V současné době se politiky EU v oblasti životního prostředí primárně zaměřují na používání recyklovaných plastů, přičemž pozornost trhu upřednostňuje recyklované materiály, bio-materiály a nakonec biologicky rozložitelné materiály. Bio-plasty na biomasu označují plasty odvozené z biomasy, jako je PLA (kyselina polymléčná) a Bio-PE; zatímco biologicky rozložitelné plasty označují plasty, které mohou být rozloženy mikroorganismy, včetně PLA a PHA. Oba se vzájemně nevylučují.
Úvod do bio-a biologicky odbouratelných plastů
Ze současného pohledu EU na oběhové hospodářství plastů se nedávné politiky EU zasazují především o podporu používání recyklovaných plastů za účelem prodloužení jejich životnosti. Z hlediska trhu je pořadí priorit pro používání plastů šetrných k životnímu prostředí na evropských a amerických trzích:
1. Recyklované materiály
2. Bio-materiály
3. Biologicky rozložitelné materiály – se zvláštním důrazem na mořskou degradaci mezi biologicky rozložitelnými materiály.
Podle definice Agentury EU pro životní prostředí:
(1) Plasty na bio{1}} bázi se týkají plastů vyrobených za použití (částečně) biomasy, jako je cukr, škrob nebo rostlinné materiály, spíše než ropa.
(2) Biologicky rozložitelné plasty jsou plasty, které mohou být organismy za specifických podmínek přirozeně rozkládány, ačkoli se podmínky a doba potřebná k rozkladu liší.
Tyto klasifikace se vzájemně nevylučují. U plastů vyrobených z biomasy není zaručeno, že jsou biologicky rozložitelné; biodegradabilní plasty mohou také využívat ropu jako surovinu.
Kromě výše uvedených existují různé další kategorie, jako jsou průmyslově kompostovatelné plasty, domácí kompostovatelné plasty a oxidativně rozložitelné plasty.
Biologicky -ne-biodegradabilní plasty představují třídu plastů, jejichž suroviny jsou částečně nebo zcela odvozeny z biomasy. Přestože jsou tyto plasty vyrobeny z obnovitelných zdrojů, nemusí být nutně biologicky rozložitelné. Zda je něco biologicky odbouratelné, závisí na chemické struktuře jeho molekul, nikoli na tom, jak bylo vyrobeno.
Například:
Bio{0}}plasty: Tyto plasty jsou vyrobeny z obnovitelných zdrojů, jako je kukuřice, cukrová třtina, celulóza, rybí kůže a slupky slunečnicových semen. Avšak ani 100% bio-plasty nejsou nutně biologicky rozložitelné. Například PET (polyethylentereftalát) může být biosyntetizován, ale není biologicky odbouratelný, zatímco PLA (kyselina polymléčná) může být biosyntetizovaná i biologicky odbouratelná. Bio-plasty proto primárně řeší otázku surovin.
Biologicky rozložitelné plasty: Tyto plasty se mohou působením mikroorganismů přirozeně rozkládat. Biodegradace je chemický proces, při kterém mikroorganismy v prostředí přeměňují látky na přírodní materiály, jako je voda, oxid uhličitý a kompostovatelné materiály bez umělých přísad. Proces biologického rozkladu je určován především podmínkami prostředí (jako je teplota nebo umístění), materiálovými vlastnostmi a aplikacemi. PLA, PHA a PBS jsou všechny biologicky rozložitelné plasty. Tyto plasty usnadňují nakládání s odpady a snižují „bílé znečištění“ na konci životnosti produktu.
Bio-plasty
Bio{0}}plasty jsou plasty vyrobené částečně nebo zcela z obnovitelných biologických surovin (jako jsou rostliny a mikroorganismy) spíše než z fosilních paliv (jako je ropa). Tyto plasty využívají jako suroviny biologické suroviny, jako je kukuřičný cukr, cukrová třtina, rostlinný olej a celulóza, které se chemickými nebo biologickými procesy přeměňují na plasty. Existuje mnoho typů bio-plastů, mimo jiné včetně následujících:
1. Kyselina polymléčná (PLA): Jeden z nejběžnějších bio-plastů, polymeruje se z kyseliny mléčné produkované fermentací kukuřičného cukru nebo jiných rostlinných cukrů. PLA je široce používán v balení, jednorázovém nádobí, textilu atd.
2. Polyetylen na bio- bázi (Bio{2}}PE): Používá etanol extrahovaný z plodin, jako je cukrová třtina, jako surovinu, která se dehydratuje za vzniku ethylenu a poté polymeruje.
3. Bio-polyetylen (Bio{2}}PET) má stejnou chemickou strukturu jako tradiční polyetylen, ale jeho suroviny pocházejí z obnovitelných zdrojů.
4. Bio-polyethylentereftalát (Bio{2}}PET) se vyrábí za použití bio-surovin (jako je etanol získaný z cukrové třtiny) namísto fosilních paliv. Aplikace zahrnují výrobu plastových lahví a obalových materiálů.
5. Bio-polypropylén (Bio-PP) je podobný Bio-PE a Bio-PET, ale jako suroviny využívá obnovitelné zdroje. Používá se v balení, automobilových součástech a různých dalších aplikacích.
6. Polyhydroxyalkanoáty (PHA) jsou typem biodegradabilního plastu produkovaného přímo mikroorganismy prostřednictvím fermentačního procesu. PHA je zcela biologicky odbouratelný a vhodný pro obaly, zemědělské fólie a biomedicínské materiály.
7. Bio-nylon (Bio{2}}nylon) se vyrábí za použití bio-surovin (jako je ricinový olej) namísto některých petrochemických surovin. Používá se v textilu a technických plastech. Tyto bio-plasty nabízejí přínosy pro životní prostředí, jako je snížení závislosti na fosilních palivech a snížení emisí skleníkových plynů, ale jejich výroba a aplikace stále vyžadují zohlednění faktorů, jako je udržitelná dostupnost surovin a jejich dopad na životní prostředí po celou dobu jejich životního cyklu. S technologickým pokrokem a rostoucí poptávkou na trhu se vyvíjí a komercializuje více typů bio{8}}plastů.
Biologicky rozložitelné plasty
Biologicky rozložitelné plasty jsou plasty, které lze za určitých podmínek rozložit na vodu, oxid uhličitý nebo metan a biomasu mikroorganismy v přírodě, jako jsou bakterie, houby a řasy. Tyto plasty mohou pocházet z obnovitelných biologických zdrojů (na bio- bázi) nebo z fosilních paliv. Existuje mnoho druhů biodegradabilních plastů; některé běžné příklady jsou následující:
1. Kyselina polymléčná (PLA) se vyrábí z kyseliny mléčné vyrobené fermentačním procesem z obnovitelných zdrojů (jako je kukuřičný cukr). PLA je jedním z nejpoužívanějších biologicky rozložitelných plastů, vhodný pro obalové materiály, jednorázové nádobí, textil atd.
2. Polyhydroxyalkanoáty (PHA) jsou typem polyesteru přirozeně produkovaného mikroorganismy za specifických nutričních podmínek. PHA je zcela biologicky odbouratelný a může se rozkládat v různých prostředích, včetně oceánu.
3. Polybutylen sukcinát (PBAT) je syntetický, plně biologicky odbouratelný plast běžně používaný při výrobě biologicky rozložitelných nákupních tašek a zemědělských fólií. PBAT se často mísí s jinými biologicky odbouratelnými plasty, jako je PLA nebo škrob, aby se zlepšily jeho mechanické vlastnosti a rychlost degradace.
4. Polykaprolakton (PCL) je syntetický biologicky odbouratelný polyester získaný polymerací monomerů kaprolaktonu s otevřením kruhu. PCL má pomalejší rychlost biologického rozkladu, ale to lze zlepšit jeho smícháním s jinými biologicky odbouratelnými materiály.
5. Plasty na bázi škrobu-jsou plasty vyrobené primárně ze škrobu, což je široce dostupný přírodní polymer. Plasty na bázi škrobu- musí být obvykle smíchány s jinými biologicky odbouratelnými polymery (jako je PLA nebo PBAT), aby se zlepšila jejich zpracovatelnost a fyzikální vlastnosti.
6. Polyvinylalkohol (PVOH, PVA) je ve vodě-rozpustný plast, který se ve vodním prostředí rychle rozkládá. PVOH se běžně používá k výrobě ve vodě-rozpustných obalových sáčků, jako jsou sáčky na prací prostředky.
Použití biologicky rozložitelných plastů snižuje hromadění tradičních plastů v životním prostředí, což pomáhá zmírnit problémy se znečištěním plasty. Jejich biologická odbouratelnost však závisí na konkrétních podmínkách prostředí, jako je teplota, vlhkost a mikrobiální aktivita, takže je třeba tyto faktory při praktických aplikacích pečlivě zvážit. Při výrobě a používání biodegradabilních plastů by navíc měl být zohledněn jejich dopad na životní prostředí po celou dobu jejich životního cyklu, včetně udržitelnosti surovin, spotřeby energie při výrobě a likvidace konečného produktu.
