Морские водоросли в ближайшем будущем, видимо, станут распространенным материалом для изготовления различных упаковок. Этой весной новый материал «агаровый пластик», разработанный японской компанией AMAM, выиграл ежегодный конкурс Lexus Design Award 2016, проводящийся в Милане. Он разработан из экологически чистого пластика, произведенного из морских водорослей. Эксперименты показали, что «агаровый пластик» может быть и мягким, и твердым. Благодаря этим особенностям, новый материал сможет заменить и пенопласт, и воздушно-пузырьковую пленку. Упаковка разлагается естественным путем, попутно выполняя роль удобрения для почвы.

Кстати, в Исландии уже была попытка разработать саморазлагающиеся бутылки из водорослей, материалом для которых послужили красные водоросли. Пока в такой бутылке находится жидкость, она сохраняет свою форму. Оставшись без воды, бутылка высыхает, деформируется и разлагается без экологического ущерба. Правда на исландском фестивале дизайна DesignMarch, на котором была представлена новинка, ее автор сознался, что вода в такой бутылке все же имеет некоторый привкус.

Наряду с экологичной упаковкой, человечество старается изобрести и все более технологичную упаковку. Американский стартап Kuvée разработал электронную бутылку для вина, которая позволяет уберечь алкогольный напиток от пагубного воздействия кислорода и солнечного света, сохранив свойства вина в течение месяца после вскрытия. «Умная» бутылка оборудована сенсорным экраном и модулем Wi-Fi, а вино хранится в герметичной алюминиевой емкости объемом 0,75 литра. На дисплей выводится остаток вина в одноразовой емкости, марка напитка, сорта винограда, из которых оно сделано и даже рекомендации по закускам. Благодаря беспроводной связи пополнить запасы вина можно прямо с экрана на бутылке, оформив заказ на доставку новой партии.

Компания PepsiCo в рамках Миланской недели дизайна оформила интерактивное пространство «Mix It Up», а также представила серию алюминиевых бутылок под названием «The Prestige Bottles». Свой индивидуальный цвет и абстрактный паттерн получили напитки Pepsi Max, Pepsi и Pepsi Diet. Минималистичный дизайн, созданный Каримом Рашидом, был представлен на футуристическом подиуме. А недавно компания представила новую упаковку для Pepsi Light в виде гантели. Упаковка из нескольких таких бутылок представляет из себя стойку для гантелей.

В отличие от «умной» упаковки интерактивность уже стала мощным конкурентным преимуществом. Агентство из Еревана разработало простые, но динамичные стаканчики для сока: фрукты с этикетки как будто выпиваются. Такая же технология применяется и на обычных кружках. Например, температуру напитка можно понять через северное сияние.

Британская студия дизайна P4CK разработала держатель для стаканчиков. Держатель на четыре стакана делается из одного куска картона без использования клея. Разделив же заготовку пополам, можно получить два держателя по два стакана в каждом.

Необычное решение для упаковки для яиц представили турецкие студенты: треугольный тубус с выдвижной системой, который придает эстетичность упаковке и обеспечивает надежное хранение и удобное получение.

А вот для удобрений из Хорватии была разработана компактная упаковка. Во-первых, производитель уменьшил вес упаковки удобрений до 4 кг, ориентируясь на городских садоводов. А чтобы коробки, в которые помещаются мешки с удобрениями, занимали меньше торговой площади, была разработана специальная система, чтобы коробки могли быть уложены друг в друга.

Упаковка для велосипедов не часто радует дизайнерскими решениями. А вот для каждой модели складных велосипедов Shulz была разработана фирменная картонная упаковка с индивидуальным оформлением. Дизайн каждой коробки был создан на основе рисунков, сделанных известной петербургской художницей Алисой Юфой для серии открыток, и был приурочен к выходу российской марки на европейский рынок.

Сеть пиццерий Domino"s Pizza радикально изменила дизайн упаковки своей пиццы. Традиционная коробка была заменена на красную и синюю упаковки, вместе составляющие логотип бренда. Новый дизайн был разработан агентством JKR, которое в ходе исследования обнаружило, что потребители чаще всего делают заказ по спецпредложению, то есть «две пиццы по цене одной». В итоге логотип бренда было решено трансформировать в саму упаковку, с которой к тому же убрали всю лишнюю информацию.

А вот в Москве Domino"s Pizza представила упаковку для пиццы в рамках проекта «Птицерия», которая легко превращается в кормушку для птиц.

« МОЖЕТ ЛИ ПЛАСТМАССА БЫТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ?»

