Биоразлагаемые полимерные материалы реферат
Обновлено: 02.07.2024
В последние годы, как в нашей стране, так и за рубежом возрос интерес к биоразлагаемым полимерным материалам и упаковкам из них, которые разрушаются при воздействии различных микроорганизмов.
Создание материалов, которые часто называют материалами с регулируемым сроком службы, предполагает введение в них специальных добавок, ускоряющих распад макромолекулы полимера. Для этих целей используют различные полисахариды, содержание которых может достигать 60%.
Макромолекула крахмала представляет собой сложное вещество и состоит из двух полисахаридов различных по структуре и свойствам - амилозы (20-30%) и амилопектина (70- 80% от массы крахмала). Оба полисахарида построены из одинаковых глюкозных остатков, но амилоза имеет линейное строение, а амилопектин - разветвленное.
Для производства крахмала используют картофель, кукурузу, горох, а также рис, пшеницу и некоторые другие растения. По внешнему виду крахмал представляет собой порошок белого или желтоватого цвета. Большинство полимерных материалов, выпускаемых в настоящее время промышленностью, отличается высокой стойкостью к воздействию микроорганизмов. Это одна из основных причин их широкого использования. Однако указанное достоинство превращается в серьезный недостаток для отработанных полимеров. Полимерные отходы в естественных условиях разлагаются чрезвычайно медленно и практически не подвержены действию микроорганизмов воздуха и почвы, и, следовательно, являются источником загрязнения окружающей среды. Поэтому в последние годы большое внимание уделяют проблемам создания биоразлагаемых полимерных материалов. Такие материалы можно разделить на три основные группы: биоразлагаемые, разрушаемые под действием света и разлагаемые химическим путем.
Глава 1. БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
биоразлагаемый полигидроксибутират медицинский
Биоразлагаемые полимеры – это фоторазрушаемые композиции, которые, находясь, определенное время в атмосферных условиях, настолько сильно деструктируют, что легко усваиваются микроорганизмами, содержащимися в почве и в атмосфере. Поэтому фоторазрушаемые полимеры называют биоразлагаемыми.
Фирма “ICI” (Великобритания) разработала технологию получения в биореакторах нового упаковочного материала – биопола, использование которого в упаковки пищевой, фармацевтической и космической продукции позволит решить проблемы связанные с уничтожением традиционной пластмассовой упаковки.
При изготовлении биоразлагаемых полимерных материалов учитывают, что процесс деструкции (разрушения) базового полимера практически не ускоряется. Для интенсификации этого процесса в состав полимерной матрицы вводят добавки, ускоряющие ее распад под действием УФ-облучения. К таким добавкам относятся сополимеры на основе этилена и моносахарида углерода, винилкетоны и другие материалы (Ecoplast, Ecolyte - Канада, Bioplast, Biopol и Ecostar - Великобритания, Novon и Tone - США, Biocell - Франция и др.)
Одним из таких биодеградируемых полимеров является Biopol (фирма ICI, Великобритания). Он представляет собой биосинтетический сополимер - полигидроксибутират или полигидроксивалерат. Сополимер извлекают из биомассы бактерий определенного штамма, который культивируют на углеводных питательных средах. Варьируя соотношение мономерных звеньев можно получать полиэфирные материалы с различными свойствами.
Биопол – первый в мире биологически разлагаемый термопласт. Он производится сбраживанием таких видов сельскохозяйственного сырья, как сахар и крахмал. Биопол полностью разлагается в земле под действием грибков и бактерий Alcaligenes eutrophys [9]. Скорость разложения отработанных упаковок зависит от их толщины и вида обработки поверхности. Шероховатые пленки разлагаются быстрее, чем изготовленные из этого же материала бутылки с гладкой поверхностью.
Biopol полностью отвечает требованиям, предъявляемым к упаковкам одно- или двухразового применения; легко разлагается под воздействием биологических факторов в анаэробных условиях (например, внутри компоста или под землей), а также в анаэробной среде - на полях орошения или в воде. Время разложения составляет от 6 до 36 недель.
Другим примером биоразлагаемого полимера на основе гидроксикарбоновой кислоты (или ее лактида) может служить Novon фирмы Wamer-Lambert & Со (США). Этот материал в присутствии влаги способен разлагаться как на воздухе, так и в анаэробных условиях. Поскольку Novon построен из остатков молочной кислоты, его метаболизируют не только микроорганизмы, но и насекомые.
Материал Biocell (Франция) создан на основе ацетата целлюлозы, в которую вводятся различные добавки и пластификаторы, способствующие разложению материала под влиянием факторов окружающей среды, в том числе солнечной радиации. По своим физико- механическим свойствам он напоминает ПЭНП, но обладает более высокими прочностными характеристиками и прозрачностью. После погружения в воду упаковка из такого материала набухает, и уже через б месяцев до 40 % материала разлагается, превращаясь в углекислый газ и воду. Полное разложение Материала осуществляется в течение 18 месяцев за счет почвенной микрофлоры.
В США широкое распространение получили биоразлагаемые на открытом воздухе упаковки под общим названием TONE. Основой для их производства служит поликапролактам, который хорошо совмещается механическим способом со многими широко производимыми пластиками (ПЭ, ПП, ПВХ, ПС, ПК, ПЭТФ). Существенным достоинством этой группы материалов является их принадлежность к термопластам, достаточная доступность и низкая стоимость, легкость переработки различными методами, высокий уровень свойств и скорость разложения на открытом воздухе.
В состав нового биоразлагаемого материала Mater-Bi (Италия) входит в качестве базового полимера полиамид-6 (6,6) и различные добавки природного происхождения (от 60 до 90 %), а также синтетические нетоксичные полимеры с низкой молекулярной массой (допущенные для непосредственного контакта с пищевыми продуктами), обладающие хорошей гидрофильностью и достаточно высокой скоростью разложения под влиянием природных биологических факторов. Упаковки из этого материала, вывезенные на свалки, полностью разлагаются практически без остатка, не нанося ущерба окружающей среде.
Основой таких сравнительно новых материалов, как Ecostar, Polyclean и Ampaset, является ПЭВД и крахмалы злаковых растений в качестве биоразлагаемой добавки. В крахмалосодержащую композицию вводят также антиоксиданты для уменьшения деструкции в процессе переработки композиции в изделия. При переработке композиции в упаковку может происходить карамелизация (самовозгорание) материала, поэтому используемый крахмал во избежание этого необходимо сушить до содержания остаточной влаги, равной 1%, а также тщательно контролировать температуру расплава в цилиндре экструдера, которая не должна превышать 193-203°С, шнека и стенок цилиндра. Для сокращения времени пребывания перерабатываемой композиции в экструдере до минимума необходимо использовать экструзионное оборудование с отношением L/D не более 20.
