Морські водорості найближчим часом, мабуть, стануть поширеним матеріалом виготовлення різних упаковок. Цієї весни новий матеріал «агаровий пластик», розроблений японською компанією AMAM, виграв щорічний конкурс Lexus Design Award 2016, що проводиться у Мілані. Він розроблений з екологічно чистого пластику, виготовленого з морських водоростей. Експерименти показали, що «агаровий пластик» може бути м'яким, і твердим. Завдяки цим особливостям новий матеріал зможе замінити і пінопласт, і повітряно-бульбашкову плівку. Упаковка розкладається природним шляхом, водночас виконуючи роль добрива для ґрунту.

До речі, в Ісландії вже була спроба розробити пляшки з водоростей, що саморозкладаються, матеріалом для яких послужили червоні водорості. Поки в такій пляшці знаходиться рідина, вона зберігає свою форму. Залишившись без води, пляшка висихає, деформується та розкладається без екологічної шкоди. Правда на ісландському фестивалі дизайну DesignMarch, на якому була представлена ​​новинка, її автор зізнався, що вода в такій пляшці все ж таки має деякий присмак.

Поряд з екологічною упаковкою, людство намагається винайти і все більш технологічне впакування. Американський стартап Kuvée розробив електронну пляшку для вина, яка дозволяє вберегти алкогольний напійвід згубного впливу кисню та сонячного світла, зберігши властивості вина протягом місяця після розтину. «Розумна» пляшка обладнана сенсорним екраном та модулем Wi-Fi, а вино зберігається у герметичній алюмінієвій ємності об'ємом 0,75 літра. На дисплей виводиться залишок вина в одноразовій ємності, марка напою, сорти винограду, з яких воно зроблено і навіть рекомендації щодо закусок. Завдяки бездротовому зв'язку поповнити запаси вина можна прямо з екрана на пляшці, оформивши замовлення на доставку нової партії.

Компанія PepsiCo в рамках Міланського тижня дизайну оформила інтерактивний простір Mix It Up, а також представила серію алюмінієвих пляшок під назвою The Prestige Bottles. Свій індивідуальний колір та абстрактний патерн отримали напої Pepsi Max, Pepsi та Pepsi Diet. Мінімалістичний дизайн, створений Каримом Рашидом, був представлений на футуристичному подіумі. А нещодавно компанія представила нове впакування для Pepsi Light у вигляді гантелі. Упаковка з кількох таких пляшок є стійкою для гантелей.

На відміну від «розумної» упаковки, інтерактивність вже стала потужною конкурентною перевагою. Агентство з Єревану розробило прості, але динамічні стаканчики для соку: фрукти з етикетки начебто випиваються. Така сама технологія застосовується і на звичайних гуртках. Наприклад, температуру напою можна зрозуміти через північне сяйво.

Британська студія дизайну P4CK розробила утримувач для стаканчиків. Тримач на чотири склянки виготовляється з одного шматка картону без використання клею. Розділивши ж заготівлю навпіл, можна отримати два тримачі по дві склянки в кожному.

Незвичайне рішення для упаковки для яєць представили турецькі студенти: трикутний тубус із висувною системою, який надає естетичність упаковці та забезпечує надійне зберігання та зручне отримання.

А ось для добрив із Хорватії було розроблено компактне пакування. По-перше, виробник зменшив вагу упаковки добрив до 4 кг, орієнтуючись на міських садівників. А щоб коробки, в які поміщаються мішки з добривами, займали менше торгової площі, була розроблена спеціальна система, щоб коробки могли бути покладені одна в одну.

Упаковка для велосипедів не часто радує дизайнерськими рішеннями. А ось для кожної моделі складаних велосипедів Shulz було розроблено фірмове картонне пакування з індивідуальним оформленням. Дизайн кожної коробки був створений на основі малюнків, зроблених відомою петербурзькою художницею Алісою Юфою для серії листівок, і був присвячений виходу російської марки на європейський ринок.

Мережа піцерій Domino"s Pizza радикально змінила дизайн упаковки своєї піци. Традиційна коробка була замінена на червону та синю упаковки, що разом складають логотип бренду. Новий дизайн був розроблений агентством JKR, яке в ході дослідження виявило, що споживачі найчастіше роблять замовлення за спецпропозицією, тобто "дві піци за ціною однієї". У результаті логотип бренду було вирішено трансформувати в саму упаковку, з якої прибрали всю зайву інформацію.

А ось у Москві Domino's Pizza представила упаковку для піци в рамках проекту «Птицерія», яка легко перетворюється на годівницю для птахів.

« ЧИ МОЖЕ ПЛАСТМАСУ БУТИ ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТОЮ?»

