انتشار این مقاله


بیوپلاستیک چیست؛ آشنایی با انواع و کاربرد بیوپلاستیک ها

عبارت «بیوپلاستیک» به ماده‌‌‌ی پلاستیکی اشاره دارد که به جای پایه‌‌‌ی پتروشیمی (petroleum) بر پایه‌‌‌ی زیست توده (biomass) است (همه یا بخشی از آن). بیوپلاستیک‌های زیادی زیست تخریب پذیر هستند، که در تئوری، این یکی از بزرگترین مزیت‌های آن‌ها محسوب می‌شود.

بیوپلاستیک‌ها چه هستند؟

عبارت «بیوپلاستیک» به ماده‌‌‌ی پلاستیکی اشاره دارد که به جای پایه‌‌‌ی پتروشیمی (petroleum) بر پایه‌‌‌ی زیست توده (biomass) است (همه یا بخشی از آن). بیوپلاستیک‌های زیادی زیست تخریب پذیر هستند، که در تئوری، این یکی از بزرگترین مزیت‌های آن‌ها محسوب می‌شود. با این حال، ممکن است برخی اصطلاحات رایج را اشتباه به کار ببریم: علاوه بر اینکه این اطلاحات شبیه هم هستند، بسیاری از آن‌هایی هم که بیو پلاستیک نامیده می‌شوند، قابل بازیافت نیستند. در اینجا سه توصیف مجزا آورده شده است:

  • پلاستیک بر پایه ی زیستی (bio-based plastic) به چه معناست؟ این یک اصطلاح گسترده است که در واقع به معنای ماده‌ای است که همه یا بخشی از آن، دارای منشا گیاهی است. نشاسته و سلولوز دو نوع ماده‌‌‌ی تجدید پذیر رایج هستند، که برای ساخت بیولاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد اغلب از ذرت و نیشکر به دست می‌آیند. مواد بیوپلاستیک از بسیاری از مواد رایج پتروشیمی متمایز می‌شوند. بسیاری از افراد می‌پندارند که هر چیزی که پایه‌‌‌ی زیستی داشته باشد، زیست‌تخریب‌پذیر است، درحالی که این پنداشت درست نیست.
  • پلاستیک زیست تخریب پذیر چیست؟ اینکه یک پلاستیک بیومس است یا پایه‌‌‌ی پتروشیمی دارد، با این سوال که آیا آن ماده زیست تخریب پذیر (فرایندی که طی آن میکروب‌ها در شرایط مساعد، مواد را به قسمت‌های کوچکتر تجزیه می‌کنند) خواهد بود یا نه، متفاوت است. در حقیقت، همه‌‌‌ی مواد زیست تخریب پذیر هستند، اما عملا، فقط آن‌هایی زیت تخریب پذیر محسوب می‌شود که به نسبت به زمان کوتاه‌تری برای تجزیه (معمولا چند هفته تا چند ماه) نیاز دارند. همانظور که ذکر شد، همه‌‌‌ی مواد با پایه‌‌‌ی زیستی، زیست تخریب پذیر نیستند. بیوپلاستیک‌هایی که طی چند ماه یا چند سال، تخریب نمی شوند، مواد تجزیه ناپذیر نامیده می‌شوند. همچنین برخی پلاستیک‌ها با پایه‌‌‌ی  پتروشیمی وجود دارند که در شرایط مساعد، سریع‌‌تر  از همتایان بیومس ارگانیک خود، تجزیه می‌شوند.
  • پلاستیک قابل کمپوست شدن چیست؟ طبق گفته‌‌‌ی سازمان آزمایش و مواد آمریکا، پلاستیک‌های دارای قابلیت کمپوست، پلاستیک‌هایی هستند که «دارای قابلیت تجزیه‌‌‌ی بیولوژیکی در یک پایگاه کمپوست به عنوان یک برنامه‌‌‌ی قابلِ اجرا هستند؛ به طوریکه پلاستیک موردنظر به طور چشمی قابل تشخیص نباشد و با سرعتی متناسب با سایر مواد شناخته شده‌‌‌ی قابل کمپوست شدن (مانند سلولوز)، به کربن‌دی‌اکسید، آب، ترکیبات غیرآلی و بیومس تجزیه شده  و مواد سمی باقی نگذارد.» ویژگی «مواد سمی باقی نگذاردن»، یکی از از وجهه‌های تمایز بین مواد دارای قابلیت کمپوست و مواد زیست تخریب پذیر است. همچنین بعضی از پلاستیک‌ها می‌توانند در باغچه‌‌‌ی خانه نیز کمپوست شوند، درحالیکه بعضی دیگر نیاز به کمپوست صنعتی نیاز دارند(که در آن دمای بالاتری استفاده می‌شود و عمل کمپوست سریع‌‌تر اتفاق می‌افتد).