Во избежание образования различных посторонних включений ("геликов") в готовой упаковке необходимо, чтобы скорость вращения шнека была оптимальной. При изготовлении биоразлагаемых упаковок из крахмалосодержащих полимерных материалов в процессе последующей герметизации сваркой необходимо тщательно следить за температурой сварки при получении прочного сварного шва. Повышение температуры приводит к деструкции крахмальной добавки, что легко обнаруживается по появлению запаха свежевыпеченного хлеба.
Стоимость всех разлагаемых полимерных материалов и упаковок на них определяется стоимостью исходного базового полимера, другою сырья, добавок и способов получения.
В настоящее время потребность в разлагаемых упаковках достаточно велика. В развитых странах мира большая часть упаковки одноразового использования производится из биоразлагаемых материалов.
В Российской Федерации разработкой биоразлагаемых крахмалосодержащих продуктов для упаковки занимается НПО по крахмалопродуктам совместно с Проблемной лабораторией полимеров МГУ11К. Создаются новые направления и проводятся исследования по разработке широкого ассортимента материалов на основе различных видов крахмалов, крахмалосодержащих продуктов, технических лигнинов и белков.
Однако следует отметить, что производство и потребление биоразлагаемых упаковочных материалов и упаковок практически не решает проблемы охраны среды обитания от использованной и изношенной полимерной упаковки и тары. Причин здесь несколько:
· трудность регулирования скорости распада на свалках под воздействием факторов окружающей среды;
· довольно высокая стоимость вводимых добавок;
· технологические трудности производства;
· экологические трудности, которые связаны с тем, что, но данным некоторых исследований, не снижается опасность отрицательного воздействия материалов и продуктов их распада на природу и животных;
· безвозвратная потеря ценных сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, которые при правильном и грамотном решении могли бы приносить достаточно высокую прибыль народному хозяйству.
Технология производства искусственных биодеградируемых полимеров. Медико-биологические свойства биоразлагаемых пластиков, их виды, стандартизация, основные производители. Анализ развития мирового рынка биоразлагаемых полимеров, их экологическое значение.
| Рубрика | Химия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.02.2014 |
| Размер файла | 639,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Введение
Биоразлагаемые полимеры можно перерабатывать с помощью большинства стандартных технологий производства пластмасс, включая горячее формование, экструзию, литьевое и выдувное формование.
Существует две основных сферы жизнедеятельности человека, которые остро нуждаются в применении искусственных биодеградируемых полимеров, - это охрана окружающей среды и медицина.
В настоящее время для защиты окружающей среды от пластмассовых отходов активно разрабатываются два основных подхода: захоронение (хранение отходов на свалках) и утилизация (сжигание; пиролиз; рециклизация - переработка). Однако как сжигание, так и пиролиз отходов тары и упаковки и. вообще пластмасс кардинально, не улучшают экологическую обстановку. Но многие преимущества синтетических полимеров - их разнообразие, стабильность, способность образовывать пространственные сетки -- затрудняют вторичную переработку.
Новые биоразлагаемые полимеры входят на рынок, неизменно вытесняя другие виды продукции, причем это сопровождается сменой ключевых игроков на рынке. Несмотря на то, что этот нишевый рынок приобрел коммерческое значение более 20 лет назад, его развитию до сих пор мешает целый ряд нерешенных проблем, среди которых достаточно упомянуть высокие цены, отсутствие промышленной инфраструктуры и сильные законодательные ограничения.
Североамериканский рынок биоразлагаемых полимеров за последнее время продвинулся вперед существенно меньше, нежели рынки Европы и Японии, однако основными стимулами на рынке США являются новые законодательные акты и ожидаемые повышения цен на размещение отходов на свалках, которые грядут в ближайшие пять лет. Если говорить о применении этих материалов, можно уверенно сказать, что на упаковку, включая упаковку материалов навалом, приходится около 47% всего рынка этих полимеров в 2005 году. Однако будущее за рынком упаковки для компоста, на которую к 2010 году будет приходиться около 50% всего рынка. Прочая продукция - медицинская и санитарная, сельскохозяйственная и бумажных покрытий играет меньшую, но не менее важную роль в общей доле рынка, представляя 11% всего объема использования на 2005 год.
Для создания условий для устойчивого роста этой отрасли в Северной Америке, должна быть создана инфраструктура для сбора и переработки биоразлагаемых полимеров; потребители при этом должны сознательно смириться с дополнительными неудобствами и расходами; с экономической точки зрения биоразлагаемые материалы должны рассматриваться как реалистическая и рентабельная альтернатива накоплению мусора всеми действующими сторонами, а также важным бизнесом в краткосрочном и среднесрочном временном диапазоне.
Возрастающее потребление полимеров для тары и упаковки, а также других бытовых изделий разового пользования создают проблему пластмассового мусора и угрозу окружающей среде. Захоронение пластмассовых отходов - это перекладывание сегодняшних проблем на плечи будущих поколений. Утилизация путем сжигания или пиролиза кардинально не улучшает экологическую обстановку. В определенной степени этот вопрос решает вторичная переработка, однако при этом требуются значительные трудовые и энергетические затраты: отбор из бытового мусора пластиковой тары и упаковки, разделение пластиков по виду, мойка, сушка, измельчение и только затем переработка в конечное изделие. Сбор и повторная переработка полимерной тары и упаковки приводят не только к последующему их удорожанию, но и снижают качество рециклизованного полимера. К тому же не каждый потребитель согласен использовать упаковку из такого пластика.
Специалисты считают, что только для транспортных и непищевых упаковок возможно применение до 25% вторичных пластмасс, но никак не для пищевых продуктов. Даже если допустить, что значительная часть тары и упаковки будет использована вторично, возникает вопрос: какая кратность переработки является допустимой, когда наступит время захоронения или, если возможно, сжигания отработанной упаковки? В любом случае утилизация полимеров даже путем вторичной переработки не снизит напряженность экологической обстановки. Радикальным решением проблемы полимерного мусора, по мнению большинства специалистов, является разработка, производство и применение широкой гаммы полимеров, способных при соответствующих условиях биодеградировать на безвредные для экологической среды компоненты.