Научно- исследовательский проект

Выполнен учащейся

9б класса МАОУ СОШ № 2

муниципального образования

город Усть-Лабинск

Черсковой

Анастасией Александровной

Научный руководитель:

учитель биологии

МАОУ СОШ № 2

Вечерняя Людмила Ивановна

Усть-Лабинск 2015

Mожет ли пластмасса быть экологически чистой?

1.Аннотация.

Тема применения экологически чистых материалов является весьма актуальной в наши

дни. В работе изложены способы получения экологически чистого пластмасса.

Цели:

Узнать, можно ли создать экологически чистые пластмассы в домашних условиях..

Узнать, как они поведут себя в почве.

Убедиться, что предложенная мною технология, безвредна для экологии окружающей среды

Задачи:

Изготовить пластмасс в домашних условиях

Получить из него изделия в виде пуговиц.

Проверить их действие в почве.

2.План исследований:

Можно ли изготовить экологически чистую пластмассу в домашних условиях?

Гипотеза:

Можно изготовить экологически чистую пластмассу в домашних условиях.

1.Поиск материала о биоразлагаемых пластмассах в интернете и в библиотеке

2.Практическая работа.
3.Наблюдение.
4.Анализ полученных результатов.

Актуальность : .

« Мы стали цивилизацией одноразовой посуды» Жак-Ив Кусто

Более сорока лет назад человечество изобрело пластиковый материал.. В наши дни ежегодно производятся и выбрасываются миллионы тонн изделий из пластика.. И с каждым годом отходы из пластика растут на 20%. Проблема мусора, его утилизации, хранения и переработки стоит чрезвычайно остро... Огромное количество мусора в зонах отдыха человека заставило меня задуматься над вопросом, можно ли создать экологически чистый пластик?

3.Оглавление.

1.Аннотация………………………………….. 1 стр.

2. План исследования………………………..2 стр.

3.Оглавление………………………………….3 стр.

4..Основная часть……………………………...4-9стр.

4.1 Введение

4.2 Осторожно пластмасса!

4.3 Биоразлагаемая пластмасса.

4.4 Применение пластмассы из галалита в производстве.

5. Практическая часть………………………...10-17стр.

6.Заключение ………………………………….18стр.

7.Выводы…………………………………… …19стр.

8. Список литературы…………………………20стр.

9.Приложение…………………………………21-29стр.

4.Основная часть.

4.1 Введение.

Одной из самых серьезных проблем охраны окружающей среды на сегодня является борьба с пластиковыми отходами. Действительно, ежегодно на нашей планете в утиль отправляется 2,5 миллиона тонн пластиковых бутылок на основе такого вещества, как полиэтилентерефталат (ПЭТ). И, что самое главное, до сих пор совершенно непонятно, что делать с такими отходами ведь чудодейственный микроорганизм, который мог бы уничтожить весь этот мусор с выделением тепловой энергии, ученые пока что не могут вывести. Ну, а просто сжигать такой пластик достаточно опасно, поскольку при его горении в атмосферу выделяются чрезвычайно токсичные вещества. Я узнала, что ученые многих стран работают над созданием новых биоразлагаемых пластмасс.
Их основу будут составлять природные материалы, которые при попадании в почву будут превращаться в удобрение для растений. Меня очень заинтересовала данная тема, и я поставила перед собой следующие

Цели:

1.Узнать, можно ли создать экологически чистые пластмассы в домашних условиях..

2. Убедиться, что предложенная мною технология, безвредна для экологии окружающей среды.

Задачи:

1.Получить пластмассу в домашних условиях

2.Изготовить из неге изделия в виде пуговиц. и тарелок

3.Исследовать поведение домашней пластмассы в почве.

4.Провести анализ полученного материала.

4.2 Осторожно пластмасс. Оглянитесь вокруг в своём рабочем кабинете, на кухне или в спальне, пластмасса окружает нас всюду. Упаковка наших продуктов питания, одежда, компьютеры, мобильные телефоны, канцелярские принадлежности и даже игрушки

ребенка - ВСЁ это сделано из пластмассы! В повседневной жизни мы даже не задумываемся, как влияют эти пластмассовые изделия на наше здоровье, здоровье наших детей и состояние окружающей среды.
Некоторые виды пластмасс несут прямую угрозу нашему здоровью. Так при производстве поликарбоната, из которого сделана некоторая наша посуда, используется Бисфенол А, который, согласно исследователям западных учёных, вызывает гормональные нарушения, что в итоге ведёт к ожирению, бесплодию, раннему половому созреванию, значительно увеличивает вероятность развития онкологических заболеваний. На некоторых пластмассовых изделиях можно увидеть треугольник, стенки которого образуют стрелки. В центре такого треугольника размещается цифра. Это обозначение делит все пластмассы на семь групп, чтобы облегчить процесс дальнейшей переработки.
В быту по этому значку можно определить для каких целей можно использовать пластмассовое изделие, а в каких случаях вообще отказаться от использования этого изделия

В бутылки, изготовленные из полиэтилентерефталата, разливают различные прохладительные напитки (соки, воды), подсолнечное масло, кетчупы, майонез, косметические средства.
Достоинства пластмассы: дешевизна, прочность, безопасность.
Недостатки пластмассы: низкие барьерные свойства (в бутылку легко проникают ультрафиолет и кислород; углекислый газ, содержащийся в прохладительных напитках, также относительно легко просачивается сквозь стенки).
Официально считается, что полиэтилентерефталатовые бутылки безопасны для здоровья. Тем не менее, врачи не рекомендуют многократно использовать бутылки, потому что в быту их сложно промыть достаточно чисто, «избавившись» от всех микроорганизмов.

Из полиэтилена высокой плотности изготовляются флаконы для шампуней, косметических и моющих средств, канистры для моторных масел, одноразовая посуда,

контейнеры и ёмкости для пищевых продуктов, контейнеры для заморозки продуктов, игрушки, различные колпачки, крышки для бутылок и флаконов, прочные хозяйственные

сумки, фасовочные пакеты и ящики.
Достоинства пластмассы: дешевизна, безопасность, прочность, лёгкость в переработке, устойчивость к маслам, кислотам, щелочам и прочим агрессивным средам.
Опасность для здоровья и окружающей среды: Не смотря на то, что изделия считаются безопасными для здоровья человека, существует ряд мифов, согласно которым из стенок-тары могут попадать в жидкость гексан и бензол. Пока это только мифы, не имеющие научного подтверждения.

Поливинилхлорид, он же ПВХ, винил применяется для изготовления линолеума, оконных профилей, кромки мебели, упаковки бытовой техники, искусственных кож, плёнки для натяжных потолков, сайдинга, труб, занавесок для душа, папок с металлическими кольцами, обёрток сыра и мяса, бутылок растительного масла, и некоторых игрушек.
Достоинства пластмассы: устойчивость к кислотам, щелочам, растворителям и маслам, бензину, керосину, хороший диэлектрик, не горит.
Недостатки пластмассы: небольшой температурный диапазон эксплуатации от -15°С до +65°С, трудность в переработке, токсичность.
Опасность для здоровья и окружающей среды: Это самый ядовитый и опасный для здоровья вид пластмасс. При сжигании поливинилхлорида образуются высокотоксичные хлорорганические соединения, после 10 лет службы изделия, изготовленные из ПВХ, начинают самостоятельно выделять в окружающую среду токсичные хлорорганические соединения. Самое неприятное то, что для придания большей гибкости поливинилхлорид продолжают использовать при изготовлении детских игрушек. Есть информация, что поливинилхлорид попадает в кровь человека и вызывает гормональные нарушения, приводящие краннему половому созреванию и бесплодию.

Из полиэтилена низкой плотности изготавливаются различные упаковочные материалы, пакеты для супермаркетов, CD, DVD диски
Опасность для здоровья и окружающей среды: официально считается безвредным, не смотря на то что при производстве LDPE используются потенциально опасные для здоровья бутан, бензол и виниловый ацетат.
Из полипропилена изготавливают вёдра, посуду для горячих блюд, одноразовые шприцы, мешки для сахара, контейнеры для заморозки продуктов, крышки для большинства бутылок, маслёнки, упаковка некоторых продуктов питания, в строительстве используется для шумоизоляции. Многие производители бытовой техники используют полипропилен для производства упаковки своей продукции, отказавшись от ядовитого поливинилхлорида.
Достоинства пластмассы: термостойкость (температура плавления 175°С), стоек к износу; более теплостоек, чем полиэтилен.
Недостатки пластмассы: чувствителен к свету и кислороду, быстрее стареет, чем полиэтилен; менее морозостоек, чем полиэтилен.
Опасность для здоровья и окружающей среды: Считается, что полипропилен безопасен для здоровья.
Из полистирола изготавливается одноразовая посуда, контейнеры для пищи, стаканчики для йогурта, детские игрушки, теплоизоляционные плиты, сандвич панели, потолочный багет, потолочная декоративная плитка, упаковочные подносы для продуктов питания в супермаркетах (мясо, различные орешки и т.д.), фасовочные коробки для яиц.
Опасность для здоровья и окружающей среды: Ранее получение полистирола было сопряжено с выделением Трихлорфторметана (фреона), который разрушал озоновой слой Земли. Полистирол получают в результате полимеризации стирола, который является канцерогенном.
В эту группу входят остальные виды пластмасс, поэтому использование их в быту может быть сопряжено с опасностью для Вашего здоровья. Так из