امروزه ذرت و نیشکر دوتا از مواد اولیه محبوب برای ساخت مواد بیوپلاستیک هستند؛ اما گزینه‌های زیاد دیگری نیز برای انتخاب وجود دارند. برای مثال، Elif Bilgin مخترع ۱۶ ساله‌‌‌ی اهل ترکیه، جایزه‌‌‌ی علم در عمل سال ۲۰۱۳ را برای ساخت یک ماده‌‌‌ی بیوپلاستیک از پوست موز برد. سایر منابع تجدید پذیر که استفاده شده اند، شامل پوست مانگو و باقی مانده‌های حاصل از برش‌های سیب زمینی، مانند آنچه در توسعه بسته بندی جدید برای شکلات Snickers در اروپا استفاده شده است.

مواد بیوپلاستیک چه جاهایی کاربرد دارند؟

آیا می‌دانستید که مواد بیوپلاستیک حدود ۱۰۰ سال است که وجود دارند؟ روغن ذرت و روغن سویا،  هر دو برای ساخت قطعات خودرو برای Ford مدل T مورد استفاده قرار گرفتند. در سال‌های اخیر، مواد بیوپلاستیک در طیف وسیعی از محصولات مصرفی به کار رفته‌اند، مثل ظروف غذا، کیسه‌های مواد غذایی، ظروف زیست تخریب پذیر و بسته بندی مواد غذایی. این‌ها پلاستیک‌های کالایی (commodity plastics) می‌نامند. بیوپلاستیک‌ها همچنین می‌توانند برای کاربردهای مهندسی، مثل خانه‌ها و محفظه‌های الکتریکی و الکترونیکی، مورد استفاده قرار گیرند.

در کل، مواد بیوپلاستیک راه خود را بین تقریبا تمامی صنایع باز کرده اند: خودرو، الکترونیک، بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی، کشاورزی، منسوجات، مراقبت‌های بهداشتی و … .

فوائد مواد بیوپلاستیک چیست؟

در کل، بزرگترین مزیت توسعه‌‌‌ی صنعت بیوپلاستیک، مصرف کمتر انرژی و آلودگی کمتر اکوسیستم است. مشکل طغیان محل دفن زباله و جزایرشناور زباله – در تئوری – با استفاده از مواد بیوپلاستیک حل خواهد شد. همانطور که در بالا اشاره شد، همه مواد بیوپلاستیک در واقع در یک بازه زمانی معنی دار تخریب نمی شوند. کاملا روشن است که بعضی مواد بیوپلاستیک ممکن است برای دهه‌ها دست نخورده باقی بمانند، مخصوصا اگر به درستی دفع نشوند.