Сегментация мирового рынка
Благодаря стремлению решить экологические проблемы, а также снизить зависимость полимерной отрасли от ископаемых сырьевых продуктов, цены на которые постоянно растут, рынок биополимеров активно расширяется. Наибольший рост мирового рынка биоразлагаемых полимеров, согласно прогнозам аналитиков, ожидается в течение ближайших 5 лет. Мировой рынок биоразлагаемых полимеров в 2011 г. оценивался в $1,484 млрд., в 2016 г. его объем в денежном выражении достигнет $4,14 млрд. Есть и более смелые прогнозы. Так, аналитики IBAW считают, что к 2020 г. производство биоразлагаемых пластиков превратится в глобальный бизнес стоимостью $38 млрд.
Сегмент упаковочных биоматериалов составляет около 70% общего объема рынка, так как широкое использование экологически безопасного и "самоутилизируемого" материала в качестве пищевой упаковки предпочтительнее по сравнению с полимерами из нефти или природного газа. К 2016 г. ожидается незначительное уменьшение доли данного сектора до 65%. В 2011 г. в денежном выражении производство биополимеров для упаковки составило $1,04 млрд., а в 2016 г. оно увеличится до $2,7 млрд.
Другой сегмент - производство волокон/ткани - также продемонстрирует существенный рост в течение прогнозируемого периода, особенно в секторе продуктов гигиены. Использование биоразлагаемых полимеров при производстве волокон и ткани в 2011 г. оценивалось в $213,4 млн., а в 2016 г., согласно прогнозам, достигнет $692,8. Таким образом, наиболее значительный рост мирового рынка биопластиков ожидается в секторах упаковки и волокон/нитей.
Виды биоразлаемых пластиков
Биополимерами принято называть материалы, которые разлагаются микроорганизмами и получены из возобновляемых и не возобновляемых сырьевых источников, а также материалы, которые не разлагаются микроорганизмами, но получены из возобновляемых ресурсов. В области разработки биоразлагаемых полимеров можно выделить 3 основных направления:
получение полиэфиров гидроксикарбоновых кислот,
получение пластмасс на основе воспроизводимых природных полимеров,
придание биоразлагаемости промышленным многотоннажным полимерам.
Многотоннажные полимеры.
Придание биоразлагаемости многотоннажным промышленным полимерам (полиэтилену, полипропилену, поливинилхлориду, полистиролу и полиэтилентерефталату) может быть обеспечено несколькими способами:
введением в структуру полимеров молекул, содержащих в составе функциональные группы, способствующие ускоренному фоторазложению полимера;
получением композиций многотоннажных полимеров с биоразлагаемыми природными добавками, способными в определенной степени инициировать распад основного полимера;
направленным синтезом биодеградируемых пластических масс на основе промышленно освоенных синтетических продуктов.
Рынок упаковки
Наиболее существенную долю рынка сегодня занимают полимеры из полилактида, далее следуют пластмассы на основе крахмала и целлюлозы. Однако, согласно прогнозам Pira International Ltd., традиционные биопластичные упаковки на основе крахмала, целлюлозы и полиэфира к 2020 г. будут постепенно вытесняться биополиэтиленом. Сегодня доля биодеградируемого ПЭ составляет менее 1%, к 2020 г. этот материал может занять четверть всего рынка биоупаковки.
Стандартизация биополимеров
Основной проблемой стандартизации является классификация и типологизация биополимеров. Многие эксперты сходятся во мнении, что критерий "возобновляемости углерода" должен быть главным признаком классификации биополимеров. Кроме того, в качестве признаков классификации предлагаются параметры, определяющие содержание "растительной массы" или "биологической массы" в составе биополимера. В случае решения проблемы стандартизации биополимеров возможен переход к утверждению стандартов по компостированию биополимеров и условий их переработки на предприятиях утилизации. На данном этапе необходимо определить допустимые нормы выхода СО2 при утилизации биополимеров и способы его абсорбции с целью ограничения дополнительных выбросов парниковых газов в атмосферу.
Основные производители
В настоящее время производители полимеров на базе молочной кислоты значительное внимание уделяют вопросам удешевления биоразлагаемой продукции за счет создания высокопроизводительных технологических процессов. Активную работу в совершенствовании технологии производства молочной кислоты проводит американская фирма Cargill Inc. На базе молочной кислоты она освоила выпуск биоразлагаемого полимера Eco-Pla, листы из которого сравнимы по ударопрочности с полистиролом. Покрытия и пленки отличаются высокой прочностью, прозрачностью, блеском, приемлемой температурой экструзии (около 200°С), имеют низкий коэффициент трения. Пленка хорошо сваривается и при этом может биоразлагаться при компостировании. Фирмой Cargill Inc. в результате проведенных работ освоено производство полилактида ферментацией декстрозы кукурузы мощностью до 6 тыс. т/год. В перспективе она планирует расширить производство до 50-150 тыс. т/год и снизить стоимость полилактида с $250 до $2,2/кг.
Голландская фирма CSMN выпускает 34 тыс. т/год молочной кислоты с возможным увеличением мощности в 2 раза. Технология получения кислоты разработана и запатентована совместной фирмой PURAC-GRUPPE, поставляющей молочную кислоту под маркой PURAC на мировой рынок.
С целью удешевления полимера на основе молочной кислоты японской фирмой Mitsui Toatsu освоена опытно-промышленная установка получения полилактида в одну стадию. Образующийся продукт представляет собой термостойкий полимер со свойствами лучшими, чем пластик, полученный по двухстадийному процессу. При этом цена нового материала составляет $4,95/кг. На основе этого полилактида фирма Dai Nippon разработала жесткую пленку, по свойствам сравнимую с полистиролом и эластичную - с полиэтиленом. полимерный биодеградируемый медицинский экологический
Исследованием технологии получения полимеров на основе полимолочной кислоты с 1991 г. активно занимается финская фирма Neste, где всесторонне изучаются физико-механические свойства полилактида с молекулярной массой 5000-10000 и рассматриваются области применения такого полимера.
Департамент биотехнологии японской группы Toyota построил пилотную установку мощностью 1 тыс. т по производству полимолочной кислоты. Hycail - предприятие, находящееся в Нидерландах, пустило промышленное производство полимолочной кислоты мощностью 50 тыс. т продукта в год.
В США агрохимическая группа ADM и биотехнологическая компания Metabolix планируют построить завод по производству биополиэфира (биополиэстера) мощностью 50 тыс. т/год. Американская группа Procter&Gamble Chemicals планирует пустить в Европе производство ферментативного полиэстера. Завод компании Tianan по производству полимолочной кислоты работает в Китае.
На основе крахмала фирма Biotec GmbH производит компостируемые пластические массы для различных областей применения: литьевой биопласт в виде гранул для литья изделий разового назначения, пеноматериалы для упаковки пищевых продуктов, гранулы для получения компостируемых раздувных и плоских пленок Bioflex. Высокая экологичность и способность разлагаться в компосте при 30°С в течение 2 месяцев с образованием благоприятных для растений продуктов распада делает перспективным применение подобных материалов в быту.