которого изготавливается некоторая посуда для питания и бутылки, при контакте с горячими жидкостями может высвобождать , который может вызвать различные гормональные нарушения в организме человека (раннее половое созревание, ожирение, рак,). Вместе с тем в эту группу могут входить и экологичные виды пластмасс, которые биодеградируют в окружающей среде при участии микроорганизмов.

Мне кажется, что:по возможности следует отказываться от пластмассовой посуды в пользу деревянной, стеклянной, фарфоровой, металл (вместо пластмассовой разделочной доски использовать деревянную, пластиковую бутылку в походе можно заменить металлической флягой).
Некоторые производители уже сейчас выпускают вместо пластиковых бутылок бутылки многократного использования из нержавеющей стали.

4.3Биоразлагаемый пластмасс . Ряд компаний уже начали производить биоразлагаемую пластиковую упаковку из импортируемого сырья.Биоразлагаемая пластмасса – это пластмасса, которая, являясь питательной средой, усваивается микроорганизмами и превращается в такие соединения как СО2, вода и биомасса.компоненты, такие как вода, СО2, биомасса, не загрязняя окружающую среду. Биоразлагаемые пластмассы при их переработке вместе с органическими отходами следуют природному циклу, такому же, как и опавшие листья деревьев. Если же биоразлагаемые пластмассы попадают на современные свалки, то природный цикл, в связи с изолированностью свалки непосредственно от почвы, и, следовательно, от контакта с природ, нарушается. Некоторые биоразлагаемые пластмассы производятся на основе возобновления ресурсов, например, крахмал, который, участвуя в природном цикле («из природы в природу»), оказывает минимальный эффект на окружающую среду и является практически идеальным вариантом «экологически устойчивого» использования ресурсов. Биоразлагаемые пластмассы подвергаются оптимальному распаду только в условиях промышленной обработки органических отходов. В природе этот процесс происходит значительно медленнее. Отходы, оставленные непосредственно на природе, загрязняют окружающую среду и являются вредными для животных как и в случае пластмасс, не подвергающихся биоразложению. действием двух факторов: абиотического («неживого», т.е. ультрафиолетового облучения, воды, тепла) и биотического(«живого», т.е. посредством микроорганизмов, таких как бактерии, грибы, водоросли). На первом этапе происходит расщепление материала на части, которые затем усваиваются микроорганизмами на втором этапе.

4.4 Применение пластмассы из галалита

Еще в советское время существовало производство пуговиц из галалита - особого сорта пластмассы, которая получалась путем смешивания молочного белка казеина и формальдегида. Использовавшиеся технологии позволяли получать материал с самыми разными художественными эффектами, который хорошо обтачивался и шлифовался. Помимо пуговиц для пальто и другой одежды из галалита делали ручки, расчески и рукоятки для тростей и зонтов. Галалитовые пуговицы окрашивались в самые разные цвета. Расцветка могла быть одноцветной, и она получалась очень густой, сочной и равномерной. Многоцветные варианты такой одежной фурнитуры могли имитировать янтарь, мрамор, драгоценные камни, дерево и другие материалы. При обработке галалита определенными химикатами пуговицы становились очень похожими на перламутровые .

4.Практическая часть

1.Изготовление пластмассы.

Технология производства пластмассы в домашних условиях очень простая и несложная, поэтому приготовить галалитовую пластмассу может любой человек, даже далекий от химии. Галалит хорошо обтачивается и шлифуется. В свое время галалит применялся для изготовления перьевых ручек, пуговиц, гребней, ручек, рукояток для зонтов и тростей. Высшие сорта галалита применялись для имитации слоновой кости, янтаря и рога.

Основные составляющие рецепта – молоко и уксус - также найдутся на любой кухне.Для приготовления массы пластика понадобится минимум времени, около 10-15 минут. Она имеет консистенцию водяного сыра и ей можно придать желаемую форму. После этого необходимо оставить для отвердевания примерно на двое суток. Готовое изделие получается вполне прочным. Тонкий лист из такого пластика легко переломить руками, но если уронить на пол, то он, скорее всего, останется целым. Чем больше толщина листа, тем большую нагрузку он выдерживает. Но от сильного удара молотком, естественно, изделие разобьется.

Чтобы приготовить галалит нам понадобятся:

1.Молоко, подойдет обезжиренное.
2)Уксус.

Кроме того, возможно пригодятся:
Вощеная бумага – на ней можно раскатывать и формировать массу
Алюминиевая фольга – чтобы придавать изделиям форму
Скалка–что бы деталь плоские листы

подготовить нужные для этого материалы.

Технология производства

Берем молоко и уксус в пропорции 16:1, то есть где-то чайная ложка уксуса на стакан молока. Один стакан молока даст нам кусок пластика диаметром примерно 5см и толщиной 3мм. Молоко кипятим, регулярно помешивая. Внимательно следим, чтобы оно не пригорало.Молоко закипело – снимаем его с огня и добавляем уксус. Сразу можно заметить появление частиц отделившегося казеина. Перемешиваем где-то полминуты.

Дальше надо не спеша процедить жидкость через марлю, используя две приготовленные чашки. Марля задержит основную часть частиц казеина. Важно переливать жидкость именно из сосуда в сосуд – остатки казеина могут засорить канализацию! Отжимаем марлю, чтобы казеин слипся в один комок, и перекладываем его на вощеную бумагу.

Так как в массе все ещё слишком много жидкости, отжимаем её с помощью бумажных салфеток, осторожно прижимая их к массе. На этом этапе главное не пересушить пластмассу.

Итак, масса готова! Она должна легко раскатываться, не трескаться и не крошиться. От толщины изделия будет зависеть, как уже упоминалось, его прочность и время высыхания. Для сохранения от деформаций желательно придавить пластик грузом на время сушки, подложив лист вощеной бумаги. Более сложные формы изделия предпочтительно зафиксировать с помощью фольги.

Когда все будет готово, пластмассу можно шлифовать и окрашивать. Вот, собственно, и вся технология производства галалитовой пластмассы!

2. Изготовление пуговиц

Наливаю в ковшик половину стакана (120 мл) сливок и подогреваю их до тех пор, пока они не закипят. Снимаю ковшик с огня.

Добавляю в сливки одну чайную ложку (5 мл) уксуса и перемешиваю. Сразу образуются мелкие хлопья творога, плавающие в прозрачной жидкости. Вместо сливок и уксуса можно взять половину стакана кефира – его достаточно лишь немного подогреть.

До образования творога. Ложу сверху два фильтра для кофеварки (можно взять два квадратика марли) и закрепляю круглой резинкой.

Аккуратно выливаю смесь из ковшика на фильтр. Ложкой переношу на фильтр все хлопья творога.

Оставляю творог на 5 минут, чтобы он остыл. Снимаю фильтр с бумаги, сворачиваю его вокруг творога и выжимаю жидкость.

Разворачиваю фильтр. Творог получился плотный, но достаточно мягкий, как раз такой, что из него можно что-то лепить.

На кусочке фольги слепила из творога несколько маленьких пуговиц. Положила их на салфетку и оставила для высыхания. Через 24 часа кусочки творога превратились в твердый желтоватый материал – природный пластмасс.

3. Опыты с пуговицами.

Опыт №1. Поведение пуговиц в почве

Дала пуговицам высохнуть, а затем отложила несколько штук для переноса их в почву.

Вынесла пуговицы и цветочные горшки на улицу.

Насыпала в горшки землю примерно до половины их высоты.

Положила несколько твороженных пуговиц в первый горшок и обычную пуговицу во второй горшок.

Засыпала пуговицы землей. В течение недели каждый день поливала землю в горшках и наблюдала за пуговицами.

Я сравнила сделанные мною пуговицы и обычные пуговицы, закопав их в почву.

Результаты наблюдений за состоянием пуговиц в почве

1день

3 день

5 день

7 день

Пуговица из галалита

изменений нет

изменился цвет

разломилась на 2 части

разломилась на несколько частей

Обычная пуговица

изменений нет

без изменений

без изменений

без изменений

Опыт№2 Механическое воздействие на пуговицы стиральной машины.

В повседневной жизни пуговицы мы используем на одежде. Я решила проверить, как сделанные мной пуговицы поведут себя при стирки.

Я пришила свою пуговицу к ткани и положила в стиральную машину. Стирала в деликатном режиме(30 градусов)

Кол- во стирок

1 стирка

2 стирка

3стирка

4стирка

Изменения пуговиц.

