Bioplastik bagaimana mereka terjadi, jenis, kelebihan, kerugian

Itu Bioplastik Mereka adalah bahan yang dapat ditempa berdasarkan polimer asal petrokimia atau biomassa yang dapat terurai secara hayati. Mirip dengan plastik tradisional yang disintesis dari minyak, ini dapat dicetak untuk menghasilkan berbagai objek.

Menurut asalnya, bioplastik dapat diperoleh dari biomassa (biobasado) atau berasal dari petrokimia. Di sisi lain, sesuai dengan tingkat dekomposisi mereka, ada bioplastik biodegradable dan tidak terbiodan.

Tertutup terbuat dari poliester pati biodegradable. Sumber: Scott Bauer [domain publik]

Munculnya bioplastik muncul sebagai tanggapan terhadap ketidaknyamanan yang dihasilkan oleh plastik konvensional. Di antaranya, akumulasi plastik yang tidak dapat diuregradasi di lautan dan tempat pembuangan sampah dapat ditunjukkan.

Di sisi lain, plastik konvensional memiliki jejak karbon yang tinggi dan kandungan elemen beracun yang tinggi. Di sisi lain, bioplastik memiliki beberapa keunggulan karena mereka tidak menghasilkan elemen beracun dan umumnya dapat terurai secara hayati dan dapat didaur ulang dan dapat didaur ulang.

Di antara kerugian utama bioplastik, biaya produksinya yang tinggi dan resistensi yang lebih rendah dapat ditunjukkan. Selain itu, beberapa bahan baku yang digunakan adalah makanan potensial, yang menimbulkan masalah ekonomi dan etika.

Beberapa contoh objek bioplastik adalah kantong biodegradable serta bagian kendaraan dan ponsel.

[TOC]

Karakteristik bioplastik

Pentingnya ekonomi dan lingkungan bioplastik

Berbagai benda utilitarian yang dibuat dengan bioplastik. Sumber: Hwaja Götz [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)], melalui Wikimedia Commons

Baru -baru ini, lebih banyak minat ilmiah dan industri telah muncul dalam memproduksi plastik dari bahan baku terbarukan dan dapat terurai secara hayati.

Ini karena cadangan minyak dunia habis dan ada kesadaran yang lebih besar sehubungan dengan kerusakan lingkungan yang serius yang disebabkan oleh petroplastik.

Dengan meningkatnya permintaan plastik di pasar dunia, permintaan untuk plastik yang dapat terbiodegradasi juga meningkat.

Biodegradabilitas

Limbah bioplastik biodegradable dapat diobati sebagai limbah organik, degradasi cepat dan tidak berpakaian. Misalnya, mereka dapat digunakan sebagai amandemen tanah dalam pengomposan, karena mereka secara alami didaur ulang oleh proses biologis.

Bioplastik dengan penggunaan komersial yang tak terhitung banyaknya. Sumber: f. Kesselring, FKur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/akta.di)], melalui Wikimedia Commons

Keterbatasan Bioplastik

Pembuatan bioplastik biodegradable menghadapi tantangan besar, karena bioplastik memiliki sifat yang lebih rendah dan aplikasinya, meskipun meningkat, terbatas.

Peningkatan sifat bioplastik

Untuk meningkatkan sifat bioplastik, biopolimer sedang dikembangkan dengan berbagai jenis aditif, seperti karbon nanotube dan serat alami yang dimodifikasi oleh proses kimia.

Secara umum, aditif yang diterapkan pada bioplastik meningkatkan sifat seperti:

• Kekakuan dan ketahanan mekanis.
• Sifat gas dan penghalang air.
• Termorestabilitas dan termostabilitas.

Sifat -sifat ini dapat dirancang dalam bioplastik melalui metode persiapan dan pemrosesan kimia.

Bagaimana bioplastik?

Bioplastik untuk pengemasan pati termoplastik. Sumber: Christian Gahle, Nova-Institut GmbH [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

-Sejarah Singkat

Bioplastik sebelum plastik sintetis konvensional yang berasal dari minyak. Penggunaan polimer bahan tanaman atau hewan untuk menghasilkan tanggal material plastik dari abad ke -18 dengan penggunaan karet alam (hevea lateks brasiliensis).

Bioplastik pertama, meskipun denominasi itu tidak diberikan, dikembangkan pada tahun 1869 oleh John Wesley Hyatt Jr., yang menghasilkan plastik yang berasal dari selulosa kapas sebagai pengganti gading. Juga, pada akhir abad ke -19 kasein susu untuk produksi bioplastik digunakan.

Di tahun 40 -an perusahaan Ford mengeksplorasi alternatif untuk penggunaan bahan baku tanaman untuk elaborasi bagian -bagian mobilnya. Jalur penelitian ini didorong oleh pembatasan penggunaan baja dengan perang.

Akibatnya, selama tahun 1941 perusahaan mengembangkan model mobil dengan tubuh yang dibangun dari turunan terutama dari kedelai. Namun, setelah berakhirnya perang, inisiatif ini tidak dilanjutkan.

Pada 1947 bioplastik teknis pertama, polyamide 11 (rilsan sebagai merek komersial) terjadi. Selanjutnya, pada tahun 90 -an, PLA (asam poliaktat), PHA (polyhydroxialcanoats) dan pati plastis muncul.

-Bahan baku

Bioplastik Biobasado adalah yang terbuat dari biomassa tanaman. Tiga sumber dasar bahan baku biobass adalah sebagai berikut.

Polimer biomassa alami

Polimer alami dapat digunakan langsung dibuat oleh tanaman, seperti pati atau gula. Misalnya, "plastik kentang" adalah bioplastik yang dapat terbiodegradasi yang terbuat dari pati kentang.

Polimer disintesis dari monomer biomassa

Alternatif kedua adalah mensintesis polimer dari monomer yang diekstraksi dari sumber tanaman atau hewan. Perbedaan antara rute ini dan yang sebelumnya adalah bahwa di sini diperlukan sintesis kimia menengah.

Dapat melayani Anda: kompos: bahan, elaborasi, jenis, penggunaan

Misalnya, polietilen bio-pe atau hijau dihasilkan dari etanol yang diperoleh dari tebu.

Bioplastik juga dapat terjadi dari sumber hewani seperti glikosaminoglikan (GAG), yang merupakan protein kulit telur. Keuntungan protein ini adalah memungkinkan untuk mendapatkan bioplastik yang lebih resisten.

Bioteknologi berdasarkan tanaman bakteri

Cara lain untuk menghasilkan polimer untuk bioplastik adalah melalui bioteknologi melalui tanaman bakteri. Dalam hal ini, banyak bakteri mensintesis dan menyimpan polimer yang dapat diekstraksi dan diproses.

Untuk ini, bakteri dalam media kultur yang memadai dibudidayakan secara besar -besaran dan kemudian diproses untuk memurnikan polimer spesifik. Sebagai contoh, PHA (polyhydroxialcanoats) disintesis oleh genre bakteri yang berbeda yang tumbuh dalam karbon berlebih dan tanpa nitrogen atau fosfor.

Bakteri menyimpan polimer dalam bentuk butiran dalam sitoplasma, yang diekstraksi dengan memproses massa bakteri. Contoh lain adalah PHBV (polyhydroxybutilvalerate), yang diperoleh dari bakteri yang diumpankan dengan gula yang diperoleh dari sisa -sisa tanaman.

Keterbatasan bioplastik terbesar.

Kombinasi polimer polimer alami dan bioteknologi

University of Ohio mengembangkan bioplastik yang agak resisten menggabungkan karet alam dengan bioplastik PHBV, peroksida organik dan trimethylpropane trihacrylate (TMPTA).

-Proses produksi

Bioplastik diperoleh dengan berbagai proses, tergantung pada bahan baku dan sifat yang diinginkan. Bioplastik dapat diperoleh melalui proses dasar atau proses industri yang lebih kompleks.

Proses dasar

Memasak dan dicetak dapat dibuat dalam kasus penggunaan polimer alami, seperti jagung atau pati kentang.

Dengan demikian, resep dasar untuk menghasilkan bioplastik adalah mencampur pati jagung atau pati kentang dengan air, menambahkan gliserin. Selanjutnya, campuran ini mengalami memasak sampai mengental, dicetak dan dibiarkan mengering.

Proses kompleksitas menengah

Dalam kasus bioplastik yang diproduksi dengan polimer yang disintesis dari monomer biomassa, proses agak lebih kompleks.

Misalnya, bio-peer yang diperoleh dari etanol tebu membutuhkan serangkaian langkah. Hal pertama adalah mengekstrak gula tebu untuk mendapatkan etanol dengan fermentasi dan distilasi.

Maka etanol didehidrasi dan etilen diperoleh, yang harus dipolimerisasi. Akhirnya, melalui mesin thermoforming, objek berdasarkan bioplastik ini diproduksi.

Proses kompleks dan lebih mahal

Saat mengacu pada bioplastik yang dihasilkan dari polimer yang diperoleh dengan bioteknologi, kompleksitas dan biaya meningkat. Ini karena kultur bakteri yang membutuhkan cara spesifik kultur dan kondisi pertumbuhan mengintervensi.

Proses ini didasarkan pada bakteri tertentu menghasilkan polimer alami yang mampu disimpan di dalamnya. Oleh karena itu, berdasarkan elemen nutrisi yang sesuai, mikroorganisme ini ditanam dan diproses untuk mengekstraksi polimer.

Anda juga dapat memproduksi bioplastik dari beberapa ganggang seperti Botryococcus braunii. Mikroalga ini mampu menghasilkan dan bahkan mengeluarkan setengah hidrokarbon, dari mana bahan bakar atau bioplastik diperoleh.

-Pembuatan produk berbasis bioplastik

Prinsip dasarnya adalah cetakan objek, berkat sifat plastik senyawa ini menggunakan tekanan dan panas. Pemrosesan dilakukan dengan ekstrusi, injeksi, injeksi dan peniup, preform dan thermoconform blow dan akhirnya mengalami pendinginan.

Teman-teman

Kemasan yang terbuat dari selulosa asetat. Sumber: Christian Gahle, Nova-Institut GmbH [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

Pendekatan untuk klasifikasi bioplastik beragam dan tidak dikecualikan dari kontroversi. Bagaimanapun, kriteria yang didasarkan untuk menentukan jenis yang berbeda, adalah asal dan tingkat dekomposisi.

-Asal

Menurut pendekatan umum, bioplastik dapat diklasifikasikan berdasarkan asalnya dalam biobasado atau non -biobasados. Dalam kasus pertama, polimer diperoleh dari biomassa tumbuhan, hewan atau bakteri dan karenanya merupakan sumber daya terbarukan.

Untuk bagiannya, bioplastik non -biobasado adalah yang diproduksi dengan polimer yang disintesis dari minyak. Namun, dengan datang dari sumber daya yang tidak dapat diperbarui, beberapa spesialis menganggap bahwa mereka tidak boleh diperlakukan sebagai bioplastik.

-Tingkat dekomposisi

Mengenai tingkat dekomposisi, bioplastik dapat terbiodegradasi atau tidak. Biodegradables dipecah menjadi periode waktu yang relatif singkat (hari beberapa bulan) dengan mengalami kondisi yang memadai.

Di sisi lain, bioplastik non -biodegradable berperilaku sebagai plastik konvensional yang berasal dari petrokimia. Dalam hal ini, periode dekomposisi diukur dalam beberapa dekade dan hingga berabad -abad.

Mengenai kriteria ini ada juga kontroversi, karena beberapa sarjana menganggap bahwa bioplastik sejati harus dapat terurai secara hayati.

Itu dapat melayani Anda: apa dampak aktivitas manusia pada kepunahan beberapa kelompok makhluk hidup

-Asal dan Biodegradasi

Ketika dua kriteria sebelumnya (asal dan tingkat dekomposisi) digabungkan, bioplastik dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok:

1. Dari bahan baku terbarukan (biobasado) dan biodegradable.
2. Yang diperoleh dari bahan baku terbarukan (biobass), tetapi tidak dapat terurai secara hayati.
3. Diperoleh dari bahan baku yang berasal dari petrokimia, tetapi yang dapat terurai secara hayati.

Penting untuk menyoroti bahwa untuk mempertimbangkan polimer sebagai bioplastik harus memasukkan salah satu dari tiga kombinasi ini.

Biobasados-biodegradables

Di antara bioplastik biobasted dan biodegradable kami memiliki asam polilaktat (PLA) dan polyhydroxialcanoate (PHA). PL adalah salah satu bioplastik yang paling banyak digunakan dan sebagian besar diperoleh dari jagung.

Bioplastik ini memiliki sifat yang sama dengan polietilen terephthalate (PET, plastik konvensional dari poliester), meskipun kurang tahan terhadap suhu tinggi.

Untuk bagiannya, PHA memiliki sifat variabel tergantung pada polimer spesifik yang membentuknya. Ini diperoleh dari sel tanaman atau bioteknologi dari tanaman bakteri.

Bioplastik ini sangat sensitif terhadap kondisi pemrosesan dan biayanya hingga sepuluh kali lebih besar dari plastik konvensional.

Contoh lain dari kategori ini adalah PHBV (polyhydroxybutilvalerate), yang diperoleh dari sisa -sisa tanaman.

Biobasados-tidak dapat terbiodegradasi

Dalam kelompok ini kami memiliki bio-politis (bio-pE), dengan sifat yang mirip dengan polietilen konvensional. Untuk bagiannya, Bio-PET memiliki karakteristik yang mirip dengan polietilen terephthalate.

Kedua bioplastik biasanya diproduksi dari tebu, mendapatkan bioetanol sebagai produk perantara.

Bio-polyamide (PA) juga termasuk dalam kategori ini, yang merupakan bioplastik yang dapat didaur ulang dengan sifat isolasi termal yang sangat baik.

-Bukan biobasados ​​biodegradables

Biodegradabilitas berkaitan dengan struktur kimia polimer dan bukan dengan jenis bahan baku yang digunakan. Oleh karena itu, plastik biodegradable dapat diperoleh dari minyak dengan pemrosesan yang memadai.

Contoh dari jenis bioplastik ini adalah polycaprolactonas (PCL), yang digunakan dalam pembuatan poliuretan. Ini adalah bioplastik yang diperoleh dari turunan minyak bumi serta menghisap polibutilen (PBS).

Keuntungan

Bungkus manis terbuat dari PLA (asam polikatik). Sumber: f. Kesselring, FKur Willich [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/akta.di dalam)]

Mereka dapat terurai secara hayati

Meskipun tidak semua bioplastik dapat terbiodegradasi, kebenarannya adalah bahwa bagi banyak orang ini adalah karakteristik fundamental mereka. Faktanya, pencarian properti itu adalah salah satu mesin mendasar dari kebangkitan bioplastik.

Plastik konvensional yang berasal dari minyak dan tidak dapat diurogasi dengan baik membutuhkan ratusan dan hingga ribuan tahun dalam membusuk. Situasi ini merupakan masalah serius, karena tempat pembuangan sampah dan lautan dipenuhi dengan plastik.

Oleh karena itu, biodegradabilitas adalah keuntungan yang sangat relevan, karena bahan -bahan ini dapat terurai dalam beberapa minggu, bulan atau beberapa tahun.

Mereka tidak mencemari lingkungan

Karena mereka adalah bahan biodegradable, bioplastik berhenti menempati ruang sebagai sampah. Selain itu, mereka memiliki keuntungan tambahan yang dalam kebanyakan kasus mereka tidak mengandung elemen beracun yang dapat melepaskan lingkungan.

Mereka memiliki jejak karbon kecil

Baik dalam proses produksi bioplastik, seperti dalam dekomposisi, lebih sedikit CO2 dilepaskan daripada dalam kasus plastik konvensional. Dalam banyak kasus, mereka tidak melepaskan metana atau melakukannya dalam jumlah rendah dan karenanya memiliki sedikit insiden dalam efek rumah kaca.

Misalnya, bioplastik yang diperoleh dari etanol tebu mengurangi hingga 75% emisi CO2 dibandingkan dengan turunan minyak.

Lebih aman untuk membawa makanan dan minuman

Secara umum, dalam elaborasi dan komposisi zat beracun bioplastik tidak digunakan. Oleh karena itu, mereka mewakili lebih sedikit risiko kontaminasi untuk makanan atau minuman yang terkandung di dalamnya.

Tidak seperti plastik konvensional yang dapat menghasilkan dioksin dan komponen pencemaran lainnya, bioplastik biobastus tidak berbahaya.

Kerugian

Ketidaknyamanan terutama terkait dengan jenis bioplastik yang digunakan. Di antara yang lain kami memiliki berikut ini.

Resistensi yang lebih rendah

Keterbatasan yang disajikan oleh sebagian besar bioplastik untuk plastik konvensional, adalah resistensi paling tidak. Namun, properti ini adalah apa yang terkait dengan kemampuannya untuk terurai.

Biaya yang lebih tinggi

Dalam beberapa kasus, bahan baku yang digunakan untuk produksi bioplastik lebih mahal daripada minyak dari minyak.

Di sisi lain, produksi beberapa bioplastik menyiratkan biaya pemrosesan yang lebih besar. Khususnya, biaya produksi ini lebih tinggi pada yang diproduksi oleh proses bioteknologi, termasuk budidaya besar bakteri.

Gunakan konflik

Bioplastik yang diproduksi dari bahan baku makanan bersaing dengan kebutuhan makanan manusia. Oleh karena itu, lebih menguntungkan untuk mendedikasikan panen untuk produksi bioplastik, ini dikeluarkan dari sirkuit produksi pangan.

Dapat melayani Anda: jaringan trofik

Namun, kerugian ini tidak berlaku untuk bioplastik yang diperoleh dari limbah yang tidak dapat dimakan. Di antara limbah ini, kami memiliki sisa -sisa tanaman, ganggang yang tidak dapat dimetikan, lignin, cangkang telur atau exoskeleton lobster.

Mereka tidak mudah didaur ulang

Bioplastik PLA sangat mirip dengan plastik PET konvensional (polietilen tereftalat), tetapi tidak dapat didaur ulang. Oleh karena itu, jika kedua jenis plastik dicampur dalam wadah daur ulang, konten ini tidak dapat didaur ulang.

Dalam hal ini, ada ketakutan bahwa meningkatnya penggunaan PL dapat menghalangi upaya yang ada untuk mendaur ulang plastik.

Contoh dan penggunaan produk yang diproduksi dengan bioplastik

Kemasan anggur yang dibuat dengan bioplastik dari limbah pertanian dan miscelios. Sumber: Mycobond [CC BY-SA 2.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/2.0)]

-Objek sekali pakai atau sekali pakai

Unsur -unsur yang menghasilkan lebih banyak limbah adalah paket, bungkus, piring dan peralatan makan yang terkait dengan makanan cepat saji dan tas belanja. Oleh karena itu, di bidang ini bioplastik biodegradable memainkan peran yang relevan.

Oleh karena itu, berbagai produk bioplastik telah dikembangkan untuk mempengaruhi pembangkitan limbah. Di antara yang kami miliki, kantong biodegradable yang diproduksi dengan BASF Ecovio atau botol plastik yang terbuat dari plaz yang diperoleh dari jagung oleh safipiplast di Spanyol.

Kapsul air

Perusahaan Ooho merancang kapsul biodegradable dari rumput laut dengan air, bukan botol tradisional. Proposal itu sangat inovatif dan sukses dan telah diuji di London Marathon.

Pertanian

Di beberapa tanaman seperti stroberi, praktik umum adalah menutupi tanah dengan lembaran plastik untuk mengendalikan gulma dan menghindari pembekuan. Dalam hal ini, bantalan bioplastik seperti agrobiofilm telah dikembangkan untuk menggantikan plastik konvensional.

-Objek untuk aplikasi yang langgeng

Penggunaan bioplastik tidak terbatas pada objek penggunaan dan buang tetapi dapat digunakan pada objek yang lebih tahan lama. Misalnya, Zoë B Organic Company memproduksi mainan pantai.

Komponen peralatan yang kompleks

Toyota USA Bioplastik di beberapa bagian mobil, sebagai komponen peralatan pendingin udara dan panel kontrol. Untuk ini ia menggunakan bioplastik seperti Bio-PET dan PLA.

Untuk bagiannya, Fujitsu menggunakan bioplastik untuk membuat tikus komputer dan keyboard. Dalam kasus Samsung Company, beberapa ponsel memiliki sebagian besar bioplastik.

-Konstruksi dan Teknik Sipil

Bioplastik pati telah digunakan sebagai bahan konstruksi dan bioplastik yang diperkuat dengan nanofiber dalam instalasi listrik.

Selain itu, mereka telah digunakan dalam elaborasi Kayu bioplastik untuk furnitur, yang tidak diserang oleh serangga xylophagous dan jangan membusuk dengan kelembaban.

-Aplikasi Farmasi

Mereka telah disiapkan dengan kapsul bioplastik wadah obat -obatan dan kendaraan obat yang perlahan dilepaskan. Dengan demikian, ketersediaan hayati obat -obatan diatur dari waktu ke waktu (dosis yang diterima pasien dalam waktu tertentu).

-Aplikasi medis

Bioplastik selulosa yang berlaku dalam implan, rekayasa jaringan, rekayasa bioplastik kitin dan kitosano untuk perlindungan luka, rekayasa jaringan tulang dan regenerasi kulit manusia telah diproduksi.

Bioplastik selulosa untuk biosensor juga telah diproduksi, campuran dengan hidroksiapatit untuk pembuatan implan gigi, serat bioplastik dalam kateter, antara lain.

-Transportasi dan industri udara, laut dan darat

Busa kaku yang didasarkan pada minyak nabati (bioplastik) telah digunakan, baik di perangkat industri maupun transportasi; bagian mobil dan kedirgantaraan.

Mereka juga terjadi dari komponen elektronik bioplastik ponsel, komputer, perangkat audio dan video.

-Pertanian

Hidrogel bioplastik, yang menyerap dan menahan air dan dapat dengan bebas melepaskannya, berguna sebagai mantel pelindung tanah yang dibudidayakan, mempertahankan kelembabannya dan mendukung pertumbuhan perkebunan pertanian di daerah kering dan di musim curah hujan yang langka yang langka.

Referensi

1. Álvarez da Silva L (2016). Bioplastik: memperoleh dan aplikasi polyhydroxialcanoats. Fakultas Farmasi, Universitas Seville. Gelar Farmasi. 36 p.
2. Bezirhan-Arikan E dan H Duygu-Ozsoy (2015). Ulasan: Penelitian Bioplastik. Jurnal Teknik Sipil dan Arsitektur 9: 188-192. Dari Almeida A, Ja Ruiz, Nor López dan MJ Pettinari (2004). Bioplastik: Alternatif Ekologis. Kimia hidup, 3 (3): 122-133.
3. El-Kadi S (2010). Produksi bioplastik dari sumber saya yang diperluas. ISBN 9783639263725; VDM VERLAG DR. Müller Publishing, Berlin, Jerman. 145 hal.
4. LabeAga-Viteri A (2018). Polimer biodegradable. Penting dan aplikasi potensial. Universitas Pendidikan Jarak Jauh Nasional. Fakultas Ilmu Pengetahuan, Departemen Kimia Anorganik dan Teknik Kimia. Master Universitas dalam Teknologi Sains dan Kimia. 50 p.
5. Ruiz-Hitzky E, FM Fernandes, MM Reddy, S Vivekanandhan, M Misra, SK Bhatia dan Ak Mohanty (2013). Plastik Biobased dan Bionanocomposites: Status Saat Ini dan Masa Depan. Prog. Polim. Sci. 38: 1653-1689.
6. Satis K (2017). Bioplastik - Klasifikasi, Produksi, dan aplikasi makanan potensial mereka. Jurnal Bukit Pertanian 8: 118-129.