В рамках программы по охране окружающей среды чешская фирма Fatra совместно с производителями крахмала и институтом полимеров разработала разлагающуюся при компостировании упаковочную пленку марки Ecofol на основе крахмала с полиолефином. Использование недорогих компонентов позволило получить готовую пленку по 70 крон/кг. Такая пленка в условиях компостирования разлагается за 3-4 месяца.
Японские исследователи при получении биодеструктируемых полимерных материалов, находящих применение в сельском хозяйстве, используют обработанную термомеханически древесную массу в композиции с поливинил-ацетатом и глицерином. В последнее время особое внимание разработчиков привлекают композиции, содержащие хитозан и целлюлозу. Из них получают биоразлагаемые пластики, пленку с хорошей прочностью и водостойкостью, когда в смеси содержится 10-20% хитозана. Тонкие пленки деструктируют в почве за 2 месяца, полностью растворяются и исчезают. Плотность пластика целлюлоза-хитозан - 0,1-0,3 г/куб. см. Фирмой Showa (Япония) разработан биодеструктируемый полимер для внешнего корпуса телевизоров и персональных компьютеров. Полимер является одним из типов термореактопластов, получаемых при нагревании аминосмолы с протеином, хотя состав подробно не обсуждается. Предложенный материал имеет высокую теплостойкость, прочность и упругость, разлагается в воде и под действием подпочвенных бактерий.
BASF и Bayer AG занимаются получением биоразлагаемых синтетических пластиков путем синтеза полиэфиров и полиэфирамидов. На основе такого полиэфира еще в 1995 г. BASF освоил производство биоразлагаемого пластика Ecoflex F, применяемого для изготовления мешков, сельскохозяйственной пленки, гигиенической пленки, для ламинирования бумаги. Механические свойства Ecoflex F сравнимы с ПЭНП. Из него получают пленку с высокой разрывной прочностью, гибкостью, водостойкостью и проницаемостью водных паров. Перерабатывается он методом экструзии с раздувом и охлаждением на валках как полиэтилен низкой плотности. Его способность к деформации позволяет получить тонкие пленки (менее 20 мкм), которые не требуют специальной обработки.
Пленка из Ecoflex F хорошо сваривается, на нее наносится печать на обычном оборудовании. Использование фирмой собственного исходного сырья, производственных мощностей позволяет производить гранулы синтетического полиэфира по EUR6,5-8,0/кг в зависимости от качества. Композиции, содержащие основной компонент - сополиэфир повышенной вязкости, используют для получения биоразлагаемых пенопластов для упаковки. Со второй половины 90-х годов прошлого века Bayer AG выпускает новые компостируемые, биоразлагаемые в аэробных условиях термопласты ВАК-1095 и ВАК-2195 на основе полиэфирамида. Материал имеет высокую адгезию к бумаге, что позволяет широко использовать его для изготовления влаго- и погодостойкой упаковки, используемой в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Мешки из ВАК-1095 в компосте при соответствующем увлажнении разлагаются за 10 дней на биомассу, диоксид углерода и воду. Переработка композиций в конечные изделия ведется на стандартном оборудовании. Таким образом, можно достаточно быстро освоить выпуск новых экологически безопасных полимеров и в значительной степени решить задачу понижения цены биоразлагаемых пластиков, уменьшить проблему полимерного мусора из отходов тары и упаковки и сократить захоронения полимеров в землю.
Выводы
Биопластики - эффективные и технологически зрелые материалы. Они способны улучшить баланс между экологическими выгодами и воздействием пластмасс на окружающую среду. Анализ жизненного цикла показывает, что биопластик может сократить выбросы С02 на 30-70% по сравнению с обычной пластмассой (в зависимости от материала и области применения). Более того, увеличение использования биомассы в биопластике имеет явное преимущество: возобновляемость и доступность.
Направления применения биополимеров расширяются - от бытовых и сельскохозяйственных до общепромышленных и машиностроительных. Опережающее развитие технологий производства и переработки биодеградируемых и компостируемых полимеров имеет государственную поддержку в ряде стран Европы.
Литература
2. Источник: РБК-Украина. Международная маркетинговая группа 2003-2013
Подобные документы
Характеристика биодеградируемых (биоразлагаемых) полимеров - материалов, которые разрушаются в результате естественных природных (микробиологических и биохимических) процессов. Свойства, способы получения и сферы использования биодеградируемых полимеров.
реферат [25,3 K], добавлен 12.05.2011
Актуальность замены полиэтиленов и полипропиленов на растительные компоненты. Биоразлагаемые полиэфиры, пластмассы с природными полимерами. Основные модификации синтетических полимеров. Анализ рынка биоразлагаемых материалов на сегодняшний день.
реферат [28,7 K], добавлен 03.05.2012
Общая характеристика современных направлений развития композитов на основе полимеров. Сущность и значение армирования полимеров. Особенности получения и свойства полимерных композиционных материалов. Анализ физико-химических аспектов упрочнения полимеров.
реферат [28,1 K], добавлен 27.05.2010
Особенности строения и свойств. Классификация полимеров. Свойства полимеров. Изготовление полимеров. Использование полимеров. Пленка. Мелиорация. Строительство. Коврики из синтетической травы. Машиностроение. Промышленность.
реферат [19,8 K], добавлен 11.08.2002
Проблемы производства и потребления биоразлагаемых (фоторазрушаемых композиций) упаковочных материалов. Выделение и очистка биоразлагаемого полигидроксибутирата для изделий медицинского назначения. Способ производства пленки (поливом и с раздувом).
Различные виды пластмасс благодаря своим замечательным свойствам нашли применение во всех сферах жизни человека. Особенно широко они используются в производстве упаковок.
Сейчас человечеству необходимо перейти от традиционных упаковок (полиэтилен и т. п.) к биоразлагаемым. Полимолочная кислота является наиболее перспективной заменой традиционным полимерам, использующимся для производства упаковок. Но, к сожалению, для разложения полимолочной кислоты требуется достаточно дорогое оборудование.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| shirokova_biorazlagaemye_polimery.doc | 116 КБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №2 с углубленным изучением
БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРЫ – УПАКОВКА БУДУЩЕГО
Автор работы: Широкова Е,
ученица 11 в класса МБОУ СОШ №2.
Научный руководитель: Дружинина Г. Е.,
учитель химии и биологии МБОУ СОШ №2.
Различные виды пластмасс благодаря своим замечательным свойствам нашли применение во всех сферах жизни человека. Особенно широко они используются в производстве упаковок.
Сейчас человечеству необходимо перейти от традиционных упаковок (полиэтилен и т. п.) к биоразлагаемым. Полимолочная кислота является наиболее перспективной заменой традиционным полимерам, использующимся для производства упаковок. Но, к сожалению, для разложения полимолочной кислоты требуется достаточно дорогое оборудование.
Цель работы – исследовать разложение полимолочной кислоты в естественных условиях. Соответственно, были поставлены следующие задачи:
- создать условия, максимально приближенные к природным;
- контролировать процесс разложения по изменению массы образца полимера молочной кислоты и по выделению углекислого газа.
Упаковка из полимеров является эстетичной, удобной и дешевой, поэтому нет смысла ожидать ее замены на другие материалы. Но использованные полимерные упаковки выбрасываются на свалки и у мест обитания человека, при этом загрязняется окружающая среда. Значит, сегодня очень важно создать биодеградируемые полимеры, которые разлагаются в течение непродолжительного промежутка времени в условиях окружающей среды.
Традиционные материалы на основе полиэтилена, полипропилена и т. п. могут десятилетиями оставаться не тронутыми природой. Основной способ избавления от мусора в наши дни – его захоронение на свалках. Но территории, отведенные для этих целей, сокращаются. Конечно, можно сжигать мусор, но при этом образуются токсичные вещества, например, диоксины.[1]
Ответом на проблему твердых бытовых отходов стали биоразлагаемые полимеры. Необходимость их создания вызвана нехваткой места для утилизации мусора, высокими ценами на нефть (которая является сырьем для производства традиционных пластмасс), невозможностью многократной переработки традиционных полимеров (при переработке теряются некоторые свойства) и многочисленными экологическими проблемами, вызванными невозобновляемостью нефтевых ресурсов, а также производством и утилизацией традиционных пластмасс.[1]
В нашей стране ежегодно образуется до 200 млн. кубометров твердых бытовых отходов, причем примерно половина из них – пищевая упаковка. Только 3% идет на повторную переработку, остальное сжигается или вывозится на свалку. Под свалки ТБО в России ежегодно выделяется до 10 тыс. га земель, в том числе и плодородных. Гораздо лучше засевать эти земли культурами, которые служат сырьем для получения биополимеров.[1]
Одним из биодеградируемых полимеров является полимолочная кислота. Она интенсивно изучается в течение последних десятилетий, поскольку может применяться в производстве продуктов с недолгим сроком использования (одноразовая посуда, пищевая упаковка, пакеты) и в медицине.[2]
Из 80 организаций во всем мире, занимающихся производством биодеградируемых пластмасс, 30% изготавливают материалы на основе полилактатов. [1]
Полимолочная кислота представляет собой прозрачный, бесцветный термопластичный полимер, который может быть переработан всеми способами, применяемыми для переработки известных термопластов. Из листов можно термоформовать подносы, тарелки, получать пленку, волокно, упаковку для пищевых продуктов, имплантанты для медицины. При соответствующей пластификации полилактат становится эластичным и имитирует полиэтилен, пластифицированный поливинилхлорид или полипропилен. Срок службы полимера увеличивается с уменьшением количества мономера в его составе, а также после ориентации, которая повышает прочность, модуль упругости и термостабильность. Несмотря на все перечисленные достоинства полилактата, широкое внедрение его как полимера бытового и технического назначения до последнего времени сдерживается небольшими объемами выпуска, низкой производительностью технологических линий, и как следствие, высокой стоимостью продукции. В связи с этим особое внимание в настоящее время разработчики полиэфиров уделяют вопросам удешевления получаемой биоразлагаемой продукции за счет создания высокопроизводительных технологических процессов. [3]
Технологическую схему производства полимолочной кислоты из глюкозы можно представить следующими основными стадиями:
1. Ферментация глюкозы до молочной кислоты.
2. Выделение и очистка молочной кислоты.
3. Олигомеризация молочной кислоты.
5. Получение полимолочной кислоты.
Вообще говоря, молочная кислота вступает в реакцию поликонденсации с получением хрупкого стекловидного полимера. Но этот полимер имеет невысокую молекулярную массу и находит очень ограниченное применение. Поэтому необходимо использовать сшивающие добавки или более совершенные биотехнологические подходы. В частности, полилактаты с молекулярной массой порядка 60 000 – 100 000 можно получить путем полимеризации лактида с раскрытием цикла. [3]
Мономером для производства полилактата служит молочная кислота с химической формулой CH 3 – CH(OH) – COOH. Ее получают ферментацией углеводов (сахарозы, глюкозы, лактозы) или неочищенного сырья (крахмала, патоки или молочной сыворотки) с помощью бактерий типа Lactobacillus, Pediococcus, Lacococcus, Streptococcus, а также некоторых грибковых штаммов типа Rhizopus Oryzae. [3]
Производство лактида заключается в дистилляции молочной кислоты. Сначала отгоняется вода, а затем лактид. Процесс протекает в две стадии. На первой стадии образуется олигомерный линейный лактид при дегидратации молочной. На второй стадии олигомер деполимеризуется и при пониженном давлении дает лактид, который отгоняется при 200–240 °С и давлении 5 мм рт. ст. [3]
Из 200 г молочной кислоты получается 125 г лактида.
С помощью добавления катализатора (в его роли могут выступать титанаты, порошок цинка, оксид цинка, порошок олова) можно повысить выход лактида. [3]
Из лактида могут быть получены полимеры с различной молекулярной массой. Наибольшая молекулярная масса полимера получается при блочной полимеризации, проводимой при низкой температуре с использованием очень чистого лактида и небольшой концентрации катализатора (например, бис(2-этилгексаноат) олова(II)). Контролировать молекулярную массу можно добавлением инициатора, в качестве которого используются вода, спирты или амины. [3]
К сожалению, в России синтез полилактатов изучается недостаточно. Существуют научно-исследовательские институты, которые занимаются этой проблемой, но промышленного производства полимера молочной кислоты пока нет. [1]
Полимолочная кислота обладает способностью к разложению под действием света, влаги и некоторых микроорганизмов. Как и все полимеры на основе гидроксикарбоновых кислот, она разлагается до воды и диоксида углерода. [4]
Обычно полимер молочной кислоты подвергается разложению в специальном оборудовании при температуре свыше 200 0 C. На время биоразложения влияют степень полимеризации, температура, присутствие низкомолекулярных примесей и следов катализатора. [5]
Кроме того, значительное уменьшение сроков разложения полилактата достигается путем введения в него сомономера, например, гликолида. Но сополимеры гликолида и лактида разлагаются до гликолевой и молочной кислот, а не до H 2 O и CO 2 . [4]
Возникает вопрос: нельзя ли добиться разложения полимолочной кислоты в природных условиях? В самом деле, помимо использования дорогого оборудования, для организации биоразложения на специализированных предприятиях необходима сортировка мусора. А организовать ее, как известно, достаточно сложно. Поэтому лучше будет, если выброшенные упаковки из полилактата подвергнутся разложению без какого-либо участия человека.
Методика проведения исследований.
Сущность эксперимента заключалась в создании различных условий, максимально приближенных к естественным, фиксировании изменения массы образца полимера молочной кислоты, а также исследовании состава газовой фазы в замкнутом сосуде, где находился образец полилактата. Предположительно, при разложении должно наблюдаться уменьшение массы полимера, а в замкнутом сосуде – увеличение содержания диоксида углерода.
Образец полимолочной кислоты взвешивался и помещался в небольшой замкнутый сосуд объемом 250 см 3 . Через заданное время (30 дней) из сосуда раствором гидроксида натрия поглощался весь углекислый газ, и затем титриметрически методом нейтрализации измерялась концентрация образовавшегося карбоната натрия в растворе. После этого образец повторно взвешивался. Параллельно ставился контрольный опыт (без образца полимера молочной кислоты). По результатам титрования 2-х опытов (основного и контрольного) вычислялась масса углекислого газа, который выделился при разложении полилактата.
Схему установки можно увидеть на рис. 1. Время продувки для удаления газа из колбы в поглотительный сосуд составляло 60 минут. Объемная скорость воздушного потока для продувки реакционной установки была подобрана заранее с помощью мыльнопенного расходомера и составляла 25 см 3 /мин.
- бюретка на 25 см 3 ;
- бюретка на 5 см 3 ;
- пипетка на 20 см 3 ;
- колба коническая на 100 см 3 для титрования;
- раствор соляной кислоты 1M;
- раствор соляной кислоты 0,1М;
- раствор фенолфталеина 1%;
- раствор метилового оранжевого 0,1%.
Объем поглотительной жидкости (1М раствор гидроксида натрия) был равен
200 см 3 . Для титрования (после поглощения углекислого газа) использовалось 20 см 3 поглотительной жидкости.
В колбу для титрования помещалось 20 см 3 анализируемого раствора. Сначала оттитровывался 1М раствором соляной кислоты с индикатором фенолфталеин гидроксид натрия. Затем в колбу добавлялся индикатор метиловый оранжевый, и содержимое колбы титровалось 0,1М раствором соляной кислоты до перехода окраски из желтой в оранжевую. В результате второго титрования происходила реакция между соляной кислотой и карбонатом натрия, содержавшимся в поглотительном растворе.
Температура всех экспериментов – окружающей среды (комнатная).
Результаты титрования поглотительного раствора представлены в таблице 1 .
1. Разложение полимера на воздухе. Результаты взвешиваний образца полимера и определения изменения содержания диоксида углерода в реакционном сосуде можно видеть в таблице 2 . Ни масса полимера, ни концентрация углекислого газа не изменились. Поэтому можно заключить, что полимолочная кислота не подвергается разложению на воздухе. (Конечно, на основании таких краткосрочных экспериментов нельзя делать подобные выводы, но они подтверждаются тем фактом, что полилактаты успешно используются для производства упаковок.)
2. Разложение полимера в воде. Результаты взвешивания образца полимера можно видеть в таблице 3 . Видно, что масса полимера увеличилась. Это не соответствует ожидаемому результату, но можно предположить, что увеличение массы образца объясняется хорошей влагопоглощательной способностью полимера молочной кислоты. (Действительно, не рекомендуется длительно хранить напитки в упаковках из полилактатов.) Также было отмечено увеличение содержания углекислого газа в реакционном сосуде и уменьшение механической прочности образца полимолочной кислоты. Т. е., в воде полилактаты подвергаются разрушению.
3. Разложение полимера в почве в присутствии растений. Процесс биодеструкции подтверждается образованием углекислого газа в реакционном сосуде. К сожалению, взвешивание образца в конце эксперимента провести не удалось, поскольку он распался на мелкие частицы, практически неотделимые от почвы. (См. таблицу 4 .)
4. Разложение полимера в субстрате, имитирующем почву. Результаты взвешивания полимера и определения изменения содержания диоксида углерода в реакционном сосуде можно видеть в таблице 5 . Как и в предыдущем опыте, взвешивание образца в конце эксперимента провести не удалось. Произошло увеличение концентрации углекислого газа. Т. е., можно сделать вывод, что полимер молочной кислоты подвергается биологической деструкции в присутствии микроорганизмов Bacillus Subtilis.
В ходе работы было проведено несколько экспериментов, на основании которых можно установить следующие факты:
- полимер молочной кислоты подвергается биологической деструкции в природных условиях в присутствии почвенных микроорганизмов;
- на воздухе полимолочная кислота разложению не подвергается, и этим обусловлена возможность использования данного полимера в изготовлении упаковок;
- с помощью несложного оборудования (бюретка, весы) можно следить за кинетикой процесса разложения полилактата;
- существует возможность значительно упростить разложение биоразлагаемых упаковок.
Таким образом, цель работы – исследование разложение полимолочной кислоты в природных условиях – достигнута. Экспериментальным путем доказано, что полилактаты способны к биоразложению в естественных условиях. Думаю, этот результат найдет практическое применение, поскольку проблема переработки мусора является одной из важнейших на сегодняшний день.
Можно отметить, что использованный метод определения массы выделившегося в ходе эксперимента диоксида углерода в реакционном сосуде не позволяет следить за характером выделения этого газа. Поэтому в дальнейшем планируется использовать метод газовой хроматографии, что позволит через каждый определенный промежуток времени брать пробу газа из реакционного сосуда, определять концентрацию углекислого газа в данный момент времени, а затем построить график зависимости концентрации диоксида углерода от времени эксперимента. Другой возможный вариант измерения содержания оксида углерода (IV) в сосуде – постоянно присутствующий в сосуде зонд с инфракрасным датчиком (известно, что молекулы диоксида углерода интенсивно поглощают в инфракрасной области спектра, и по сигналу датчика можно судить о концентрации этого газа).
Помимо построения графика зависимости концентрации углекислого газа в реакционном сосуде от времени, планируется построить аналогичный график, отражающий изменение массы образца полилактата. Кроме этого, будет проводиться визуальное исследование внешнего вида образца с помощью микроскопа в отраженном свете. Таким образом можно существенно увеличить точность получаемых данных. Очевидно, потребуется значительное увеличение времени эксперимента.