همچنین محبوبیت مواد بیوپلاستیک در حال افزایش است، چون حاوی بیس فنول A (BPA) نیستند. ممکن است بازاریابی زیادی برای محصولات فاقد BPA دیده باشید، مخصوصا در نگهداری مواد غذایی و صنایع غذایی/ لوازم کودک. برای مثال اتحادیه‌‌‌ی اروپا، استفاده از BPA را در بطری‌های کودک را منع کرده است، اگرچه هنوز مشخص نیست که تأثیرات احتمالی BPA در کالاهای مصرفی چیست. در حال حاضر ، به نظر می‌رسد بیشتر نگرانی‌ها مربوط به توانایی احتمالی BPA در ایجاد اختلال در فعالیت‌های هورمونی باشد. بیوپلاستیک‌ها جایگزین بالقوه‌ای برای این مسئله ارائه می‌دهند (گرچه هیچ تضمینی وجود ندارد که BPA در آینده به مواد بیوپلاستیک افزوده نشود).

بسته به نوع خاص ماده، فرآیند تولید برخی از مواد بیوپلاستیک منجر به تولید گازهای گلخانه‌ای کمتر نسبت به پلاستیک با پایه‌‌‌ی پتروشیمی می‌شود. برای مثال، پلی لاکتیک اسید (PLA) یکی از مواد بیوپلاستیکی است که می‌تواند از تجهیزات تولیدی که در حال حاضر وجود دارد تولید شود ، بنابراین ساخت آن از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌‌تر است. با این حال ، این اتفاق لزوماً کل چرخه عمر یک پلاستیک را شامل نمی شود. در بسیاری از موارد، روشهای مورد استفاده برای پرورش مواد اولیه تجدید پذیر آثار ناسالم بزرگی دارند و آنچه بعد از استفاده از یک محصول بیوپلاستیک اتفاق می‌افتد، می‌تواند بسیار متفاوت باشد.

مضرات مصرف مواد بیوپلاستیک چیست؟

برای مصرف کنندگان تشخیص اینکه کدام مواد بیوپلاستیک مورد استفاده، قابل تجزیه یا کمپوست شدن هستند یا کدامیک از پلاستیک‌های معمولی مورد استفاده  قابل تجزیه، کمپوست شدن یا بازیافت هستند، دشوار است. به همین دلیل ، بسیاری از پلاستیک‌های بیوپلاستی به درستی دفع نمی شوند و برخی از شهرداری‌ها حتی امکانات جداسازی، کمپوست یا بازیافت مواد بیوپلاستیک را ندارند؛ بنابراین در آخر همه‌‌‌ی آن‌ها به محل دفن زباله منتقل می‌شوند. به عنوان مثال ، یک فنجان ساخته شده از پلی لاکتیک اسید (PLA) مانند پلاستیک معمولی به نظر می‌رسد، بنابراین ممکن است مصرف کننده آن را در سطل آشغال بیندازد، در حالی که می‌تواند کمپوست شود. اما طبق نظر EarthIsland به جای این اتفاق، می‌تواند همچین فرایندی روی دهد:

“در تاسیسات بازیافت ، یک لیوان PLA را می‌توان با استفاده از یک سنسور مادون قرمز از محصولات PET جدا کرد. اما بازیافت‌کنندگان معمولاً زحمت انجام چنین جداسازی را به دوش نمی کشند. این یک فرآیند گران قیمت است و هیچ کس هزینه کافی برای توجیه انجام چنین کاری پرداخت نمی کند. در جریان PET ، PLA تمایل به خراب کردن مسائل دارد. اگر مقدار کافی PLA (یا سایر مواد غیر PET) به یک بسته PET ختم شود ، یک بازیافت پلاستیک قصد دارد آن را دور کند و بسته به احتمال زیاد در یک محل دفن زباله قرار گیرد. بنابراین ناگهان آن مواد بسته بندی دوستدار زمین این احتمال را که PET موجود در آن بسته قبل از پایان یافتن در محل دفن زباله پیدا کند ، کوتاه کرده اند. “

جدا از اثر بالقوه در قابلیت استفاده مجدد از پلاستیک‌های معمولی، بسیاری از مواد بیوپلاستیک باید به درستی دفع شوند تا بتوانند تجزیه بیولوژیکی یا کمپوست شوند. به عنوان مثال، اگر یک چنگال زیست تخریب پذیر در یک محل دفن زباله ضد هوا قار گیرد، ممکن است به هیچ وجه تخریب نشود. برعکس، در صورت وجود رطوبت ، تجزیه بی‌هوازی (تجزیه در غیاب اکسیژن) ممکن است اتفاق بیفتد؛ در نتیجه مواد بیوپلاستیک قابل تجزیه با ایجاد متان موجب آلودگی می‌شوند.

یکی از معایب جالب استفاده از مواد بیوپلاستیک برای ذخیره مواد غذایی در اوایل سال جاری در سفر به کاستاریکا برای ما آشکار شد. یک سازنده‌‌‌ی شکلات برای کاهش اثرات محیطی خود، شروع به استفاده از کیسه‌های بیوپلاستیک برای ذخیره شکلات‌های پایه اش کرد. متأسفانه ، حشرات موجود در جنگل جذب کیسه‌ها شدند و شروع به تغذیه از آن‌ها کردند. در نتیجه این اتفاق آنها را به گزینه‌ای غیرقابل استفاده برای ذخیره مواد غذایی در آن کاربرد خاص تبدیل کرد.

پلی لاکتیک اسید (PLA): یکی از مواد بیوپلاستیک رایج

پلی لاکتیک اسید قابل تجزیه است و خصوصیاتی شبیه پلی پروپیلن (PP) ، پلی اتیلن (PE) یا پلی استایرن (PS) دارد. می‌توان آن را از تجهیزات تولیدی موجود (آنهایی که برای پلاستیک‌های صنایع پتروشیمی طراحی و استفاده می‌شوند) تولید کرد. این امر باعث می‌شود تا تولید نسبتاً مقرون به صرفه باشد. بر این اساس ، PLA از نظر تولید بیوپلاستیک ، دومین حجم تولید را دارد (متداول ترین آن به عنوان نشاسته ترموپلاستیک شناخته می‌شود، که معمولاً در کیسه‌های ذخیره مواد غذایی و ظروف غذا استفاده می‌شود).

کاربردهای گسترده‌ای برای اسید پلی لاکتیک وجود دارد. برخی از متداول ترین کاربردها، شامل فیلم‌های پلاستیکی ، بطری‌ها و دستگاه‌های پزشکی زیست تخریب پذیر (مانند پیچ ​​، سنجاق ، میله و صفحه است که انتظار می‌رود طی ۶-۱۲ ماه تجزیه بیولوژیکی شوند). PLA در اثر گرما منقبض می‌شود و در نتیجه برای استفاده به عنوان ماده‌‌‌ی بسته بندی جمع کننده مناسب است. علاوه بر این، سهولت در ذوب شدن  پلی لاکتیک اسید، چاپ سه بعدی را به یکی از کاربردهای جالب در آن، تبدیل کرده است. از طرف دیگر ، دمای انتقال شیشه‌ای پایین آن باعث می‌شود، بسیاری از انواع PLA (به عنوان مثال لیوان‌های پلاستیکی) برای نگهداری مایع گرم نامناسب باشند.

آیا پروژه‌ای دارید که در آن از بیوپلاستیک اسید (PLA) یا سایر مواد بیوپلاستیک استفاده شود؟

Creative Mechanisms یک شرکت طراحی و مهندسی برتر با تخصص منحصر به فرد در پلاستیک است. تیم طراحی ما در ایجاد راه حل‌های سفارشی برای مشکلات پیچیده و طراحی برای هر تعداد از اهداف مانند ساخت ، مونتاژ ، زیبایی و موارد دیگر مهارت دارند. ما تجربه کار با بسیاری از مواد را داریم و با قالب تزریق ، ماشینکاری CNC و چاپ سه بعدی کاملاً آشنا هستیم. لطفاً برای بررسی آنچه مشتریان قبلی و فعلی در مورد کار ما گفته اند ، به صفحه توصیف مشتری مراجعه کنید – ما فکر می‌کنیم تحت تأثیر قرار بگیرید.

فرزانه محمدی


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *