Ứng dụng Bioplastic trong Gói thực phẩm và dược phẩm I

Không có nỗ lực nào được tha thứ trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa ở Trung Quốc. Các tài liệu về kiểm soát ô nhiễm nhựa tiếp theo đã được phê duyệt. Bên cạnh đó, Ủy ban cải cách và phát triển quốc gia, cùng với Bộ Sinh thái và Môi trường, đã phát hành một bài luận, tuyên bố rõ ràng là mở rộng ứng dụng của phim đóng gói có thể phân hủy, túi mua sắm có thể phân hủy, các sản phẩm dựa trên sinh học phù hợp với các yêu cầu về hiệu suất và an toàn, túi nhựa có thể phân hủy và túi nhựa có thể phân hủy và Một số sản phẩm thay thế khác. Những sản phẩm thay thế này thực sự là bioplastic.

Trong các bài tiểu luận sau đây, các khái niệm, tính năng, ứng dụng và triển vọng của các sinh vật học này sẽ được giới thiệu chung.

1. Sinh học là gì

Theo định nghĩa của Hiệp hội BioPlastics châu Âu và Hiệp hội BioPlastics Nhật Bản, BioPlastics là tên tập thể của nhựa dựa trên sinh học và nhựa có thể phân hủy sinh học. Khái niệm trước được nâng cao từ quan điểm của nguyên liệu thô trong khi khái niệm sau từ quan điểm về hiệu suất suy thoái môi trường.

Nhìn từ các khía cạnh khác nhau, sinh học có thể được phân loại thành 3 loại: 1) nhựa không phân hủy dựa trên nguyên liệu thô có thể tái tạo. Ví dụ, tinh bột ngô trước tiên được xử lý thành etanol sinh học và sau đó là PE, PP hoặc PET dựa trên ethanol .; 2) Nhựa có thể phân hủy dựa trên các vật liệu tái tạo, chẳng hạn như tinh bột nhựa nhiệt dẻo (có nguồn gốc tinh bột và trở thành nhựa nhiệt dẻo dưới tác dụng của các chất phụ gia), PLA (được trùng hợp từ axit lactic bị phân hủy từ tinh bột ngô), cellulose acetate (được hydroxyacetylated từ thực vật cellulose). Cả hai đều dựa trên sinh học và phân hủy sinh học; 3) Nhựa phân hủy sinh học dựa trên tài nguyên hóa thạch, bao gồm PBS (được trùng hợp từ axit succinic và butanediol) và PCL (được cô đọng từ axit 6-hydroxycaproic).

Do đó, có thể thấy rằng có lẽ nhựa dựa trên sinh học không thể bị phân hủy trong khi nhựa có thể phân hủy sinh học không phải lúc nào cũng dựa trên sinh học. Và nhựa dựa trên sinh học không được làm từ vật liệu đơn mà từ các vật liệu có hiệu suất và ứng dụng khác nhau.

Giá trị môi trường của nhựa dựa trên sinh học luôn được đánh giá trên cơ sở tỷ lệ phần trăm của than sinh học. Nhựa truyền thống bắt nguồn từ tài nguyên hóa thạch (như dầu mỏ và than). Tuy nhiên, vật liệu hóa thạch lâu đời không chứa 14c. Do đó, 14C có thể là một chỉ số để đo nội dung than sinh học.

Trong trường hợp này, Hiệp hội Thử nghiệm và Tài liệu Hoa Kỳ được xây dựng ASTMD6866, bằng tiêu chuẩn CEN/TS 16137 ở châu Âu. Thông thường, một cơ quan chứng nhận của bên thứ ba độc lập thực hiện đánh giá đối với vật liệu đóng gói sinh học và chứng nhận sản phẩm với các điểm như trong hình sau.

A: Được giới thiệu bởi Vincotte, một cơ quan chứng nhận của Bỉ. .

B: Được giới thiệu bởi DIN Certco, một cơ quan chứng nhận của Đức.

Nhựa phân hủy sinh học đề cập đến các loại nhựa có thể bị suy thoái trong điều kiện môi trường tự nhiên hoặc phân bón. Hơn nữa, nhựa có thể phân hủy có thể phân hủy thành carbon dioxide và không có ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cây.

Ngoài ra còn có một số tiêu chuẩn cho nhựa có thể sử dụng được, chẳng hạn như EN13432 cho các nước châu Âu, ASTM D6400 cho Hoa Kỳ và ISO 17088 cho các quốc gia khác. Dấu hiệu chứng nhận phổ biến như các hình ảnh sau đây cho thấy.

A: Được giới thiệu bởi Vincotte

B: Được giới thiệu bởi DIN Certco

Sự khác biệt chính giữa nhựa dựa trên sinh học và nhựa hóa thạch là các thành phần của chúng. Thông thường, nhựa hóa thạch chỉ chứa các yếu tố của C và H, trong khi nhựa dựa trên sinh học chứa các yếu tố của C, H và O. Ứng dụng rộng của nhựa dựa trên sinh học có thể mang lại một số lợi thế:

1) giảm phát thải carbon dioxide và ngăn chặn hiệu ứng nhà kính tồi tệ hơn;

2) Giảm ô nhiễm trắng và tiết kiệm tài nguyên đất khỏi bãi rác.

Người ta ước tính rằng hơn 65% nhựa dựa trên sinh học được sử dụng làm vật liệu đóng gói cho ngành công nghiệp phục vụ, điện tử, ô tô, làm vườn và đồ chơi ... Tuy nhiên, giá cao của chúng hạn chế sử dụng rộng rãi.

2. Ứng dụng

Nhựa dựa trên sinh học thương mại chủ yếu bao gồm nhựa tinh bột, PLA, polyme PHA, PBS, cellulose, v.v.

1) nhựa tinh bột

Nguồn gốc rộng, khả năng tái tạo, chi phí thấp và khả năng phân hủy cho phép tinh bột được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhựa tinh bột. Theo tiêu chuẩn của GB/T 21661-2008 của Trung Quốc, nhựa tinh bột đề cập đến nhựa có chứa hơn 15% tinh bột.

Sự phát triển của nhựa tinh bột đã trải qua ba bước: nhựa chứa đầy tinh bột, nhựa pha trộn tinh bột và nhựa tổng thể. Nội dung tinh bột trong mỗi giai đoạn cao hơn so với giai đoạn trước.

Nhựa chứa đầy tinh bột chủ yếu được xử lý bằng cách trộn tinh bột với PE, PP, PS hoặc nhựa dựa trên hóa thạch khác. Nhựa tinh bột như vậy chỉ có thể bị phân hủy một phần, dẫn đến ứng dụng hạn chế của nó. Nó thích hợp hơn để đốt nó để giảm tiêu thụ tài nguyên dầu và phát thải carbon dioxide.

Nhựa pha trộn tinh bột là sự pha trộn của tinh bột và các polyme tự nhiên hoặc tổng hợp có thể phân hủy sinh học khác (như cellulose, PBS, v.v.) và hoàn toàn có thể phân hủy.

Bằng cách phá hủy liên kết hydro bằng chất làm dẻo hoặc trong các điều kiện khác và phân tử tinh bột để làm giảm nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh của nó, chúng ta có thể có được nhựa tổng thể (hoặc tinh bột nhựa nhiệt dẻo, TPS ngắn). Hàm lượng tinh bột của nó cao hơn 90% và nó hoàn toàn có thể phân hủy. Vì lý do này, nó, cùng với nhựa pha trộn tinh bột đều được gọi là nhựa tinh bột có thể phân hủy.

Hướng và mục tiêu của nhựa tinh bột là thay thế nhựa hóa thạch và làm giảm bớt các vấn đề về tình trạng thiếu năng lượng và ô nhiễm môi trường. Nhựa tinh bột có thể phân hủy được đặc trưng bởi sức mạnh cơ học tốt, tính linh hoạt mạnh mẽ, cường độ tác động cao, khả năng chống lại nhiệt độ/nước/dầu, không làm mềm, biến dạng mạnh, v.v.

"Materbi ", nhựa tinh bột đầu tiên của Novarnont, một doanh nghiệp Ý, bao gồm tinh bột, cellulose, dầu thực vật, v.v. Nó có thể phân hủy và có thể phân hủy và phù hợp với tiêu chuẩn của EN 13432. Nhựa có thể được xử lý cho các sản phẩm khác nhau, bao gồm màng (túi nhựa, bề mặt tã, màng đóng gói, túi phân bón, phim nông nghiệp), sản phẩm ép phun (dao nhựa và nĩa, Người giữ bút, các sản phẩm vệ sinh, bộ đồ ăn dùng một lần), các sản phẩm có thể tạo bọt (vật liệu đệm), sản phẩm cao su (lốp xe hơi).

Nhựa có thể phân hủy sinh học PSM là một sản phẩm của EcoPlast, một công ty Trung Quốc. Nó được làm từ tinh bột và độ cứng, độ dẻo dai và đàn hồi bằng cách sửa đổi và dẻo tinh bột. Sản phẩm này đã được chứng nhận phân hủy (OK ủ). Các sản phẩm được làm từ nó bao gồm bộ đồ ăn dùng một lần, túi nhựa, túi rác, phụ kiện khách sạn, phụ kiện nhà bếp, chai mỹ phẩm, móc áo áo khoác, v.v. Các viên nang tinh bột được làm từ nhựa tinh bột cũng được coi là sản phẩm tiềm năng để thay thế viên nang gel phổ biến.

Tiến sĩ Li Hui và các đồng nghiệp của cô chuẩn bị viên nang ngô với tinh bột ngô làm vật liệu chính và PVA, natri alginate, v.v. So với viên nang gel, viên nang ngô có khả năng hình thành màng tốt hơn, khả năng chống nước, cường độ cao hơn và thời gian tan rã ngắn hơn.

Santander Ortega áp dụng hai loại nhựa propyl có khả năng cao khác nhau để chuẩn bị các hạt nano. Kết quả nghiên cứu cho thấy các hạt có hiệu suất lớp phủ cao đối với ba loại thuốc (axit flufenamic, testosterone và caffeine). Đối với một điều khác, nó cũng phát hiện ra rằng các hạt cũng có thể cải thiện khả dụng sinh học của axit flufenamic và tăng tác dụng của nó trong khi thử nghiệm ứng dụng tiềm năng của các hạt như chất mang phân phối xuyên da.

Hiện tại, tinh bột nhiệt dẻo có chi phí cao, cao hơn khoảng 15% so với các sản phẩm nhựa truyền thống của PE, PP và PS. Chi phí cao là một nút cổ chai lớn của sự phát triển của nó. Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng cho thấy chi phí đơn vị cho sản xuất tinh bột nhựa nhiệt dẻo thậm chí sẽ giảm xuống thấp hơn nhựa truyền thống nếu quy mô sản xuất mở rộng.