В заключение можно отметить, что не все полимеры, применяемые в промышленности, медицине и повседневной жизни человека, требуют замены на бидеградируемые. Но в производстве упаковок будущее, вне всякого сомнения, за биоразлагаемыми полимерами.
В настоящее время созданы материалы, которые вечны во времени. Они прочные и долгосрочные. Например, пластик. В природу выбрасывается около 10 миллионов тонн в год пластиковых отходов. Они попадают в океаны и наносят большой вред морским животным. Как известно, время разложения одной пластиковой бутылки более 400 лет. А масштабы производства пластика всё растут. Обычные методы переработки мусора – сжигание, закапывание и даже вторичная его переработка не решают проблему. Так при сжигании пластика в атмосферу выделяются ядовитые газы, отравляющие живые организмы и раздражающие озоновый экран, закопанный пластик будет веками загрязнять нашу почву. Отличный способ избавления от пластика – его вторичная переработка в производстве - рециклинг, но это при условии соблюдения раздельного сбора мусора, а такая культура в нашем обществе, к сожалению, воспитывается очень медленно.
Таким образом, тема моего исследования актуальна, ведь настало время, когда требуются инновационные способы решения данной проблемы. В настоящее время активно развивается такой метод борьбы с глобальным загрязнением планеты от пластика, как использование новых материалов (экопластик).
И я считаю, что, если весь мир начнёт производить биоразлагаемый пластик, то наша планета станет гораздо чище.
1.2. Цель проекта: изучить виды биоразлагаемого пластика, сделать экопластик самостоятельно.
1.3. Задачи проекта:
- Выяснить сведения о происхождении пластика, его пользе и вреде.
- Изучить литературу о биоразлагаемых материалах, биопластике.
- Ознакомиться с биоразлагаемым пластиком, представленным в магазинах.
- Сделать самостоятельно экопластик.
- Изучить, как быстро разлагается самодельный экопластик.
- сбор материала и описание;
- наблюдение и фотофиксация;
- сравнение и анализ изменений;
- ведение дневника наблюдений.
1.5. Объектом моего исследования стал процесс приготовления биоразлагаемого пластика, а предметом – свойства вещей из биопластика.
1.6. Гипотеза: я предположил, что, изучив свойства предметов из биопластика, можно доказать не только их пользу для человека, но и безопасность для окружающей среды и решил экспериментально проверить эту гипотезу.
2. Основная часть
2.1. Рождение пластика
Загрязнение Земли началось именно с изобретения пластика, когда человечество, пройдя каменный, бронзовый и железный век, вступило в век пластиковый. Современную жизнь уже нельзя представить без пластика – он повсюду, и он разный. Пластик теперь заменяет всё: древесину, ткани, металлы, стекло…
2.2. Польза и вред пластика
В книге В.А. Проскурякова и Л.И. Шмидта я прочитал, что пластмасса – это материал уникальный, экономичный, лёгкий, надёжный, качественный и энергосберегающий. И ничто так активно не развивалось за последние 150 лет, как пластмасса! [6].
Пластмассовая промышленность изменила нашу жизнь к лучшему. Из Большой иллюстрированной энциклопедии я узнал, что были созданы термостойкая посуда для микроволновых печей, прочные защитные шлемы для полицейских, биологически совместимые с иммунной системой человека протезы, замена металлических деталей несущих винтов сложной техники и многое другое [2].
За последние 20 лет пластик полностью заменил упаковочную бумагу и стеклянную тару. Такая упаковка красочна, привлекательна, долго сохраняет продукты свежими. Пластик не ржавеет, не гниёт, не разлагается… Но эта особенность пластика – и есть самый его большой недостаток. Он перевесит все достоинства разом!
Поэтому Мировой океан и его обитатели в опасности. По данным учёных, от загрязнения окружающей среды пластиковыми отходами в мире гибнет более миллиона морских птиц и более ста тысяч млекопитающих в год.
Опасно ещё и то, что пластик распадается от солнечного света и крошится на маленькие кусочки. Их сложно разглядеть в океане, но пробы воды показывают высокую концентрацию пластиковой крошки. Они попадают в пищу всех живущих на планете [5]. Недавние исследования учёных доказали, что пластик уже повсюду: в воздухе, воде, даже в соли. А мы пьём эту воду, дышим этим воздухом, употребляем эти продукты в пищу!
2.3 Что такое биопластик
В Большом энциклопедическом словаре под редакцией А.М. Прохорова я прочитал, что пластиковая масса – это материал на основе синтетических полимеров, способный приобретать заданную форму при нагревании под давлением и устойчиво сохранять её после охлаждения [3].
Биопластики — это полимеры, полученные из растительного сырья. Они могут быть сделаны из побочных продуктов сельского хозяйства или из вторичного полимерного сырья, с применением микроорганизмов. В результате производится материал, доступный для природных деструкторов – бактериологических организмов, разлагающих полимеры [1]. Создание биоразлагаемого пластика считается лучшим способом борьбы за чистоту планеты.
Виды разлагающихся полимеров
В настоящее время уже создан пластик, основанный на биополимерах, т.е. веществах, существующих в природе, которые способны перерабатывать бактерии.
Биоразлагаемый пластик можно разделить на группы:
1. полилактиды (ПЛА), то есть полимеры на основе молочной кислоты;
2. полигидроксиалконоаты (ПГА) — продукты переработки растительного сахара микроорганизмами;
3. полимеры на основе крахмала.
2.4 Биопластик в промышленных масштабах
Производство биополимеров всё время растёт. К 2020 году процент использования таких материалов уже составляет 43% [8]. Кукуруза – сырьё для изготовления пластика. Из специально выращенных сортов извлекают крахмал или сахар и производят природную биомолекулу, пригодную для дальнейшей переработки [Приложение 2]. Крахмал — изделия из модифицированного крахмала можно красить, но его технологические свойства ещё уступают полиэтилену. И всё-таки из крахмала уже делают поддоны для пищевых продуктов, сельскохозяйственные плёнки, упаковочные материалы, столовые приборы, сетки для хранения овощей и фруктов и многое другое [Приложение 3].
Полимеры молочной кислоты (ПЛА)
Полилактиды получают после фeрмeнтации сахаров кукурузы. ПЛА смешивaют с крaхмалом для лучшего разложения. Из них делают изделия с коротким сроком службы: упаковки для фруктов и овощей, яиц, некоторых лекарств, хирургические нити. В полилактидные плёнки упаковывают бутерброды и цвeты, а в полилактидные бутылки разливают соки и молоко [Приложение 3].