Изменений не наблюдается

Изменений не наблюдается

Изменений не наблюдается

Изменений не наблюдается

Вывод: Пуговицы, изготовленные в домашних условиях, довольно прочные.

14 .

Я понимаю, что пуговицы не так часто попадают в почву, а чаще загрязнение почвы происходит одноразовой посудой после выезда людей на природу. Удобно использовать одноразовую посуду для отдыха на природе, только проблема в том, что окружающая среда засорена подобного рода посудой: не привычно для многих увозить с собой собственный мусор. Некоторые сжигают пластиковую посуду, а это опасно для здоровья. Натуральная посуда в природе будет разлагаться.

Поэтому я решила изготовить одноразовые тарелки из домашнего галалита и проверить их на прочность.

Опыт с тарелками.

Опыт№1Какую температуру жидкости могут выдержать мои тарелки?

В первую тарелку я налила холодную воду, во вторую тарелку воду комнатной температуры, а в третью горячую.

Вывод: Сделанные мной тарелки не отличаются по прочности от обычной одноразовой посуды, они обладают теми же свойствами, если учесть, что и пластиковая посуда от горячей воды плавится.

Опыт №2. Какова прочность тарелок?

Я испытала сою тарелку на прочность, ударив ее о пол. (Она разбилась)

Приложение

Приготовление экопластмассы

1) Молоко, подойдет обезжиренное.
2)Уксус.
3)Две чашки, пластмассовая ложка.
4)Марля и много бумажных салфеток.

Берем молоко и уксус в пропорции 16:1, то есть где-то чайная ложка уксуса на стакан молока. Один стакан молока даст нам кусок пластика диаметром примерно 5см и толщиной 3мм.




Пуговица после 1 стирки



Пуговица после 2 стирки



После 3 стирки



Мои одноразовые тарелки.


Наблюдение на наличие бактерий с помощью механического микроскопа

Новым течением современного предринимательства сегодня стала - социальная и экологическая деятельность, при которой бизнес решает важные вопросы по благоустройству и развитию городов, поиска альтернативных решений в области энергетики и использования ресурсов. Вот несколько интересных зарубежных и отечественных проектов, которые помогают нам взглянуть на бизнес совсем под другим углом.

Micromidas - разлагаемый экологический пластик

На данный момент в мире перерабатывается лишь около 10% пластика. Наиболее сознательные пытаются сортировать и по возможности использовать изделия из пластика как можно реже. Сообразительные предприниматели находят более прогрессивные решения.


Micromidas - калифорнийская компания, которая изобрела альтернативу обычному пластику - их пластик производится из недорогих и пригодных для переработки материалов (использованной бумаги, остатков сельскохозяйственной продукции и древесины), а следовательно и разлагается намного быстрее обычного. Джона Биссела, соучредителя Micromidas, в прошлом году внесли в список Форбс «30 до 30», как самый яркий предпринимательский талант мира.

Кроме того, Micromidas изобрели формулу, как с помощью бактерий превратить отходы из сточных вод на полноценный пластик, который полностью разлагается в течение всего года. Таким образом Micromidas сразу решают 2 проблемы:
1. Предупреждают засорение планеты
2. Помогают очистить канализационные воды, преобразуя человеческие отходы и превращая их в полезный для человечества материал.

К тому же технология, которую они используют, значительно дешевле: нефть, из которой изготавливается обычный пластик, нужно качать, а это довольно затратный процесс в финансовом и ресурсном плане. В то же время отходы сточных вод - более доступный материал.

Интерес к новым, экологичным материалам, усилившийся в последние десятилетия, ожидаемо имел последствия также и в области пластмасс и синтетических смол. Концепция создания материалов из натуральных материалов биологического происхождения прочно заняло умы изобретателей в этой сфере.

Упаковка XXI века

Следует уточнить, что широко употребляемый термин «биопластики» не является характеристичным определением одной группы веществ и может относиться к полимерам различного происхождения.

Так, следует разделять биоосновные (bio-based) и биоразлагаемые (biodegradable) пластики. Если первый предполагает получение мономера из природного сырья, а затем полимеризацию мономера в обычные пластики (ПЭ, ПА, ПЭТ и др.), то для вторых ключевой аспект - это возможность быстрого разложения пластика в естественной среде в течение короткого времени.

Пример: Из биологического сырья получен этиловый спирт, из которого произведен этилен. При полимеризации этилена получен полиэтилен (ПЭ). Такой ПЭ можно отнести к биоосновным (поскольку он был ппроизведен из естественного сырья), но при этом продукт никак не отличим от ПЭ, полученного из нефтяного сырья.

В то же время полибутилсукцинат (PBS), являющийся биоразлагаемым пластиком, может быть получен из н-бутана, являющийся продуктом C 4 -фракции.

По данным Европейского института биопластиков (рис. 1), мировые мощности по производству биопластиков составляют 4,16 млн т, что в сравнении с рынком обычных пластиков составляет менее 1%. Только 12% от этих мощностей составляют мощности производства непосредственно биоразлагаемых пластиков.

Рис. 1. Мировые мощности производства биопластиков

В структуре потребления биоразлагаемых пластиков (рис. 2) в мире до 75% занимает упаковка. Другими секторами потребления являются: общественное питание и фастфуд - до 9%, волокна и нити - 4%, медицина - 4% и агрохимия - 2%.

Рис. 3. Структура потребления биоразлагаемых пластиков

Столь большое значение упаковки в секторе можно объяснить самой идеей биоразлагаемых пластиков: снизить нагрузку на экосистему со стороны использованных упаковочных материалов, которые составляют значительную часть от массы бытовых отходов.

В отличие от абсолютного большинства пластмасс биоразлагаемые полимеры могут расщепляться в условиях окружающей среды с помощью микроорганизмов, таких как бактерии или грибки. Полимер, как правило, считается биоразлагаемым, если вся его масса разлагается в почве или воде за период в шесть месяцев. Во многих случаях продуктами распада являются углекислый газ и вода.

Полимеры, поддающиеся биологическому разложению, были разработаны несколько десятилетий назад, но их полномасштабное коммерческое применение разворачивалось очень медленно. Это происходило оттого, что они, в целом, были более затратными и имели менее устойчивые физические свойства, чем у традиционных пластмасс. Кроме того, не существовало достаточных стимулов для производителей изделий из пластмасс для того, чтобы включать биоразлагаемые материалы в свою продукцию.

Так, хорошо известный советскому потребителю биополимер на основе вискозы - целлофан - в полной мере отвечал концепции экологически чистых материалов, быстроразлагающихся в природе, но был быстро вытеснен БОПП-пленками и пленками из ПЭ и лавсана за счет их лучших механических характеристик и химической стойкости. Теперь их, в свою очередь, будет вытеснять новое поколение биоразлагаемых полимеров.

На развитие биоразлагаемых пластиков оказали существенное влияние два фактора:

1. Законодательное ограничение использования упаковки из «обычных» пластиков в ряде стран по ряду причин.
2. Развитие технологий, позволяющих снизить производственные издержки и улучшить их механические свойства

Рынок

Мировое потребление биоразлагаемых пластиков развивается высокими темпами (рис. 3). Среднегодовой рост составляет 27%. В период с 2012 по 2016 г. потребление выросло в 2,7 раза. Темпы роста потребления превысили темпы, предсказанные ранее рядом экспертов.

Рис. 3. Мировое потребление биоразлагаемых пластиков, тыс. т

Контейнеры, пленки и пеноматериалы, изготовленные из биоразлагаемых полимеров, используются для упаковки мяса, молочных продуктов, выпечки и пр. Другим наиболее распространенным применением являются одноразовые бутылки и стаканчики для воды, молока, соков и прочих напитков, тарелки, миски и поддоны. Еще одним рынком сбыта для таких материалов является производство мешков для сбора и компостирования пищевых отходов, а также пакетов для супермаркетов. Развивающимся применением этих полимеров является рынок сельскохозяйственных пленок.

В структуре биоразлагаемых пластиков (рис. 4) наибольшее (до 43%) место занимает полилактид (polylactic acid, PLA), являясь наиболее типичным и распространенным биопластиком, схожим по свойствам с АБС-пластиками, полиэтиленом и полистиролом. Другим распространенным биоразлагаемым пластиком в этом ряду является полибутилсукцинат (PBS), аналог полипропилена, полибутиратадипинтерефталат (PBAT) - 18%, полигидроксибутират (PHB), другие полигидроксиалконаты - 11%.

Рис. 4. Структура и соотношение биоразлагаемых пластиков

Крупнейшими компаниями-производителями биоразлагаемых пластиков являются в США: NatureWorks, в Европе - BASF, Novamont, в Японии Mitsubishi Chemicals.

В большой степени развитию биоразлагаемых пластмасс способствуют законодательные ограничения использования упаковки из обычных пластиков в ряде стран (см. табл.).

