных ресурсов.

https://www.youtube.com/watch?v=aj1q_t4SSi8

Из живых организмов делают следующие биологические полимеры:

• различные полиэфиры. Основой являются бактерии;
• целлюлоза. Для ее производства используют древесину как основной материал, а также зерновые культуры и хлопок;
• соевый белок. Основой являются бобовые культуры, преимущественно соя;
• крахмал. Для его получения используют в основном картофель, зерно или тростник.

Из возобновляемых ресурсов в процессе полимеризации получают следующие органические пластмассы – триглицериды из растительных масел, а молочную кислоту из корнеплодов (свела) и зерновых культур.

Перспективы отрасли

Несмотря на то, что более 90% современных полимеров синтезируются, намечается положительная тенденция на рынке органических пластиков. Биопластики – технологии, рынок, перспективы – эти темы все чаще поднимаются на многочисленных научных конференциях и симпозиумах в профильных отраслях по всему миру.

Согласно прогнозам аналитиков и экспертов данной отрасли, повышение цен на нефть и экологические проблемы заставляют крупных производителей полимеров искать альтернативные источники и обратиться к природным ресурсам, которые подлежат восстановлению.

Известные маркетологи разработали целый ряд стратегий, направленных на популяризацию органических полимеров во многих сферах потребления:

• материалы для упаковки. Теперь пакеты из супермаркета или пластиковые бутылки могут спокойно распадаться на простые составляющие и утилизироваться в естественных условиях, не причиняя вреда природе;
• автопром. Изготовление материалов для шумоизоляции салонов, прорезиненных материалов, прокладок, сальников;
• строительная сфера. Различные отделочные материалы из биопластиков, а также полимерные основы для клеевых смесей;
• другие целевые рынки. Возможность управлять реакциями полимеризации, создавая органические полимеры специально для конкретных отраслей. Например, биоимпланты в медицине.

Краткие итоги

Биологические полимеры при должном развитии и совершенствовании технологии смогут в недалеком будущем практически полностью заменить синтетические аналоги.

Учитывая вред, который приносит синтетика окружающей среде, а также стабильное увеличение цен на нефть, уголь и газ, которые являются основой для производства подавляющего большинства полимеров – органические пластики имеют большие перспективы.

Видео:Секреты производства биопластиковСкачать

Производство биопластиков

Биопластики — это разновидность пластмассы, которую получают из возрождаемых источников биоматерии: растительных масел и жиров, крахмала или же микробиоматерии.

Биопластики можно изготавливать из вторичных сельскохозяйственных продуктов или из побочного полимерного материала, с использованием микроорганизмов.

Простые пластики, в основном, получают из газа и нефти, но их изготовление требует использования огромного количества ископаемого топлива, а объем парниковых газов, являющихся побочным эффектов их производства, значительно выше, нежели при производстве биопластиков.

Интересно, что некоторые виды биопластиков относятся к биоразлагаемым, что и делает их привлекательным для всего человечества. С каждым годом объем их использования только растет.

Их уже используют для изготовления биоразлагаемой посуды, детских игрушек, упаковок и упаковочных материалов, медицинской промышленности, электронной, а также как сырье для полимерной зD-печати.

К примеру, компания Apple недавно сообщила, что будет использовать в своем производстве биопластики.

Биопластмассы могут включать в себя различные элементы: крахмалы, целлюлозы, биополимеры и многие другие.

Биопластик из крахмала + видео получения

Термопластичный крахмал на сегодняшний день очень популярен. Обычный крахмальный биопластик можно произвести даже в домашних условиях. Чистый крахмал имеет свойство абсорбировать влагу.

Следовательно, он отлично подходит для того, чтобы производить медицинские препараты (лекарственные капсулы). Роль пластификаторов при этом играют сорбит, а также глицерин.

Характеристики термопластичного крахмала могут проходить регулировку соотношением данных добавок и приспособить сырье к тому, чтобы его можно было применять  в конкретных целях.