Науково-досліднийпроект

Виконаний учні

9б класу МАОУ ЗОШ№ 2

муніципальної освіти

місто Усть-Лабінськ

Черсковий

Анастасією Олександрівною

Науковий керівник:

вчитель біології

МАОУ ЗОШ№ 2

Вечірня Людмила Іванівна

Усть-Лабінськ 2015

Чи може пластмаса бути екологічно чистою?

1. Анотація.

Тема застосування екологічно чистих матеріалів є дуже актуальною в наші дні.

дні. У роботі викладено способи одержання екологічно чистого пластмасу.

Цілі:

Дізнатися, чи можна створити екологічно чисті пластмаси в домашніх умовах.

Дізнатися, як вони поведуться в грунті.

Переконатись, що запропонована мною технологія нешкідлива для екології довкілля

Завдання:

Виготовити пластмас у домашніх умовах

Отримати з нього вироби у вигляді ґудзиків.

Перевірити їх дію у ґрунті.

2.План досліджень:

Чи можна виготовити екологічно чисту пластмасу в домашніх умовах?

Гіпотеза:

Можна виготовити екологічно чисту пластмасу в домашніх умовах.

1.Пошук матеріалу про біорозкладаються пластмаси в інтернеті та в бібліотеці

2.Практична робота.
3.Спостереження.
4.Аналіз отриманих результатів.

Актуальність: .

«Ми стали цивілізацією одноразового посуду» Жак-Ів Кусто

Понад сорок років тому людство винайшло пластиковий матеріал. У наші дні щорічно виробляються і викидаються мільйони тонн виробів із пластику. І з кожним роком відходи із пластику зростають на 20%. Проблема сміття, його утилізації, зберігання та переробки стоїть надзвичайно гостро. Велика кількістьсміття в зонах відпочинку людини змусило мене замислитися над питанням, чи можна створити екологічно чистий пластик?

3. Зміст.

1.Інструкція………………………………….. 1 стор.

2. План дослідження………………………..2 стор.

3.Зміст………………………………….3 стор.

4.. Основна часть……………………………...4-9стр.

4.1 Вступ

4.2 Обережно пластмаса!

4.3 Біорозкладається пластмаса.

4.4 Застосування пластмаси з галаліту у виробництві.

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

6.Укладання ………………………………….18стр.

7.Выводы…………………………………… …19стр.

8. Список літератури…………………………20стор.

9.Додаток…………………………………21-29стр.

4. Основна частина.

4.1 Запровадження.

Однією із найсерйозніших проблем охорони навколишнього середовища на сьогодні є боротьба із пластиковими відходами. Справді, щороку на нашій планеті в брухт вирушає 2,5 мільйона тонн пластикових пляшокна основі такої речовини, як поліетилентерефталат (ПЕТ). І, що найголовніше, досі абсолютно незрозуміло, що робити з такими відходами адже чудодійний мікроорганізм, який міг би знищити все це сміття з виділенням теплової енергії, вчені поки що не можуть вивести. Ну а просто спалювати такий пластик досить небезпечно, оскільки при його горінні в атмосферу виділяються надзвичайно токсичні речовини. Я дізналася, що вчені багатьох країн працюють над створенням нових біорозкладних пластмас.
Їх основу складатимуть природні матеріали, які при попаданні в ґрунт перетворюватимуться на добриво для рослин. Мене дуже зацікавила дана тема, і я поставила перед собою наступні

Цілі:

1.Дізнатися, чи можна створити екологічно чисті пластмаси в домашніх умовах.

2. Переконатись, що запропонована мною технологія нешкідлива для екології навколишнього середовища.

Завдання:

1.Отримати пластмасу в домашніх умовах

2.Виготовити з його виробу у вигляді гудзиків. та тарілок

3.Дослідити поведінку домашньої пластмаси у ґрунті.

4. Провести аналіз отриманого матеріалу.

4.2 Обережно пластмас. Огляньтеся навколо у своєму робочому кабінеті, на кухні чи спальні, пластмаса оточує нас всюди. Упаковка наших продуктів харчування, одяг, комп'ютери, мобільні телефони, канцелярське приладдя і навіть іграшки