Это самые распространённые материалы, получаемые на основе сахара. Из них делают упаковочные и нетканые материалы, одноразовые салфетки и предметы личной гигиены, водоотталкивающие покрытия для бумаги.
2.5 Проблемы производства биоразлагаемого пластика
Учёные считают, что производство биопластиков к 2021 году будет составлять до 5 миллионов тонн, но говорить о массовом выпуске пока не представляется возможным. Проблема в деньгах, т.к. биопластики стоят в 2–7 раз дороже, чем их аналоги. В настоящее время в масштабе производят только полимеры с уникальными свойствами, например, те, которые используют в фармакологии и медицине [1].
2.6 Основные области применения биопластика
· Упаковка (примерно 60%)
· Сельское хозяйство (защитные плёнки, сетки и поддоны для хранения урожая)
· Электроника (разъёмы, оболочка компьютеров, зарядные устройства, мобильные телефоны, клавиатуры).
· Медицина – полимеры, совместимые с человеческими тканями, которые легче рассасываются: больных не надо оперировать повторно, как это сейчас происходит с металлическими штифтами [7].
3. Практическая часть (описание исследования)
А теперь я расскажу, как я проводил свой эксперимент по созданию биопластика и исследованию его свойств.
День 1 Проанализировав всю информацию, я решил сделать экопластик из молока. Я нашёл рецепт для изготовления биомассы из молока. Взял кастрюлю, нагрел в ней стакан молока почти до кипения, вылил в молоко столовую ложку уксуса. Молоко стало сворачиваться. Процедил его через марлю. Получил материал, похожий на мягкий пластилин. Сделал форму для ложек, стал формировать ложку из получившейся массы. Я заметил, что масса скатывается. Я предположил, что пропорция для изготовления массы неверная.
День 2-4 После высыхания ложка треснула, и я убедился, что пропорция была неверная. Решил подобрать правильную пропорцию. В итоге получил следующую пропорцию: молоко к уксусу = 16:1. Изготовив массу в данной пропорции (однородная, пластичная, легко раскатывается), сформировал пуговицы.
День 5-8 Пуговицы затвердели. Я заметил, что на них появилась плесень. Стал искать информацию о том, как можно сохранить натуральный продукт максимально долго. Узнал о различных консервантах и решил использовать глицерин. Изготовил массу с добавлением глицерина (заменил одну часть молока на глицерин). Из получившейся массы сделал пуговицы.
День 9-15 Пуговицы высохли. Начинаю эксперимент: поместил пуговицу в торфяной горшочек, засыпал почвой и посадил семена петрушки. Для сравнения во вторую ёмкость поместил магазинный экопластик. Некоторые пуговицы я оставил на открытом воздухе.
День 16 Я задался вопросом, как мои пуговицы поведут себя в воде? Взял стакан, поместил в него пуговицу, начал наблюдение. Для сравнения во второй стакан поместил экопластик, купленный в магазине.
День 17-26 Каждый день поливал закопанный пластик. На 26 день в горшочке с самодельным пластиком проросла петрушка. При этом земля была покрыта белой плёнкой. Я сделал вывод, что экопуговицы начали процесс разложения. В горшке с магазинным экопластиком не было никаких изменений.
Также в стакане с самодельным пластиком вода стала мутной, но пуговица сохранила свою форму, но стала чуть мягче. В стакане с магазинных экопластиком вода прозрачная, пластик такой же твёрдый.
День 27-34 В горшочке с магазинных экопластиком также проросла петрушка. Продолжаю каждый день поливать. В стаканы добавил воды, так как она испарилась.
День 35-49 Я обратил внимание, что петрушка завяла. Мне подсказали, что надо горшочки переставить ближе к свету, что я и сделал.
В стакане с самодельной пуговицей произошли значительные изменения: вода мутная, покрылась толстой белой плёнкой, появился неприятный запах, пуговица стала мягкой – процесс разложения явно выражен. В стакане с магазинным экопластиком процесс без изменений: вода прозрачная, без запаха, пластик твёрдый.
День 50-60 Я обратил внимание, что в горшке с самодельным пластиком снова ожила петрушка. Продолжаю поливать. В стаканах заменил воду.
День 61-70 Пока идёт процесс разложения биопластика, я решил проверить самодельный пластик на прочность. Для этого я пришил пуговицы, затем ткань постирал с другими вещами. Первая стирка холодная, температура воды 30 градусов, вторая стирка при температуре воды 60 градусов, третья стирка при температуре воды 90 градусов. Пуговицы выдержали данное испытание на отлично, только после третьей стирки края пуговиц размыло, так как они были не прессованы, как вся пуговица. Хочу обратить внимание, что каждая стирка заканчивалась отжимом на 1200 оборотов, а это достаточно большая нагрузка.
День 71-80 Продолжаю испытывать пуговицы на прочность: бросал их с высоты 1 м, 2м, 2,6м. Пуговицы выдержали и это испытание на отлично.
День 81-99 Я решил раскопать биопластик. С магазинным экопластиком не произошло никаких изменений: он сохранил свой цвет, форму и прочность. Самодельный экопластик полностью разложился, от него не осталось и следа!
В стаканах с водой аналогичная ситуация: с магазинным экопластиком не произошло особо никаких изменений (слегка пожелтел), а самодельный экопластик почти полностью растворился, лишь на поверхности воды плавали сильно размягчённые остатки пуговицы [Приложение 4].
В ходе своего наблюдения я провёл сравнительный анализ предметов из биопластика. Контрольной группой у меня были ложки из биопластика, купленные в магазине.
Мне интересно было самому получить биомассу из молока, а также провести исследования свойств предметов, сделанных из неё.
Цель моего проекта достигнута и задачи решены: мне удалось в домашних условиях получить образец биоразлагаемого пластика на основе природного продукта – молока. Полученный биопластик способен полностью разлагаться в почве примерно в течение 90 дней, а также полностью разлагается в воде за более длительный промежуток времени. При этом данный биопластик достаточно прочен и влагоустойчив. Я считаю, что его можно использовать для производства одноразовой посуды, которая составляет четверть всех пластиковых отходов. Созданный мной экопластик был получен из молочной сыворотки, которая появляется при скисании молочных продуктов, таким образом, экопластик, полученный в ходе моей исследовательской работы, можно производить из сыворотки испорченных (просроченных) молочных продуктов.
Моя гипотеза подтвердилась: изделия из созданного мною биопластика экономически выгодны, достаточно прочны и удобны в употреблении, а главное экологически безопасны.
Мне было интересно проводить исследование. Я теперь уверен, что решить проблему загрязнения планеты от пластика можно при замене его биоразлагаемыми материалами, прежде всего природного происхождения.
Читайте также: