پیشرفت در عرصه پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر
تقاضای مصرف‌کننده برای پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر به پیش‌برد تحولات همه‌چیز از تحقیقات اساسی و گریدهای جدید تا سرمایه‌گذاری کارخانه در مقیاس بزرگ کمک کرده است.
تحولات در پلاستیک‌های زیستی و به‌ویژه آن‌هایی که به‌طور ایمن در محیط‌زیست تجزیه می‌شوند با سرعتی سریع ادامه می‌یابد. در سطح پژوهش دانشمندان در تلاش برای درک برخی از مکانیسم‌هایی هستند که مواد نسبتاً جدید هنگام تخریب رفتار می‌کنند. محققان آلمانی مکانیسم‌هایی که در پس چگونگی تخریب زیستی پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر در خاک است را مطالعه کردند که استفاده از این مواد منطقی است یا خیر. به گفته François Buscot اکولوژیست (بوم‌شناس) در مرکز تحقیقات محیطی UFZ باوجود تصویر مثبت زیست‌تخریب‌پذیری پلاستیک‌ها، ما هنوز اطلاعات کمی در مورد نحوه عملکرد آن‌ها در خاک‌داریم و یا این‌که چگونه در خاک تخریب می‌شوند. این تیم تعدادی از زمینه‌ها را بررسی کرد: چگونگی تخریب سریع پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر، میکروارگانیسم‌های درگیر، نحوه تعامل آن‌ها و کدام شرایط روند تخریب را ترویج و مهار می‌کند. Witoon Purahong بوم‌شناس خاک در UFZ و نویسنده اصلی یک مطالعه در علم و تکنولوژی محیط‌زیست افزود: ما همچنین می‌خواستیم تغییرات دمایی و سطوح بارندگی که درنتیجه تغییر آب‌وهوا بر تخریب پذیری اثرگذار است را بیابیم. تمرکز اصلی ما بر روی فیلم‌های مالچ و باغبانی بود. این‌ها معمولاً از پلی‌اتیلن (PE) ساخته می‌شوند اما بقایای این فیلم‌ها اغلب در خاک باقی می‌مانند. تیم قصد داشت متوجه هرگونه اثر راه گزینی به جایگزین‌های زیست‌تخریب‌پذیر شود. برای انجام این کار، چگونگی تخریب زیستی فیلم مالچ زیستی پلی‌بوتیلن‌سوکسینات‌کوآدیپات (PBSA) تحت شرایط طبیعی درزمینهٔ فیلم‌های کشاورزی را بررسی کرد. محققان بین شرایط آب و هوایی امروز و شرایط شبیه‌سازی‌شده آلمان در حدود سال 2070 تمایز قائل شدند. آن‌ها از روش‌های زیست‌شناسی مولکولی مدرن برای تخمین این‌که کدام میکروب‌ها پلاستیک و خاک اطراف را به استعمار خود درآورده استفاده کردند. پس از حدود یک سال عمدتاً به دلیل تأثیر قارچ‌ها 30% از PBSA تخریب‌شده بود در همان زمان یک تحول هوشمند و جامعه بازیافت از میکروب‌های تشکیل‌شده در اطراف پلاستیک تشکیل شد. سرعت تخریب به‌ندرت تحت تأثیر تغییرات مورد انتظار آب و هوایی بود. در مطالعه دوم (منتشرشده در علوم زیست‌محیطی) محققان جامعه میکروبی تحت شرایط سخت‌تر مانند زمانی که مقادیر زیادی از PBSA وارد خاک می‌شود و اثر غلظت بالای کود نیتروژن را موردبررسی قراردادند. مقادیر زیادی از PBSA جامعه میکروبی در خاک را تغییر داد. 6% افزایش PBSA در خاک باعث کاهش تنوع 45% گونه‌های قارچی شد. بااین‌حال بار بالایی از PBSA همراه با کود دادن سبب گسترش تکثیر قارچ‌های آسیب‌رسان گیاه شد. Buscot بیان کرد: هنگامی‌که مقدار زیادی از پلاستیک به محیط‌زیست برسند هرگز خوب نیست حتی اگر زیست‌تخریب‌پذیر باشد. او گفت که استفاده از پلاستیک زیست‌تخریب‌پذیر در این نوع کاربرد منطقی است اما مهم این بود که از قبل در مورد خواص تخریب آن‌ها بدانید.
آزمون میدانی
Biome Bioplastics و Suregreen مستقر در انگلستان شروع آزمایش میدانی در مقیاس بزرگ و فروش اولیه پناهگاه درختان زیست‌تخریب‌پذیر آن‌ها را آغاز کردند. پناهگاه‌ها برای پنج سال اول از زندگی آن‌ها محافظت می‌کنند و سپس طی دو سال بعدی تجزیه بیولوژیکی می‌شوند. پناهگاه‌ها معمولاً از پلاستیک‌های معمولی ساخته می‌شوند که در صورت عدم جمع‌آوری منظره را پر می‌کنند. به گفته Tim Oliver مدیر فنی فروش Suregreen، بدون کمک پناهگاه درختان احتمالاً تا 90% از درختان کاشته شده یا از بین می‌روند یا آسیب می‌بینند. بنابراین آن‌ها هیچ ارزش تجاری بالقوه‌ای ندارند. شرکا اکنون بر کارایی (عملکرد) حدود 40000 پناهگاه در بیش از 40 سایت نظارت خواهند کرد تا به نرخ بالای بقای نهال در چند سال آینده اطمینان حاصل کنند. به‌موازات آن مشتریان زودهنگام می‌توانند پناهگاه‌های تحت برند Vigilis Bio را خریداری کنند. Paul Mines مدیرعامل Biome Bioplastics افزود: این آزمایش میدانی گام بعدی به‌سوی تجاری‌سازی پناهگاه جدید درختان است و ما مشتاقانه منتظر دیدن نتایج آزمایشگاهی خود در شرایط زندگی واقعی هستیم.
ضایعات گوجه‌فرنگی
محققان اسپانیایی به دنبال استفاده از زباله‌های موجود از گوجه‌فرنگی و فرآوری آن جهت ساختن فیلمی که می‌تواند برای بسته‌بندی مواد غذایی استفاده شود. این تیم از موسسه نیمه گرمسیری و باغبانی مدیترانه‌ای (IHSM) در مالاگا، اسید‌های چرب غیراشباع مختلف و پلی‌هیدروکسیله را که تفاله گوجه‌فرنگی نامیده می‌شود، استخراج خواهد کرد که شامل پوست گوجه‌فرنگی، دانه‌ها و دیگر مواد فیبری است. این‌ها در تولید محصولاتی مانند سس کچاپ تولید می‌شوند. محققان می‌گویند درنتیجه، پلاستیک زیستی در عرض یک ماه در دریا تجزیه می‌شود. بااین‌حال ممکن است مدتی طول بکشد تا تجاری شود، همان‌طور که باید اقتصادی تولید شود. سلولز استخراج‌شده می‌تواند برای ساختن یک فیلم شفاف یا بسته‌بندی پلاستیکی برای کاربردهای متعدد استفاده شود.
سود دارایی
Wacker می‌گوید که دو تا از افزودنی‌های آن برای پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر، Vinnex و Genioplast که می‌تواند فرآیند پذیری و خواص مواد را افزایش دهد. آزمایش‌ها اخیر نشان می‌دهد که محصولات بیش‌تر زمانی که به‌صورت ترکیبی استفاده می‌شود، مؤثرتر است. پلی‌لاکتیک‌اسید (PLA) و پلی‌بوتیلن‌سوکسینات (PBS) را برای غربال‌گری آن‌ها استفاده کرد. اگرچه پلیاسترهای زیستی به‌عنوان جایگزین ترموپلاستیک‌های رایج در نظر گرفته می‌شوند، فرآیندها آن‌ها ممکن است دشوار باشد و نیاز به افزودنی‌های مناسب برای دست‌یابی به ویژگی مناسب است. آزمایش‌ها نشان داد که اثرات Vinnex و Genioplast در دستگاه‌های زیستی پرشده و پر نشده مکمل یکدیگرند. در نمونه آزمایش‌شده، Genioplast به‌عنوان یک تقویت‌کننده عملکرد و افزایش اثرات با افزونی Vinnex که قبلاً استفاده‌شده بود به دست آمد. در چندین مورد خواص را درحالی‌که Vinnex هیچ تأثیری نداشته بهبود می‌بخشد. افزودن Genioplast اصطکاک سطحی را کاهش می‌دهد که مقاومت در برابر خراش و سایش افزایش می‌یابد. ترکیب افزودنی به بهبود خواص مکانیکی ماده نهایی کمک می‌کند. به گفته Wacker زمانی که به مقادیر معمول استفاده می‌شوند و بسته به سیستم منفرد، مواد افزودنی تأثیری بر تخریب‌پذیری پلیاسترهای زیستی مانند PLA، PBS یا نشاسته ترموپلاستیک ندارد. افزودنی‌های Vinnex برای اصلاح پلیاسترهای زیستی و نشاسته توسعه یافتند و بر پایه پلی‌وینیل‌استات بوده و به‌صورت پودر و گرانول در دسترس هستند. افزودنی‌های Genioplast بر پایه سیلیکون بوده و به‌صورت گرانول موجود است.
تقاضای گسترده در ژاپن
Kaneka قرار است ظرفیت تولید پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر PHBH را افزایش دهد. در ژاپن سیاره سبز نامیده می‌شود. این شرکت حدود 15 میلیارد ین (130 میلیون دلار) در سایت تولیدی Takasago سرمایه‌گذاری خواهد کرد. این ظرفیت سالانه را از 5000 تن به 20000 تن افزایش می‌دهد. تکمیل آن برای ژانویه 2024 برنامه‌ریزی‌شده است. kaneka می‌گوید تقاضای پلاستیک‌های زیستی در ژاپن در حال افزایش است، زیرا امسال این کشور قوانینی را معرفی خواهد کرد که استفاده از پلاستیک‌های یک‌بارمصرف را کاهش دهد. این شرکت نیز برنامه‌هایی برای افزایش ظرفیت تولید در اروپا و آمریکای شمالی دارد، جایی که تقاضا در حال افزایش است. به گفته شرکت این طرح تجاری سبز پتانسیل صدها هزار تن را دارد و محصول اصلی در مجموعه ما خواهد بود. این ماده از زیست توده نشأت می‌گیرد و توسط میکروارگانیسم بیوسنتز روغن‌های گیاه تولیدشده که هم در آب (آب‌شور و شیرین)، (در CO2 و آب) و هم در خاک تجزیه می‌شود. در حال حاضر در کاربردهایی مانند کپسول قهوه، کیسه و فیلم استفاده می‌شود. Kaneka تخمین می‌زند که حدود 25 میلیون تن در سال از پلاستیک‌های یک‌بارمصرف در سراسر جهان جایگزین شود.
طرح‌های کارخانه برای PLA
Natureworks از شرکت‌های مادر خود برای ساخت یک PLA جدید در مجموعه تایلند مجوز دریافت کرده است. این شرکت قصد دارد بیش از 600 میلیون دلار آمریکا برای ساخت این مجموعه سرمایه‌گذاری کند. این مجموعه شامل تولید لاکتیک اسید، لاکتاید و پلیمر است که به گفته Natureworks اولین تسهیلات PLA یکپارچه کامل خواهد بود. کار بر روی مجتمع تولیدی جدید در مجتمع زیستی Nakhon Sawan در سه‌ماهه دوم شروع می‌شود. انتظار می‌رود در 2024 بازگشایی شود و ظرفیت سالانه 75000 تن را دارد و مجموعه کامل گریدهای PLA Ingeo را تولید کند. Rich Altice رئیس و مدیرعامل Natureworks ضمن تشکر از حمایت مداوم شرکت‌های مادر، برنامه‌ی ما برای دومین Inego PLA برنامه‌ریزی‌شده و محل تولید همچنان به پیشرفت خود ادامه می‌دهد. Naturewokrs در حال حاضر ظرفیت 15000 تن PLA در سال را نبراسکا، ایالت متحده دارد که در حال برنامه‌ریزی برای توسعه آن است. شرکت‌های مادر GC International corporation of Thailand و Cargill مستقر در ایالت متحده هستند. Natureworks نیز در آستانه ورود به دفتر مرکزی جدید است که شامل یک مرکز تحقیقاتی پلیمر زیستی در پلیموث و مینه سوتا است. توانایی آزمایشگاه توسعه‌یافته به تحقیقات پشتیبان در مورد پلیمرهای زیستی Ingeo کمک خواهد کرد. همچنین به ساخت و بهره‌برداری از مجتمع تولیدی Ingeo تایلند کمک خواهد شد. altice اظهار داشت: ما فضایی را طراحی کردیم که امکان تحقیق، توسعه، اختراع و همکاری بین ما و شرکای بازار را فراهم می‌کند و این‌که در کجای جهان قرار دارند مهم نیست. این امکانات جدید به تسریع تحقیق و نوآوری کمک خواهد کرد.
گسترش سبز
پلیمرهای WPO برای توزیع محصولات فیلم قابل کمپوست Ecovio، شرکت BASF در اسپانیا و پرتغال است. از فیلم‌ها برای ساخت کیسه‌های خرید، کیسه‌های زباله، کیسه‌های میوه و سبزیجات ارگانیک استفاده می‌شود. BASF می‌گوید این فیلم‌ها به خرده‌فروشان کمک می‌کند تا قوانین مانند قانون اسپانیا برای کیسه‌های قابل کمپوست باضخامت کم‌تر از 50 میکرون را رعایت کنند. Ecovio ترکیبی از آمیزه PBAT شرکت BASF (Ecoflex) و مواد خام تجدید شدنی است به این معنا که تا حدی زیستی است.