Крахмальные биопластики  довольно-таки часто смешивают с биоразлагаемыми полиэстерами. Яркими примерами являются смеси крахмал/PCL и крахмал/Ecoflex (продукт фирмы BASF). Такие смеси, как правило, биоразлагаемы, и их используют постоянно в промышленности.

Остальные компании, такие как Roquette, создали свой продукт — смеси крахмал – полиолефин.

Такие соединения материалов не подлежат разложению, но их углеродный след намного меньше, нежели след от пластмассы из нефти, которые применяются в тех же самых приложениях.

https://www.youtube.com/watch?v=w20-dBbORL4

Как получить пластик из кукурузы:

Биопластик из целлюлозы

Целюлозные биопластики являют собою эстеры целлюлозы, сюда также входит ацетат целлюлозы, нитроцеллюлозы и все, что от них просиходит, к примеру, целлулоид.

Некоторые алифатические полиэстеры

Как правило, это полигидроксиалканоаты (PHA) или подобные вещества PHB, PHV и PHH. Полигидроксиалканоат — это представитель вида линейных полиэстеров, которые в природи появляются во время процесса бактериального брожения липидов и сахаров.

Полигидроксиалканоаты появляються в следствии взаимодействия  бактерий для того чтобы сохранить углерода. В индустриальных масштабах полиэстер экстрагируется и проходит очистку от бактерий через оптимизацию объемов брожения.

В РНА-группе находится практически несколько сотен различных мономеров с исключительно разными особенностями. Такой вид биопластиков широко применяются в медицинской сфере.

Полигидроксибутират (PHB) может производиться только некоторыми бактериями, которые имеют свойство перерабатывать глюкозу, крахмал из кукурузы или сточные воды. Характеристики, свойственные полигидроксибутирату, можно наблюдать и в строении полипропилена (РР).

Производство биопластика PHB с каждым годом идет вверх. Сахарная индустрия в Южной Америке, к примеру, приняла решение расширить изготовление PHB до масштабов промышленности. Полагается, что РНВ можно будет переработать в невидимую пленку, а температура плавления при этом составит более 130°С.

РНВ разлагается микроорганизмами без остатка.

Детская игрушка из биопластика, полученного из кукурузы и сахарного тростника / Фото Кампания производителя на Кикстартере

Полилактид (PLA, от en. Polylactic acid — полимолочная кислота) — представляет собой биоразлагаемый и биоактивный термопластичный алифатический полиэфир, получаемый из таких возобновляемых ресурсов как кукурузный крахмал, корни кассавы, крахмал и сахарный тростник.

В 2010 году PLA заняла второе место по объему потребления из всех биопластиков в мире. Его характеристики во многом схожи со свойствами массовых нефтехимических пластмасс (например, PET, PS или PE). Из PLA и смесей PLA изготавливают различные пленки, контейнеры, бутылки, волокна и стаканчики.

Активно используется в 3D-печати.

Цветы, упакованые в PLA-пленку

Самым крупным производителем L-PLA в мире является американская компания Nature Works (140 000 тонн/год).

Также PLA производится компанией в Японии компаниями Toyota, Hitachi, в США DuPont, в Бельгии Galactic, Hisun Biomaterials (Китай), а основным производителем L,D-PLA является голландская компания PURAC.

В России и странах СНГ в основном вся биоразлагаемая посуда и упаковка импортируется из других стран.

Типовой технологический процесс производства биопластика PLA предполагает, что при полимеризации лактонов используются металлосодержащие катализаторы, которые являются опасными для здоровья и окружающей среды.

В 2015 году в России было налажено производство медицинского высокочистого PLA на мощностях АО “ВНИИСВ”.

Отдельные полиамиды

Биопластик “Полиамид 11” (PA 11), торговое название которого Rilsan B, изготовляется фирмой Arkema из восстанавливаемого источника, которым является касторовое масло.  PA 11 – один из полимеров, который относится к виду технических и не разлагается. Его характеристики очень похожи к свойствам PA 12, получаемого из «черного золота».

Из PA 11 изготовляют автомобильные топливные и пневматические трубки, электрокабели, газовые и нефтяные гибкие трубы, обувь для спорта, электронные компоненты и катетеры.

Компания DSM является производителем похожего биопластика “Полиамид 410” (PA 410), а его торговое название EcoPaXX, а основную часть (70%) первичного сырья составляет касторовое масло.

Биовозобновляемый полиэтилен

Этилен – это мономер полиэтилена, который возможно получить из этанола, получаемого вследствие брожения сельскохозяйственного материала. Например, это может быть кукуруза или же схарный тростник.

https://www.youtube.com/watch?v=AkDJkjbRNQ4

Биовосстановляемый полиэтилен как в химическом так и в физическом плане идентичен обычному полиэтилену, он не разлагается, и поэтому может во второй раз быть переработан. При производстве этого биопластика в атмосферу выбрасывается гораздо меньше парниковых газов.

Компания из Бразилии Braskem, которая является крупнейшим изготовителем термопластов и на территории Америки и биополимеров в мире, считает, что методика производства полиэтилена из сахарного тростника убирает из окружающей среды 2.

15 тонны CO2 на одну тонну обычного полиэтилена.

Оцените страницу:

5 4,20
Загрузка…

Видео:Производство биопластиков как бизнес идеяСкачать

Альберт Шигабутдинов: «Для нас важно начать благородный путь в области «зеленой» химии»

ТАИФ и Bio-on подписали проект о строительстве завода по производству биополимера

Российско-итальянские отношения получили развитие в сфере биоразлагаемого пластика: завод по производству этого полимера будет построен в Татарстане в ближайшие годы.

Соглашение о совместной реализации проекта было подписано АО «ТАИФ» и итальянской компанией Bio-on S.p.

A в Москве в рамках двусторонних российско-итальянских встреч в присутствии президента Российской Федерации Владимира Путина и премьер-министра Италии Джузеппе Конте. Подробности соглашения в материале «Реального времени».

Соглашение, подписанное 24 октября руководством АО «ТАИФ» и компанией Bio-On, позволит запустить в Татарстане первый в России завод по выпуску биополимеров. Первоначальная производственная мощность предприятия составит 10 тысяч тонн в год, в планах расширение мощностей до 20 тысяч тонн. Стоимость проекта оценивается примерно в 90 млн евро.

«Биоразлагаемые полимеры могут способствовать постепенному снижению загрязнения окружающей среды», — отметил Альберт Шигабутдинов.

«Для нас важно начать благородный путь в области «зеленой» химии, — отметил после подписания генеральный директор АО «ТАИФ» Альберт Шигабутдинов. — Мы считаем, что биоразлагаемые полимеры могут эффективно способствовать постепенному снижению загрязнения окружающей среды.

В краткосрочной перспективе биополимеры не могут полностью заменить традиционные полимеры из-за объемов выработки, но мы считаем, что введение «зеленых», то есть экологически безопасных производств в высокоэффективных сегментах рынка, может способствовать созданию новых возможностей в секторе производства пластмасс».

Президент и главный исполнительный директор компании Bio-on Марко Асторри заявил, что соглашение с АО «ТАИФ» является важной вехой для компании.

«Подписание первого контракта с престижной промышленной группой, которая является лидером в отрасли производства пластмасс, подтверждает большую ценность нашей технологии и обеспечивает дальнейшее упрочнение позиций биопластика на рынке, который на сегодняшний день является единственной реальной альтернативой для решения возникшей экологической проблемы, вызванной традиционными пластиками», — заметил Марко Асторри.

«Подписание первого контракта с престижной промышленной группой подтверждает ценность нашей технологии», — заявил Марко Асторри. milanofinanza.it

Сейчас биопластик выпускают в Италии и США, в России таких производств нет.

Технология простая, но есть сложности в ее промышленном внедрении, поэтому при выборе партнера в России итальянцы, не раздумывая, предложили идею Группе компаний ТАИФ, у которой большой опыт по внедрению сложных установок. Планируется, что биопластик будет использоваться, как в традиционных областях, так и в передовых высокоэффективных сегментах рынка.

Технологические свойства биопластика близки к полиэтилену и полипропилену

Подписанию соглашения предшествовали переговоры, которые длились полгода и завершились презентацией проекта строительства завода по производству биоразлагаемого пластика президенту Татарстана Рустаму Минниханову во время его рабочей поездки в Италию.

В Милане в здании правительства «Палаццо Ломбардия» главе республики рассказали о том, что для выпуска биопластика — полигидроксиалканоат (ПГА) — необходимы натуральные продукты, полученные из сельскохозяйственных отходов, а именно меласса ( побочный продукт производства сахара из сахарной свеклы, — прим. ред.).

В Италии Рустаму Минниханову презентовали проект строительства завода по выпуску биопластика. Фото prav.tatarstan.ru

Проект биопластика получил положительный отклик со стороны руководства республики. После презентации Рустам Минниханов назвал биополимер перспективным направлением и обещал оказать поддержку со стороны Татарстана в случае, если ТАИФ решит взяться за реализацию проекта.

https://www.youtube.com/watch?v=4XmWcctqcmk

Идея биопластика не новая: он был открыт еще 100 лет назад, но тогда оказался невостребованным. Пластмасса, полученная из натурального сырья, полностью растворяется в почве.

«Изделие из обычной пластмассы будет разлагаться 200 тысяч лет, а биопластик — это натуральный материал, поэтому другие бактерии его съедают, как будто это древесина.

Конечно, чтобы произошло разложение, изделие нужно поместить в почву», — объяснил во время презентации в Милане управляющий директор компании Bio-On Витторио Фолла.

«Биопластик — натуральный материал, другие бактерии его съедают, как будто это древесина», — объяснил управляющий директор компании Bio-On Витторио Фолла. Олег Тихонов

Главный компонент производства полимера — бактерии природного происхождения. Сырьевым источником при этом также выступает природный продукт, в данном случае — побочный продукт производства сахарной свеклы меласса.

Также в качестве сырья может использоваться крахмал, глицерин, сахарный тростник и другие источники, содержащие сахар.

В производстве биополимеров в Татарстане планируют использовать побочный продукт производства сахарной свеклы — мелассу.

Новый полимер способен решить проблему загрязнения окружающей среды синтетическим пластиком. Производство полимеров во всем мире за 70-80 лет развития возросло в сотни раз. И если темпы производства синтетических пластиков останутся прежними, то к 2050 году их количество сравняется с количеством рыбы в Мировом океане.

Полимер, который предлагает производить ТАИФ, интересен тем, что он полностью разлагается в течение 30-45 суток.

При этом биопластик обладает техническими и технологическими свойствами, близкими к традиционным пластикам — полиэтилену и полипропилену.

Преимущество биопластика и в том, что при его производстве не используются металлы, катализаторы и добавки. Таким образом, биопластик не оказывает вредного воздействия на животных, человека и другие организмы.

Сотрудничество с концерном Pirelli

Соглашение о сотрудничестве подписали заместитель генерального директора- коммерческий директор ПАО «Нижнекамскнефтехим» Тимур Шигабутдинов и вице-президент по закупкам Pirelli Маттео Баттаини

Стоит отметить, что итальянские компании давно плотно сотрудничают с ТАИФом.

В частности, шинный концерн Pirelli является одним из основных покупателей синтетического каучука ПАО «Нижнекамскнефтехим» для производства автомобильных шин.

В конце прошлого года в Милане в замке Pirelli компании подписали соглашение о дальнейшем сотрудничестве. Документ подразумевает поставку синтетического каучука компании Pirelli в течение пяти лет.

По данным таможенного управления по ПФО, товарооборот между Татарстаном и Италией за 2021 год значительно вырос — на 23,4%, до 323,3 млн долларов. Экспорт из Татарстана достиг объема в 164,6 млн долларов, импорт из Италии в республику — 158,6 млн долларов.

За период с января по февраль 2021 года товарооборот между Татарстаном и Италией составил около 20,6 млн долларов против 17,2 млн долларов за аналогичный период прошлого года. Основной товарооборот по-прежнему приходится на оборудование и технику, на втором месте находятся пластмассы, каучук и резина.

В 2021 году основными торговыми партнерами Республики Татарстан являлись 154 страны, экспортные операции проводились с 127 странами, импортные — со 115 государствами. Доля экспорта в Италию по сравнению с другими странами составила 1,3%, доля импорта — 4,1%.

ПромышленностьЭкономикаИнвестицииБизнес Татарстан

Видео:Пластик из кукурузы Биопластик Интересно обо всемСкачать

Биоразлагаемые полимеры

Ужесточающиеся год от года экологические требования на уровне международного сообщества рано или поздно поставят вопрос об утилизации использованных полимерных изделий перед всеми странами мира.

То, что сейчас кажется чудачеством экологов, станет обязательной нормой. «Нефтехимия РФ» обратилась к теме биоразлагаемых пластиков, чтобы понять, насколько развиты эти технологии в мире и могут ли они быть реальной альтернативой традиционным полимерам. Полимерная технология поглощения запахов. Синтетические полимеры, обладая уникальными свойствами и относительно низкой ценой, в последние десятилетия безраздельно господствуют практически во всех сферах человеческой жизни. Однако эти соединения имеют два принципиальных недостатка. Во-первых, подавляющее большинство пластиков производится из невозобновляемого углеводородного сырья, запасы которого ограничены. Во-вторых, большинство полимеров не разлагаются в природе, что приводит к загрязнению окружающей среды и проблемам утилизации. 

Борьба с пакетами

Если первое соображение пока не кажется таким уж реальным, то экологические мотивы уже заставляют многие страны и регионы ограничивать использование полимеров. Так, в Тайване с 2003 года полимерные пакеты запрещены к использованию во всех торговых центрах. То же произошло в Лос-Анджелесе в 2007 году.

С пластиковыми пакетами борются в Кении, Руанде и Танзании. В Бангладеш использование пластиковых пакетов запрещено полностью, после того как было обнаружено, что они, засорив дренажные системы, явились основной причиной наводнений в 1988 и1998 годах, которые затопили 2/3 страны. Во многих странах Европы существуют налоги на пластиковые пакеты.

В декабре 2010 года их запретили в Италии. Если меры по охране среды будут ужесточаться, а цены на нефть и газ продолжат расти, то возможна смена парадигмы в области производства и использования полимеров, то есть переход к производству биоразлагаемых пластиков из возобновляемого сырья наступит гораздо быстрее, чем мы этого ожидаем.

Все производимые и изучаемые технологии биоразлагаемых пластиков делятся на четыре группы. Первая – это полимеры, выделенные из биомассы, и природные полимеры: крахмал, целлюлоза, белки. Вторая – полимеры, производимые микроорганизмами в ходе своей жизнедеятельности (полигидроксиалканоаты, бактериальная целлюлоза).

Третья – полимеры, искусственно синтезированные из природных мономеров (например, полилактиды). И последняя группа – традиционные синтетические пластики с введенными в них биоразрушающими добавками. Эти технологии активно развиваются в странах с постиндустриальной экономикой. Прежде всего, в США и Европе.

Свои разработки и внедрения есть в Китае, Японии, Корее. А вот в России поиск технологий получения полимеров из возобновляемого сырья и биодеградируемых пластиков идет неактивно. С одной стороны, это странно, ведь Россия располагает большими ресурсами достаточно дешевых зерновых, которые могли бы служить сырьем для производства биополимеров.

Но с другой стороны, это достаточно закономерно.

Научные разработки в области экотехнологий у нас в принципе не популярны, да и получить на них финансирование научным центрам (в основном, государственным) довольно сложно. С другой стороны, уровень потребления традицион ных пластиков в России крайне низкий.

Насыщение базовых потребностей в традиционных полимерах еще не произошло, поэтому кажется, что заниматься биотехнологиями в нефтехимии еще рано. Да и нефти в России пока достаточно. 

Природные полимеры

Направление по использованию природных полимеров, прежде всего, интересно тем, что ресурсы исходного сырья постоянно возобновляемы и практически не ограничены. Наиболее широко из ряда природных соединений в биоразлагаемых упаковочных материалах используется крахмал.

Пластические массы на основе крахмала обладают высокой экологичностью и способностью разлагаться в компосте при 30 °С в течение двух месяцев с образованием благопри ятных для растений продуктов распада.

С целью снижения себестоимости биоразлагаемых материалов бытового назначения (упаковка, пленка для мульчирования в агротехнике, пакеты для мусора) используется неочищенный крахмал, смешанный с поливиниловым спиртом и тальком.

В качестве возобновляемого природного биоразлагаемого начала при получении термопластов активно разрабатываются и другие природные полисахариды: целлюлоза, хитин, хитозан. Полимеры, полученные взаимодействием целлюлозы с эпоксидным соединением и ангидридами дикарбоновых кислот, полностью разлагаются в компосте за 4 недели.

На их основе формованием получают бутыли, разовую посуду, пленки для мульчирования. Из тройной композиции (хитозан, микроцеллюлозное волокно и желатин) получают пленки с повышенной прочностью, способные разлагаться микроорганизмами при захоронении в землю. Они применяются для упаковки, изготовления подносов и т.д.

Пищевую упаковку производят также из природного белка – цеина.

Исследования промышленных способов получения биополимеров начались в конце 1980-х в Италии компанией Novamont S.p.a. Сегодня она располагает заводом продуктов на основе крахмала мощностью 60 тыс. тонн в год. В Германии работают фирмы Biotec (20 тыс.

тонн в год) и BIOP Biopolymer Technologies (3,5 тыс. тонн в год), причем последняя также торгует лицензиями на собственную технологию получения биопластиков. В Голландии базируется компания Rodenburg Biopolymers с мощностями 40 тыс. тонн. Компания Limigrain Cйrйales Ingrйdients производит 10 тыс. тонн полимера на основе крахмала. В США крупным производителем является Cereplast Inc. 

Отходы бактерий

При росте некоторых микроорганизмов на средах, содержащих питательные углеродные вещества и имеющих дефицит азота или фосфора, микробныеклетки начинают синтезировать и накапливать полигидроалканоаты (PHA), которые служат им резервом энергии и углерода.

При изменении окружающей среды в случае голода микроорганизмы могут разлагать PHA и использовать образующиеся продукты для питания. Это свойство бактерий человек использует для промышленного получения полигидроалканоатов. Важнейшими из них являются полигидроксибутират (PHB) и его сополимер с полигидроксивалератом (PHV).

Полигидроксиалканоаты – это полностью биодеградируемые пластики. В компосте при влажности 85% и температуре 20-60 °С разлагается на воду и углекислый газ за 7-10 недель. PHV бактериального происхождения был открыт в 1925 году во Франции у бактерий Ralstonia entrophus и Bacillus megaterium.

Первое промышленное производство сополимеров PHB-PHV организовала в 1980 году английская фирма ICA. Полимер получил название Biopol. Он характеризуется относительной термостабильностью, пропускает кислород, устойчив к агрессивным химикатам и имеет прочность, сопоставимую с полипропиленом.

Biopol выпускается до сих пор несколькими компаниями, но объемы не превышают 10 тыс. тонн в год. Дело в том, что его стоимость составляет $10-15 за кг – это в 8-10 раз выше, чем у традиционных пластиков.

Поэтому основные сферы применения – медицина (биоразлагаемые шовные нити, штифты, пленки, капсулы для доставки лекарств), упаковка некоторых парфюмерных товаров, изделия личной гигиены. В апреле 2010 года в США в городе Клинтон компанией Тelles был запущен завод по производству PHBV мощностью 50 тыс. тонн в год.

Пластик получил название Mirel, его предполагаемая цена – $4,5-5,5 за кг. Отметим, что традиционный полиэтилен низкого давления стоит в России около $2,2-2,5 за кг. Сырьем для предприятия Тelles служит глюкоза, получаемая из осахаренного кукурузного крахмала. Стоимость сырья в себестоимости PHBV составляет при этом 60%. Поэтому основные усилия ученых и технологов направлены на поиск дешевого сырья для производства PHA. Для России перспективным сырьем сегодня является крахмал зерновых (пшеница, рожь, ячмень) и, в перспективе, производные древесного сырья.

Клетка – завод мономеров

Бактерии могут производить не только готовые полимеры, но и сырье – мономеры, из которых уже искусственно можно получать пластики. Самым распространенным биоразлагаемым полимером из этой группы является полимолочная кислота (PLA).

Производство мономера – собственно молочной кислоты – микробиологическим способом дешевле традиционного, так как бактерии синтезируют ее из доступных сахаров в технологически несложном процессе.

Сам полимер молочной кислоты (точнее, смесь двух оптических изомеров одного и того же состава) имеет достаточно высокую термическую стабильность: температуру плавления 210-220 °С, температура стеклования – около 90 °С. Изделия из PLA характеризуются высокой жесткостью, прозрачностью и блеском, напоминая в этом отношении полистирол.

В качестве пластификатора можно использовать сам мономер – молочную кислоту. Патент на способ промышленного получения PLA был выдан компании DuPont еще в 1954 году. Однако коммерциализация этого биопластика началась лишь в XXI веке. В 2002 году в городе Блэр в США фирмой Nature Work был запущен завод мощностью 140 тыс.

тонн по производству PLA из глюкозы кукурузного крахмала. Сегодня это крупнейший производитель PLA в мире, его мощности уже 280 тыс. тонн. В ближайшие 5-10 лет планируется строительство третьего завода, сырьем для которого будут практически бесплатные отходы переработки кукурузы. Продукцию завода в Блэр перерабатывают множество компаний, только в Европе их более 30.

В Старом Свете также функционирует несколько заводов PLA, ряд мелких производителей есть в Азии. Известные мировые инжиниринговые компании также осваивают новую нишу. Лицензии на технологию PLA предлагают, например, Sulzer Chemtech Uhde Inventa-Fischer. PLA самый дешевый из биопластиков, его цена – $2,2-4,5 за кг.

Свойства PLA определяют его широкое применение: он устойчив к действию ультрафиолетового света, плохо воспламеняется и горит с малым выделением дыма. Переработка PLA возможна практически любыми современными методами вплоть до экструзии пленок. Кроме того, PLA – полностью биоразлагаемый полимер.

Изделия из PLA при компостировании полностью разлагаются на воду и углекислый газ за период 20-90 дней.

Главные области применения PLA – упаковка (сумки, тара для пищевых продуктов), бутылки для молока, соков, воды, но не газированных напитков, так как PLA пропускает углекислый газ. Из PLA также изготавливают игрушки, корпусы сотовых телефонов, компьютерные мышки и ткани. Пока развитие этого биопластика сдерживается его ценой. Однако прогнозируется, что новые технологии сделают его конкурентоспособным с полиэтиленом и полипропиленом уже до 2021 года. 

Добавки-разрушители

Одним из вариантов добиться биодеградации традиционных пластиков является использование специальных добавок. Как правило, это соединения переходных металлов, которые на свету и/или в тепле катализируют разложение полимеров. Проблемы тут две.

Добавки должны допускать обработку полимера традиционными способами (литье, формование, выдув, экструзия), при этом полимеры не должны разлагаться, хотя подвергаются температурной обработке. Кроме того, добавка должна ускорять разложение полимера на свету, но допускать длительный период его использования. Тоже на свету.

Иными словами, добавка должна «включать» разложение в определенный момент. Это существенная сложность. Современные добавки допускают типовые способы обработки полимеров, но с условием,что время нахождения сырья в зоне нагрева не должно превышать 7-12 минут.

Малый процент добавки (обычно 1-8%) почти не сказывается при этом на остальных технологических режимах обработки, единственное – нужно равномерно распределять ее по объему полимера.

Очевидно, что использование биоразлагающих добавок целесообразно в тех изделиях, которые часто и массово, используются и выбрасываются.

Это пакеты, сельскохозяйственные и упаковочные пленки, одноразовая посуда, бутылки и т.п. Поэтому наиболее популярные полимеры для использования с добавками – это полиэтилен, полипропилен, ПЭТФ. Основными производителями таких добавок являются американские компании Willow Ridge Plastics, BioTec Environmental, ECM BioFilms.

Но одним из лидеров и пионеров рынка является британская Symphony Environmental со своей добавкой D2W. Как правило, добавки этих фирм работают с полиолефинами, однако, например, добавки серии EcoPure фирмы Bio-Tec Environmental можно использовать более чем с 15 полимерами.

ECM BioFilms выпускает добавки для полистирола, полиуретанов и ПЭТФ. Срок деградации может варьироваться от 9 месяцев до 5 лет. Стоимость добавок за оптовую партию может составлять от $4,2 до $18 за кг в зависимости от производителя. 

Смена парадигмы

Пока биоразлагаемые пластики из природного сырья не могут составить конкуренцию традиционным по самой простой причине – ценовой. Точно так же использование дорогих биоразлагающих добавок приводит к удорожанию изделий и из традиционных полимеров. Однако прогнозы развития рынка биопластиков более чем оптимистичны.

Его объем в 2010 году оценивался в $640 млн, а к 2012 году ожидается рост до $1,3 млрд. В более отдаленной перспективе 2015-2021 годов прогнозируется рост на 43% ежегодно. Ожидается, что самые дешевые из сегодняшних биопластиков смогут конкурировать с традиционными по цене к 2021 году.

Вместе с тем, осознание той реальной цены, которую человечество должно платить за сохранение среды своего обитания, так или иначе приведет к введению серьезных ограничений на использование неразрушающихся изделий массового спроса и переходу к пусть более дорогим, но более экологичным материалам.

Поэтому крупнейшие частные компании и научные центры многих стран занимаются поисками новых, более дешевых технологий получения биопластиков. Вместе с тем, не во всех сферах человеческой жизни известные пластики из природного сырья могут заменить традиционные. Речь идет, скорее всего, о продуктах массового спроса.

В крайнем случае, приемлемым выходом является применение биоразрушающих добавок и использование технологий рецикла полимерных отходов. Поэтому производителям нефтехимической продукции в ближайшие десятилетия не стоит опасаться потери своих рынков.

🎦 Видео

Шавелькина Екатерина, "Получение биопластиков."Скачать

БиопластикСкачать

РАЗРАБОТКИ БИОПЛАСТИКА В НИДЕРЛАНДАХСкачать

Соглашение о совместной реализации проекта по производству биопластика. 7 Дней | ТНВСкачать

Российский рецепт биоразлагаемого пластика. Программа «Наука» #4. 12+Скачать

Пензенский школьник разработал биопластикСкачать

Технологии. БиопластикСкачать

Завод биопластика построят в ТатарстанеСкачать

Уфимец научился делать мебель из пластика и песка. Он открыл первый в Башкирии экологический цехСкачать

BIOC UNIDO, Биопластик, биоразлогаемый, biodegradable, BioplasticСкачать

Биопластик BIOSTAR. Эффективные решения при производстве полимерной упаковки.(28.07.)Скачать

ПЛАСТИКОВАЯ РЕВОЛЮЦИЯ: как изобрели пластик и в чем его величайший вред?Скачать

Технологиялар. БиопластикСкачать

КАК ПРОИЗВОДЯТ БИОПЛАСТИК "ALGIX" ИЗ ВОДОРОСЛЕЙ В США?Скачать

Не до смеха. В Юже перешли к полному циклу переработки коноплиСкачать

Производство биопластика из отходов - программа Яна Островского в Новых лидерах 2Скачать