در حال حاضر، سیاستهای زیستمحیطی اتحادیه اروپا در درجه اول بر استفاده از پلاستیکهای بازیافتی متمرکز است و توجه بازار به مواد بازیافتی، مواد مبتنی بر زیست{0}}و در نهایت مواد زیست تخریبپذیر اولویت دارد. پلاستیک های مبتنی بر زیست{2}}به پلاستیک های مشتق شده از زیست توده مانند PLA (اسید پلی لاکتیک) و Bio{3}}PE اطلاق می شود. در حالی که پلاستیک های زیست تخریب پذیر به پلاستیک هایی اطلاق می شود که می توانند توسط میکروارگانیسم ها از جمله PLA و PHA تجزیه شوند. این دو متقابل نیستند.
مقدمه ای بر پلاستیک های زیست تخریب پذیر- و زیست تخریب پذیر
از دیدگاه فعلی اتحادیه اروپا در مورد اقتصاد دایره ای پلاستیک، سیاست های اخیر اتحادیه اروپا در درجه اول از تشویق استفاده از پلاستیک های بازیافتی برای افزایش طول عمر آنها حمایت می کند. از دیدگاه بازار، ترتیب اولویت برای استفاده از پلاستیک سازگار با محیط زیست در بازارهای اروپا و آمریکا به شرح زیر است:
1. مواد بازیافتی
2. مواد مبتنی بر زیست-
3. مواد زیست تخریب پذیر - با تاکید ویژه بر تخریب دریایی در میان مواد زیست تخریب پذیر.
طبق تعریف آژانس محیط زیست اتحادیه اروپا:
(1) پلاستیکهای مبتنی بر زیست{1} به پلاستیکهایی اطلاق میشود که با استفاده از زیست توده (تا حدی) مانند شکر، نشاسته یا مواد گیاهی به جای نفت تولید میشوند.
(2) پلاستیک های زیست تخریب پذیر به پلاستیک هایی اطلاق می شود که می توانند به طور طبیعی توسط موجودات تحت شرایط خاص تجزیه شوند، اگرچه شرایط و زمان لازم برای تجزیه متفاوت است.
این طبقه بندی ها متقابل نیستند. پلاستیک های ساخته شده از زیست توده تضمینی برای زیست تخریب پذیری ندارند. پلاستیک های زیست تخریب پذیر نیز می توانند از نفت به عنوان ماده خام استفاده کنند.
علاوه بر موارد فوق، دسته بندی های مختلفی مانند پلاستیک های صنعتی قابل کمپوست، پلاستیک های خانگی و پلاستیک های تجزیه پذیر اکسیداتیو وجود دارد.
پلاستیک های زیست تخریب ناپذیر-پایه زیستی-به دسته ای از پلاستیک ها اطلاق می شود که مواد خام آنها به طور جزئی یا کامل از زیست توده مشتق شده است. اگرچه این پلاستیک ها از منابع تجدیدپذیر ساخته شده اند، اما لزوماً زیست تخریب پذیر نیستند. زیست تخریب پذیر بودن چیزی به ساختار شیمیایی مولکول های آن بستگی دارد نه به نحوه ساخت آن.
به عنوان مثال:
پلاستیک های مبتنی بر زیست{0}}: این پلاستیک ها از منابع تجدیدپذیر مانند ذرت، نیشکر، سلولز، پوست ماهی و پوسته تخمه آفتابگردان ساخته می شوند. با این حال، حتی پلاستیکهای 100% مبتنی بر زیست{3}} لزوماً زیست تخریب پذیر نیستند. به عنوان مثال، PET (پلی اتیلن ترفتالات) می تواند بیوسنتز شود اما زیست تخریب پذیر نیست، در حالی که PLA (اسید پلی لاکتیک) می تواند هم بیوسنتز و هم زیست تخریب پذیر باشد. بنابراین، پلاستیک های مبتنی بر زیست{6}}در درجه اول به موضوع مواد خام می پردازند.
پلاستیک های زیست تخریب پذیر: این پلاستیک ها می توانند به طور طبیعی تحت تأثیر میکروارگانیسم ها تجزیه شوند. تجزیه زیستی یک فرآیند شیمیایی است که در آن میکروارگانیسمهای موجود در محیط، مواد را به مواد طبیعی مانند آب، دی اکسید کربن و مواد قابل کمپوست بدون افزودنیهای مصنوعی تبدیل میکنند. فرآیند تجزیه زیستی عمدتاً توسط شرایط محیطی (مانند دما یا مکان)، خواص مواد و کاربردها تعیین می شود. PLA، PHA و PBS همگی پلاستیک های زیست تخریب پذیر هستند. این پلاستیک ها مدیریت ضایعات را تسهیل می کنند و در پایان عمر محصول، «آلودگی سفید» را کاهش می دهند.
پلاستیک های مبتنی بر زیست{0}}
پلاستیکهای مبتنی بر زیست{0}} پلاستیکهایی هستند که بهجای سوختهای فسیلی (مانند نفت) بهجای سوختهای فسیلی (مانند نفت) تولید میشوند که بهطور کامل یا جزئی از مواد خام بیولوژیکی تجدیدپذیر (مانند گیاهان و میکروارگانیسمها) تولید میشوند. این پلاستیک ها از مواد خام بیولوژیکی مانند شکر ذرت، نیشکر، روغن نباتی و سلولز به عنوان مواد خام استفاده می کنند که از طریق فرآیندهای شیمیایی یا بیولوژیکی به پلاستیک تبدیل می شوند. انواع بسیاری از پلاستیکهای{3}} زیستی وجود دارد که شامل موارد زیر میشود:
1. پلی لاکتیک اسید (PLA): یکی از رایج ترین پلاستیک های مبتنی بر زیست{1}}، که از اسید لاکتیک تولید شده از تخمیر شکر ذرت یا سایر قندهای گیاهی پلیمریزه می شود. PLA به طور گسترده در بسته بندی، ظروف یکبار مصرف، منسوجات و غیره استفاده می شود.
2. پلی اتیلن مبتنی بر زیست- (Bio-PE): از اتانول استخراج شده از محصولاتی مانند نیشکر به عنوان ماده خام استفاده می کند که برای تولید اتیلن آبگیری می شود و سپس پلیمریزه می شود.
3. پلی اتیلن مبتنی بر زیست- (Bio-PET) ساختار شیمیایی مشابه پلی اتیلن سنتی دارد، اما مواد اولیه آن از منابع تجدیدپذیر مشتق میشود.
4. پلی اتیلن ترفتالات مبتنی بر زیست- (Bio-PET) با استفاده از مواد اولیه زیستی- (مانند اتانول حاصل از نیشکر) به جای سوخت های فسیلی تولید می شود. کاربردها شامل ساخت بطری های پلاستیکی و مواد بسته بندی است.
5. پلی پروپیلن مبتنی بر زیست- (Bio-PP) شبیه Bio-PE و Bio-PET است، اما از منابع تجدیدپذیر به عنوان مواد خام استفاده میکند. در بسته بندی، قطعات خودرو و کاربردهای مختلف دیگر استفاده می شود.
6. پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHAs) نوعی پلاستیک زیست تخریب پذیر هستند که مستقیماً توسط میکروارگانیسم ها از طریق فرآیند تخمیر تولید می شوند. PHA کاملا زیست تخریب پذیر است و برای بسته بندی، فیلم های کشاورزی و مواد زیست پزشکی مناسب است.
7. نایلون پایه زیستی-(Bio-Nylon) با استفاده از مواد اولیه زیستی- (مانند روغن کرچک) به جای برخی مواد خام پتروشیمی تولید میشود. در منسوجات و پلاستیک های مهندسی استفاده می شود. این پلاستیکهای مبتنی بر زیست{6}}مزایای زیستمحیطی مانند کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای ارائه میکنند، اما تولید و کاربرد آنها همچنان نیازمند در نظر گرفتن عواملی مانند در دسترس بودن پایدار مواد خام و تأثیرات زیستمحیطی آنها در طول چرخه زندگی است. با پیشرفت های تکنولوژیکی و تقاضای فزاینده بازار، انواع بیشتری از پلاستیک های زیستی-در حال توسعه و تجاری سازی هستند.
پلاستیک های زیست تخریب پذیر
پلاستیک های زیست تخریب پذیر پلاستیک هایی هستند که می توانند تحت شرایط خاصی توسط میکروارگانیسم های موجود در طبیعت مانند باکتری ها، قارچ ها و جلبک ها به آب، دی اکسید کربن یا متان و زیست توده تجزیه شوند. این پلاستیکها را میتوان از منابع زیستی تجدیدپذیر (مبتنی بر زیست-) یا سوختهای فسیلی به دست آورد. انواع مختلفی از پلاستیک های زیست تخریب پذیر وجود دارد. برخی از نمونه های رایج به شرح زیر است:
1. پلی لاکتیک اسید (PLA) از اسید لاکتیک تولید شده از طریق فرآیند تخمیر از منابع تجدید پذیر (مانند شکر ذرت) ساخته می شود. PLA یکی از پرمصرف ترین پلاستیک های زیست تخریب پذیر است که برای بسته بندی مواد، ظروف یکبار مصرف، منسوجات و غیره مناسب است.
2. پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHA) نوعی پلی استر هستند که به طور طبیعی توسط میکروارگانیسم ها تحت شرایط خاص مواد مغذی تولید می شوند. PHA کاملاً زیست تخریب پذیر است و می تواند در محیط های مختلف از جمله اقیانوس تجزیه شود.
3. پلی بوتیلن سوکسینات (PBAT) یک پلاستیک مصنوعی و کاملاً زیست تخریب پذیر است که معمولاً در ساخت کیسه های خرید زیست تخریب پذیر و فیلم های کشاورزی استفاده می شود. PBAT اغلب با سایر پلاستیک های زیست تخریب پذیر مانند PLA یا نشاسته مخلوط می شود تا خواص مکانیکی و سرعت تخریب آن بهبود یابد.
4. پلی کاپرولاکتون (PCL) یک پلی استر زیست تخریب پذیر مصنوعی است که از طریق پلیمریزاسیون حلقه{1}بازی مونومرهای کاپرولاکتون به دست می آید. PCL سرعت تجزیه زیستی کندتری دارد، اما میتوان آن را با ترکیب آن با سایر مواد زیست تخریبپذیرتر بهبود بخشید.
5. پلاستیک های مبتنی بر نشاسته، پلاستیک هایی هستند که عمدتاً از نشاسته، یک پلیمر طبیعی به طور گسترده در دسترس، ساخته می شوند. پلاستیک های مبتنی بر{3} نشاسته معمولاً باید با سایر پلیمرهای زیست تخریب پذیر (مانند PLA یا PBAT) ترکیب شوند تا فرآیند پذیری و خواص فیزیکی آنها بهبود یابد.
6. پلی وینیل الکل (PVOH, PVA) یک پلاستیک محلول در آب است که در محیط های آبی به سرعت تجزیه می شود. PVOH معمولاً برای ساختن کیسههای بستهبندی محلول در آب، مانند کیسههای مواد شوینده، استفاده میشود.
استفاده از پلاستیک های زیست تخریب پذیر باعث کاهش تجمع پلاستیک های سنتی در محیط می شود و به کاهش مشکلات آلودگی پلاستیک کمک می کند. با این حال، زیست تخریب پذیری آنها به شرایط محیطی خاص مانند دما، رطوبت و فعالیت میکروبی بستگی دارد، بنابراین این عوامل باید در کاربردهای عملی به دقت مورد توجه قرار گیرند. علاوه بر این، تولید و استفاده از پلاستیکهای زیست تخریبپذیر باید تأثیرات زیستمحیطی آنها را در طول چرخه عمرشان، از جمله پایداری مواد خام، مصرف انرژی در طول تولید و دفع محصول نهایی، در نظر بگیرد.