Таблица. Законодательные ограничения использования упаковки из обычных пластиков

Существует принципиальная возможность получения продуктов высокого передела из природного сырья. Так, из древесной щепы, себестоимость которой составляет не более 40 долл. за 1 т, возможно получение ряда продуктов, среди которых, помимо ксилозы и лигнина, есть глюкоза, являющаяся сырьем для продуктов более высокого передела, среди которых, в свою очередь, этиловый спирт, полигидроксобутират (PHB), полигидроксилалконаты (PHA). Продуктом молочнокислого брожения глюкозы является молочная кислота (основным применением молочной кислоты в мире является пищевая промышленность: консервант и пищевая добавка Е270. В 2016 г. средняя цена в России составила 1 851 долл./т.), при полимеризации которой, например, по технологии компании Sulzer Chemtech Uhde Inventa-Fischer, получают полилактид (PLA). Среднеимпортная цена полилактида (PLA) (код ТН ВЭД 3907700000) по результатам 2016 г. составила 9 500 долл./т. Разница в этих значениях - 40 долл. и 9 500 долл. за 1 т составляет коммерческий потенциал производства биоразлагаемых пластиков на основе полилактида.

Рынок PLA

Мировое потребление полилактида растет с каждым годом в среднем на 20%. В 2012-2016 гг. его потребление выросло с 360,8 до 1 216,3 тыс. т/год.

В России потребление реализуется только импортными поставками PLA. В 2016 г. импорт PLA в Россию составил 261,5 т, что составляет менее 0,003% от мирового потребления этого продукта. Столь малая доля российского потребления полилактида объясняется как отсутствием законодательных инициатив со стороны государства (в сегменте упаковки), так и отсутствием высокотехнологичных производств, которые могли бы обеспечить спрос на PLA. Есть сообщения (https://sdelanounas.ru/blogs/93795/), что PLA для медицинских целей производится в АО «ВНИИСВ», г. Тверь, однако нет информации, что производство имеет коммерческое значение.

Значимым моментом в технологии производства PLA и изделий из него является наличие стериоизомеров у молекулы молочной кислоты (рис. 5). Молекула молочной кислоты и ее полимера может существовать в двух вариантах (L и D), которые являются зеркальным отображением друг друга. 100% L-PLA имеет кристаллическую структуру, четкую температуру плавления и определенные свойства, в то время как смесь изомеров имеет аморфную стеклообразную структуру. Варьируя соотношения изомеров, можно добиваться широкого ряда свойств у продуктов в зависимости от назначения.

Рис. 5. Оптические изомеры молочной кислоты и свойства полилактида

Полибутилсукцинат (PBS)

Следующим наиболее важным биоразлагаемым пластиком является полибутилсукцинат, являющийся продуктом поликонденсации янтарной кислоты и 1,4-бутандиола (оба производные н-бутана). Этот биоразлагаемый пластик может быть произведен как из биологического сырья, так и из нефтепродуктов. Мировое потребление PBS достигло 456,5 тыс. т в 2016 г.

Рис. 6. Схема получения PBS

PBS применяется для производства упаковки, пленки, посуды и медицинских изделий. Другими его названиями являются: Bionolle, GsPLA и др.

Полибутиратадипинтерефталат (PBAT)

Для материалов биоразлагаемой обертки применяется полибутиратадипинтерефталат (PBAT):

Является статистическим сополимером на основе адипиновой кислоты, 1,4-бутандиола и диметилфталата. По своим свойствам схож с полиэтиленом низкой плотности. Также известен под торговыми марками: Ecoflex, Wango, Ecoworld и др.

Рис. 7. Мировое потребление PBAT

Полигидроксиалконаты (PHA)

В широком смысле все указанные выше продукты относятся к классу полигидроксиалконатов с общей формулой:

В узком смысле под PHA понимаются продукты с другими заместителями. Широкий круг таких соединений служит для определенных задач.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

• Мировое потребление биоразлагаемых пластиков достигло в 2016 г. 2,315 млн т., до 75% этого объема приходится на упаковку.
• Основными драйверами роста потребления биоразлагаемых пластиков являются законодательные запреты в ряде стран по использованию обычных пластиков в упаковке и спрос со стороны развивающихся высокотехнологичных производств (медицина, косметология и др.).
• Наиболее важным среди биоразлагаемых пластиков является PLA . В 2016 г его потребление составило 1,216 млн. т. На долю России из этого числа приходится менее 0,003%. Цена PLA в России в 2016 г. составила 9500 долл./т.
• Получение PLA , PBS и других биоразлагаемых пластиков возможно как из биологического сырья, так и из продуктов нефтепереработки.