дитини - ВСЕ це зроблено із пластмаси! У повсякденному життіми навіть не замислюємося, як ці пластмасові вироби впливають на наше здоров'я, здоров'я наших дітей та стан навколишнього середовища.
Деякі види пластмас несуть пряму загрозу здоров'ю. Так при виробництві полікарбонату, з якого виготовлено деякий наш посуд, використовується Бісфенол А, який, згідно з дослідниками західних вчених, викликає гормональні порушення, що в результаті веде до ожиріння, безпліддя, раннього статевого дозрівання, значно збільшує ймовірність розвитку онкологічних захворювань. На деяких пластмасових виробах можна побачити трикутник, стінки якого утворюють стрілки. У центрі такого трикутника розміщується цифра. Це позначення поділяє всі пластмаси на сім груп, щоб полегшити процес подальшої переробки.
У побуті за цим значком можна визначити для яких цілей можна використовувати пластмасовий виріб, а в яких випадках взагалі відмовитися від використання цього виробу

У пляшки, виготовлені з поліетилентерефталату, розливають різні прохолодні напої (соки, води), соняшникова олія, кетчупи, майонез, косметичні засоби
Переваги пластмаси: дешевизна, міцність, безпека.
Недоліки пластмаси: низькі бар'єрні властивості (у пляшку легко проникають ультрафіолет та кисень; вуглекислий газ, що міститься в прохолодних напоях, також відносно легко просочується крізь стінки).
Офіційно вважається, що поліетилентерефталатові пляшки є безпечними для здоров'я. Тим не менш, лікарі не рекомендують багаторазово використовувати пляшки, тому що в побуті їх складно промити досить чисто, «позбавившись» всіх мікроорганізмів.

З поліетилену високої щільності виготовляються флакони для шампунів, косметичних та миючих засобів, каністри для моторних масел, одноразовий посуд,

контейнери та ємності для харчових продуктів, контейнери для заморозки продуктів, іграшки, різні ковпачки, кришки для пляшок та флаконів, міцні господарські

сумки, фасувальні пакети та ящики.
Переваги пластмаси: дешевизна, безпека, міцність, легкість у переробці, стійкість до олій, кислот, лугів та інших агресивних середовищ.
Небезпека для здоров'я та навколишнього середовища: Незважаючи на те, що вироби вважаються безпечними для здоров'я людини, існує низка міфів, згідно з якими зі стінок-тари можуть потрапляти в рідину гексан та бензол. Поки що це лише міфи, які не мають наукового підтвердження.

Полівінілхлорид, він ПВХ, вініл застосовується для виготовлення лінолеуму, віконних профілів, кромки меблів, упаковки. побутової техніки, штучних шкір, плівки для натяжних стель, сайдинга, труб, фіранок для душу, папок з металевими кільцями, обгорток сиру та м'яса, пляшок рослинної олії, та деяких іграшок.
Переваги пластмаси: стійкість до кислот, лугів, розчинників та олій, бензину, гасу, хороший діелектрик, не горить.
Недоліки пластмаси: невеликий температурний діапазон експлуатації від -15 ° С до +65 ° С, складність у переробці, токсичність.
Небезпека для здоров'я та навколишнього середовища: Ценайотруйніший і найнебезпечніший для здоров'я подання пластмас. При спалюванні полівінілхлориду утворюються високотоксичні хлорорганічні сполуки, після 10 років служби вироби, виготовлені з ПВХ, починають самостійно виділяти в довкілля токсичні хлорорганічні сполуки. Найнеприємніше те, що для надання більшої гнучкості полівінілхлорид продовжують використовувати при виготовленні дитячих іграшок. Є інформація, що полівінілхлорид потрапляє в кров людини і викликає гормональні порушення, що призводять до статевого дозрівання і безпліддя.

З поліетилену низької щільності виготовляються різні пакувальні матеріали, пакети для супермаркетів, CD, DVD диски
Небезпека для здоров'я та навколишнього середовища: офіційно вважається нешкідливим, незважаючи на те, що при виробництві LDPE використовуються потенційно небезпечні для здоров'я бутан, бензол і вініловий ацетат.
З поліпропілену виготовляють відра, посуд для гарячих страв, одноразові шприци, мішки для цукру, контейнери для заморожування продуктів, кришки для більшості пляшок, маслянки, пакування деяких продуктів харчування, у будівництві використовується для шумоізоляції. Багато виробників побутової техніки використовують поліпропілен для упаковки своєї продукції, відмовившись від отруйного полівінілхлориду.
Переваги пластмаси: термостійкість (температура плавлення 175 ° С), стійок до зносу; більш теплостійкий, ніж поліетилен.
Недоліки пластмаси: чутливий до світла та кисню, швидше старіє, ніж поліетилен; менш морозостійкий, ніж поліетилен.
Небезпека для здоров'я та навколишнього середовища: Вважається, що поліпропілен є безпечним для здоров'я.
З полістиролу виготовляється одноразовий посуд, контейнери для їжі, стаканчики для йогурту, дитячі іграшки, теплоізоляційні плити, сандвіч панелі, стельовий багет, декоративна стельова плитка, пакувальні підноси для продуктів харчування в супермаркетах (м'ясо, різні горішки і т.д.). коробки для яєць.
Небезпека для здоров'я та навколишнього середовища: Раніше отримання полістиролу було пов'язане з виділенням трихлорфторметану (фреону), який руйнував озоновий шар Землі. Полістирол одержують в результаті полімеризації стиролу, який є канцерогенним.
До цієї групи входять решта видів пластмас, тому використання їх у побуті може бути пов'язане з небезпекою для Вашого здоров'я. Так з

якого виготовляється деякий посуд для харчування та пляшки, при контакті з гарячими рідинами може вивільняти , який може викликати різні гормональні порушення в організмі людини (раннє статеве дозрівання, ожиріння, рак). Водночас до цієї групи можуть входити й екологічні види пластмас, які біодеградують у навколишньому середовищі за участю мікроорганізмів.

Мені здається, що: по можливості слід відмовлятися від пластмасового посуду на користь дерев'яного, скляного, фарфорового, металу (замість пластмасової обробної дошки використовувати дерев'яну, пластикову пляшку в поході можна замінити металевою флягою).
Деякі виробники вже зараз випускають замість пластикових пляшок пляшки багаторазового використання із нержавіючої сталі.

4.3Біорозкладний пластмас . Ряд компаній вже почали виробляти біорозкладану пластикову упаковку з імпортованої сировини. Біорозкладна пластмаса - це пластмаса, яка, будучи живильним середовищем, засвоюється мікроорганізмами і перетворюється на такі сполуки як СО2, вода і біомаса.компоненти, такі як вода, СО2, біомаса навколишнє середовище. Біорозкладаються пластмаси при їх переробці разом з органічними відходами слідують природному циклу, такому ж, як і опале листя дерев. Якщо ж біорозкладаються пластмаси потрапляють на сучасні звалища, то природний цикл, у зв'язку з ізольованістю звалища безпосередньо від ґрунту, і, отже, від контакту з природою, порушується. Деякі біорозкладаються пластмаси виробляються на основі відновлення ресурсів, наприклад, крохмаль, який, беручи участь у природному циклі («з природи в природу»), має мінімальний ефект на навколишнє середовище і є практично ідеальним варіантом «екологічно стійкого» використання ресурсів. Біорозкладаються пластмаси піддаються оптимальному розпаду тільки в умовах промислової обробки органічних відходів. У природі цей процес відбувається значно повільніше. Відходи, залишені безпосередньо на природі, забруднюють навколишнє середовище і є шкідливими для тварин як і у разі пластмас, що не піддаються біорозкладу. дією двох факторів: абіотичного («неживого», тобто ультрафіолетового опромінення, води, тепла) та біотичного («живого», тобто за допомогою мікроорганізмів, таких як бактерії, гриби, водорості). На першому етапі відбувається розщеплення матеріалу на частини, які потім засвоюються мікроорганізмами другого етапу.

4.4 Застосування пластмаси з галаліту

Ще за радянських часів існувало виробництво ґудзиків із галаліту – особливого сорту пластмаси, яка виходила шляхом змішування молочного білка казеїну та формальдегіду. Технології, що використовувалися, дозволяли отримувати матеріал з різними художніми ефектами, який добре обточувався і шліфувався. Крім ґудзиків для пальта та іншого одягу з галаліту робили ручки, гребінці та рукоятки для тростин та парасольок. Галалітові гудзикифарбувалисяу самі різні кольори. Забарвлення могло бути одноколірним, і воно виходило дуже густим, соковитим і рівномірним. Багатобарвні варіанти такої фурнітури могли імітувати бурштин, мармур, дорогоцінне каміння, дерево та інші матеріали. При обробці галаліту певними хімікатами гудзики ставали дуже схожими на перламутрові..

4.Практична частина

1.Виготовлення пластмаси.

Технологія виробництва пластмаси в домашніх умовах дуже проста і нескладна, тому приготувати галалітову пластмасу може будь-яка людина, навіть далека від хімії. Галаліт добре обточується та шліфується. Свого часу галаліт застосовувався для виготовлення пір'яних ручок, гудзиків, гребенів, ручок, рукояток для парасольок та тростини. Вищі сорти галаліту застосовувалися для імітації слонової кістки, бурштину та роги.

Основні складові рецепту – молоко та оцет - також знайдуться на будь-якій кухні. Для приготування маси пластику знадобиться мінімум часу близько 10-15 хвилин. Вона має консистенцію водяного сиру і їй можна надати бажаної форми. Після цього необхідно залишити для затвердіння приблизно дві доби. Готовий виріб виходить цілком міцним. Тонкий лист із такого пластику легко переламати руками, але якщо впустити на підлогу, то він, швидше за все, залишиться цілим. Чим більша товщина листа, тим більше навантаження він витримує. Але від сильного удару молотком, звичайно, виріб розіб'ється.

Щоб приготувати галаліт нам знадобляться:

1.Молоко, підійде знежирене.
2) Оцет.

Крім того, можливо знадобляться:
Вощений папір – на ньому можна розкачувати та формувати масу
Алюмінієва фольга – щоб надавати виробам форму
Скалка-що б деталь плоскі листи

підготувати необхідні матеріали.

Технологія виробництва

Беремо молоко та оцет у пропорції 16:1, тобто десь чайна ложка оцту на склянку молока. Одна склянка молока дасть нам шматок пластику діаметром приблизно 5см і завтовшки 3мм. Молоко кип'ятимо, регулярно помішуючи. Молоко закипіло - знімаємо його з вогню і додаємо оцет. Відразу можна помітити появу частинок казеїну, що відокремився. Перемішуємо десь півхвилини.

Далі треба не поспішаючи процідити рідину через марлю, використовуючи дві чашки. Марля затримає основну частину частинок казеїну. Важливо переливати рідину саме з посудини в посудину - залишки казеїну можуть засмічити каналізацію! Віджимаємо марлю, щоб казеїн злипся в одну грудку, і перекладаємо його на вощений папір.

Так як у масі все ще занадто багато рідини, віджимаємо її за допомогою паперових серветок, обережно притискаючи їх до маси. На цьому етапі головне не пересушити пластмасу.

Отже, маса готова! Вона повинна легко розкочуватися, не тріскати і не кришитися. Від товщини виробу залежатиме, як уже згадувалося, його міцність та час висихання. Для збереження від деформацій бажано придавити пластик вантажем на час сушіння, підклавши лист вощеного паперу. Більш складні форми виробу переважно зафіксувати фольги.

Коли все буде готове, пластмасу можна шліфувати та фарбувати. Ось, власне, і вся технологія виробництва галалітової пластмаси!

2. Виготовлення гудзиків

Наливаю в ковшок половину склянки (120 мл) вершків і підігріваю їх доти, доки вони не закиплять. Знімаю ковш з вогню.

Додаю до вершків одну чайну ложку (5 мл) оцту і перемішую. Відразу утворюються дрібні пластівці сиру, що плавають у прозорій рідині. Замість вершків та оцту можна взяти половину склянки кефіру – його достатньо лише трохи підігріти.

До утворення сиру. Ляжу зверху два фільтри для кавоварки (можна взяти два квадратики марлі) і закріплюю круглою гумкою.

Акуратно виливаю суміш із ковшика на фільтр. Ложкою переношу на фільтр усі пластівці сиру.

Залишаю сир на 5 хвилин, щоб він охолонув. Знімаю фільтр із паперу, згортаю його навколо сиру та вичавлюю рідину.

Розгортаю фільтр. Сир вийшов щільний, але досить м'який, саме такий, що з нього можна щось ліпити.

На шматочку фольги зліпила з сиру кілька маленьких гудзиків. Поклала їх на серветку та залишила для висихання. Через 24 години шматочки сиру перетворилися на твердий жовтий матеріал – природний пластмас.

3. Досліди з гудзиками.

Досвід №1. Поведінка гудзиків у ґрунті

Дала ґудзикам висохнути, а потім відклала кілька штук для перенесення їх у ґрунт.

Винесла гудзики та квіткові горщики на вулицю.

Насипала в горщики землю приблизно до половини їхньої висоти.

Поклала кілька сирних гудзиків у перший горщик і звичайний гудзик у другий горщик.

Засипала гудзики землею. Протягом тижня щодня поливала землю у горщиках та спостерігала за гудзиками.

Я порівняла зроблені мною гудзики та звичайні гудзики, закопавши їх у ґрунт.

Результати спостережень за станом ґудзиків у ґрунті

1 день

3 день

5 день

7 день

Ґудзик із галаліту

змін немає

змінився колір

розламалася на 2 частини

розламалася на кілька частин

Звичайний гудзик

змін немає

без змін

без змін

без змін

Досвід №2 Механічне вплив на гудзики пральної машини.

У повсякденному житті ґудзики ми використовуємо на одязі. Я вирішила перевірити, як зроблені мною гудзики поведуться при пранні.

Я пришила свій гудзик до тканини і поклала в пральну машину. Прала у делікатному режимі(30 градусів)

Кількість прань

1 прання

2 прання

3прання

4прання

Зміни гудзиків.

Змін не спостерігається

Змін не спостерігається

Змін не спостерігається

Змін не спостерігається

Висновок: Ґудзики, виготовлені в домашніх умовах, досить міцні.

14 .

Я розумію, що гудзики не так часто потрапляють у ґрунт, а частіше забруднення ґрунту відбувається одноразовим посудом після виїзду людей на природу. Зручно використовувати одноразовий посуд для відпочинку на природі, тільки проблема в тому, що навколишнє середовище засмічено подібним посудом: не звично для багатьох відвозити з собою власне сміття. Дехто спалює пластиковий посуд, а це небезпечно для здоров'я. Натуральний посуд у природі розкладатиметься.

Тому я вирішила виготовити одноразові тарілки із домашнього галаліту та перевірити їх на міцність.

Досвід із тарілками.

Досвід №1 Яку температуру рідини можуть витримати мої тарілки?

У першу тарілку я налила холодну водуу другу тарілку воду кімнатної температури, а в третю гарячу.

Висновок: Зроблені мною тарілки не відрізняються по міцності від звичайного одноразового посуду, вони мають ті ж властивості, якщо врахувати, що і пластиковий посуд від гарячої водиплавиться.

Досвід №2. Яка міцність тарілок?

Я випробувала сою тарілку на міцність, вдаривши її об підлогу. (Вона розбилася)

додаток

Приготування екопластмаси

1) Молоко, підійде знежирене.
2) Оцет.
3) Дві чашки, пластмасова ложка.
4) Марля і багато паперових серветок.

Беремо молоко та оцет у пропорції 16:1, тобто десь чайна ложка оцту на склянку молока. Одна склянка молока дасть нам шматок пластику діаметром приблизно 5см і завтовшки 3мм.




Гудзик після 1 прання



Гудзик після 2 прання



Після 3 прання



Мої одноразові тарілки.


Спостереження на наявність бактерій за допомогою механічного мікроскопа

Новим перебігом сучасного запобігання сьогодні стала - соціальна та екологічна діяльність, при якій бізнес вирішує важливі питанняз благоустрою та розвитку міст, пошуку альтернативних рішень у галузі енергетики та використання ресурсів. Ось кілька цікавих зарубіжних та вітчизняних проектів, які допомагають нам поглянути на бізнес зовсім під іншим кутом.

Micromidas - екологічний пластик, що розкладається.

На даний момент у світі переробляється лише близько 10% пластику. Найбільш свідомі намагаються сортувати та по можливості використовувати вироби із пластику якомога рідше. Кмітливі підприємці знаходять прогресивніші рішення.


Micromidas - каліфорнійська компанія, яка винайшла альтернативу звичайному пластику - їхній пластик виробляється з недорогих і придатних для переробки матеріалів (використаного паперу, залишків сільськогосподарської продукції та деревини), а отже і розкладається набагато швидше, ніж звичайно. Джона Біссела, співзасновника Micromidas, минулого року внесли до списку Форбс «30 до 30» як найяскравіший підприємницький талант світу.

Крім того, Micromidas винайшли формулу, як за допомогою бактерій перетворити відходи зі стічних вод на повноцінний пластик, що повністю розкладається протягом усього року. Таким чином Micromidas відразу вирішують дві проблеми:
1. Попереджають засмічення планети
2. Допомагають очистити каналізаційні води, перетворюючи людські відходи та перетворюючи їх на корисний для людства матеріал.

До того ж технологія, яку вони використовують, значно дешевша: нафта, з якої виготовляється звичайний пластик, потрібно качати, а це досить затратний процес у фінансовому та ресурсному плані. У той же час відходи стічних вод - доступніший матеріал.

Інтерес до нових, екологічних матеріалів, що посилився в останні десятиліття, Очікувано мав наслідки також і в області пластмас і синтетичних смол. Концепція створення матеріалів з натуральних матеріалів біологічного походження міцно зайняла уми винахідників у цій сфері.

Упаковка XXI століття

Слід уточнити, що термін «біопластики», що широко вживається, не є характеристичним визначенням однієї групи речовин і може ставитися до полімерів різного походження.

Так, слід розділяти біоосновні (bio-based) та біорозкладні (biodegradable) пластики. Якщо перший передбачає отримання мономеру з природної сировини, а потім полімеризацію мономеру у звичайні пластики (ПЕ, ПА, ПЕТ та ін), то для других ключовий аспект - це можливість швидкого розкладання пластику в природному середовищі протягом короткого часу.

Приклад: З біологічної сировини отримано етиловий спирт, з якого виготовлено етилен. При полімеризації етилену отримано поліетилен (ПЕ). Такий ПЕ можна віднести до біоосновних (оскільки він був вироблений з природної сировини), але при цьому продукт ніяк не відрізнятиметься від ПЕ, отриманого з нафтової сировини.

У той же час полібутилсукцинат (PBS), що є пластиком, що біорозкладається, може бути отриманий з н-бутану, що є продуктом C 4 -фракції.

За даними Європейського інституту біопластиків (рис. 1), світові потужності з виробництва біопластиків становлять 4,16 млн. т, що порівняно з ринком звичайних пластиків становить менше 1%. Тільки 12% від цих потужностей становлять потужності виробництва безпосередньо біорозкладних пластиків.

Мал. 1. Світові потужності виробництва біопластиків

У структурі споживання біорозкладних пластиків (рис. 2) у світі до 75% займає упаковка. Іншими секторами споживання є: громадське харчування та фастфуд – до 9%, волокна та нитки – 4%, медицина – 4% та агрохімія – 2%.

Мал. 3. Структура споживання біорозкладних пластиків

Настільки велике значенняУпакування в секторі можна пояснити самою ідеєю біорозкладних пластиків: знизити навантаження на екосистему з боку використаних пакувальних матеріалів, які становлять значну частину від маси побутових відходів.

На відміну від більшості пластмас біорозкладаються полімери можуть розщеплюватися в умовах навколишнього середовища за допомогою мікроорганізмів, таких як бактерії або грибки. Полімер, як правило, вважається біорозкладається, якщо вся його маса розкладається в грунті або воді за шість місяців. У багатьох випадках продуктами розпаду є вуглекислий газ та вода.

Полімери, що піддаються біологічному розкладу, були розроблені кілька десятиліть тому, але їхнє повномасштабне комерційне застосування розгорталося дуже повільно. Це відбувалося тому, що вони, загалом, були більш витратними і мали менш стійкі фізичні властивості, ніж традиційні пластмаси. Крім того, не існувало достатніх стимулів для виробників виробів із пластмас для того, щоб включати біорозкладні матеріали у свою продукцію.

Так, добре відомий радянському споживачеві біополімер на основі віскози - целофан - повною мірою відповідав концепції екологічно чистих матеріалів, що швидко розкладаються в природі, але був швидко витіснений БОПП-плівками та плівками з ПЕ та лавсану за рахунок їх найкращих механічних характеристик та хімічної стійкості. Тепер їх, у свою чергу, витіснятиме нове покоління біорозкладних полімерів.

На розвиток біорозкладних пластиків вплинули два фактори:

1. Законодавче обмеження використання упаковки із «звичайних» пластиків у низці країн із низки причин.
2. Розвиток технологій, що дозволяють знизити виробничі витрати та покращити їх механічні властивості

Ринок

Світове споживання біорозкладних пластиків розвивається високими темпами (рис. 3). Середньорічне зростання становить 27%. У період із 2012 по 2016 р. споживання зросло у 2,7 разу. Темпи зростання споживання перевищили темпи, передбачені раніше низкою експертів.

Мал. 3. Світове споживання біорозкладних пластиків, тис. т

Контейнери, плівки та піноматеріали, виготовлені з біорозкладних полімерів, використовуються для упаковки м'яса, молочних продуктів, випічки та ін. Ще одним ринком збуту для таких матеріалів є виробництво мішків для збирання та компостування харчових відходів, а також пакетів для супермаркетів. Застосуванням цих полімерів, що розвивається, є ринок сільськогосподарських плівок.

У структурі біорозкладних пластиків (рис. 4) найбільше (до 43%) місце займає полілактид (polylactic acid, PLA), будучи найбільш типовим та поширеним біопластиком, схожим за властивостями з АБС-пластиками, поліетиленом та полістиролом. Іншим поширеним біорозкладається пластиком у цьому ряду є полібутилсукцинат (PBS), аналог поліпропілену, полібутиратадипінтерефталат (PBAT) - 18%, полігідроксибутират (PHB), інші полігідроксиалконати - 11%.

Мал. 4. Структура та співвідношення біорозкладних пластиків

Найбільшими компаніями-виробниками біорозкладних пластиків є США: NatureWorks, у Європі - BASF, Novamont, у Японії Mitsubishi Chemicals.

Величезною мірою розвитку біорозкладних пластмас сприяють законодавчі обмеження використання упаковки зі звичайних пластиків у ряді країн (див. табл.).

Таблиця. Законодавчі обмеження використання упаковки із звичайних пластиків

Існує важлива можливість отримання продуктів високого переділу із природної сировини. Так, з деревної тріски, собівартість якої становить не більше 40 дол. за 1 т, можливе отримання ряду продуктів, серед яких, крім ксилози та лігніну, є глюкоза, яка є сировиною для продуктів вищого переділу, серед яких, у свою чергу, етиловий спирт, полігідроксобутират (PHB), полігідроксилалконати (PHA). Продуктом молочнокислого бродіння глюкози є молочна кислота (основним застосуванням молочної кислоти у світі є харчова промисловість: консервант та харчова добавка Е270. У 2016 р. середня ціна в Росії склала 1851 дол./т.), при полімеризації якої, наприклад, за технологією компанії Sulzer Chemtech Uhde Inventa-Fischer, отримують полілактид (PLA). Середньоімпортна ціна полілактиду (PLA) (код ТН ЗЕД 3907700000) за результатами 2016 р. склала 9500 дол./т. Різниця в цих значеннях - 40 дол. і 9500 дол. за 1 т становить комерційний потенціал виробництва біорозкладних пластиків на основі полілактиду.

Ринок PLA

Світове споживання полілактиду зростає з кожним роком у середньому на 20%. У 2012-2016 роках. його споживання зросло з 360,8 до 1216,3 тис. т/рік.

У Росії її споживання реалізується лише імпортними поставками PLA. У 2016 р. імпорт PLA до Росії становив 261,5 т, що становить менше 0,003% від світового споживання цього продукту. Настільки мала частка російського споживання полілактиду пояснюється як відсутністю законодавчих ініціатив з боку держави (у сегменті упаковки), так і відсутністю високотехнологічних виробництв, які б забезпечити попит на PLA. Є повідомлення (https://sdelanounas.ru/blogs/93795/), що PLA для медичних цілей виробляється в АТ «ВНДІСВ», м. Твер, проте немає інформації, що виробництво має комерційне значення.

Значним моментом у технології виробництва PLA та виробів з нього є наявність стеріоізомерів у молекули молочної кислоти (рис. 5). Молекула молочної кислоти та її полімеру може існувати у двох варіантах (L та D), які є дзеркальним відображенням один одного. 100% L-PLA має кристалічну структуру, чітку температуру плавлення та певні властивості, тоді як суміш ізомерів має аморфну ​​склоподібну структуру. Варіюючи співвідношення ізомерів, можна домагатися широкого ряду властивостей продуктів залежно від призначення.

Мал. 5. Оптичні ізомери молочної кислоти та властивості полілактиду

Полібутилсукцинат (PBS)

Наступним найбільш важливим біорозкладається пластиком є ​​полібутилсукцинат, що є продуктом поліконденсації бурштинової кислоти і 1,4-бутандіолу (обидва похідні н-бутану). Цей біорозкладний пластик може бути виготовлений як з біологічної сировини, так і з нафтопродуктів. Світове споживання PBS досягло 456,5 тис. т у 2016 р.

Мал. 6. Схема отримання PBS

PBS застосовується для виробництва упаковки, плівки, посуду та медичних виробів. Іншими його назвами є: Bionolle, GsPLA та ін.

Полібутиратадипінтерефталат (PBAT)

Для матеріалів біорозкладної обгортки застосовується полібутиратадипінтерефталат (PBAT):

Є статистичним кополімером на основі адипінової кислоти, 1,4-бутандіолу та диметилфталату. За своїми властивостями схожий на поліетилен низької щільності. Також відомий під торговими марками: Ecoflex, Wango, Ecoworld та ін.

Мал. 7. Світове споживання PBAT

Полігідроксиалконати (PHA)

У широкому сенсі всі зазначені вище продукти відносяться до класу полігідроксиалконатів із загальною формулою:

У вузькому значенні під PHA розуміються продукти з іншими заступниками. Широке коло таких з'єднань служить певних завдань.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

• Світове споживання біорозкладних пластиків досягло у 2016 р. 2,315 млн т, до 75% цього обсягу припадає на упаковку.
• Основними драйверами зростання споживання біорозкладних пластиків є законодавчі заборони в ряді країн щодо використання звичайних пластиків в упаковці та попит з боку високотехнологічних виробництв, що розвиваються (медицина, косметологія та ін.).
• Найбільш важливим серед біорозкладних пластиків єPLA. У 2016 р його споживання становило 1,216 млн. т. Перед Росії із цього числа припадає менше 0,003%. ЦінаPLAу Росії у 2016 р. склала 9500 дол./т.
• ОтриманняPLA, PBSта інших біорозкладних пластиків можливо як з біологічної сировини, так і продуктів нафтопереробки.