Chemia i Biznes

W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

Konfiguracja makiety

Perspektywy globalnego rynku biotworzyw

2011-10-28

Polimerowe materiały, produkowane z odnawialnych surowców, stanowią obecnie najszybciej rozwijający się segment w branży tworzyw. Analitycy oszacowali wzrost ubiegłorocznego rynku biotworzyw na poziomie ok. 30%, przewidując dwucyfrowe wskaźniki wzrostu do końca dekady. O ile motorem rozwoju tego rynku będzie zapewne PLA, skrobia, bio-PE i PHA, to prace badawcze doprowadzą do szerszego wykorzystania izosorbidu i kwasu itakonowego jako elementów strukturalnych nowych biopolimerów.

Zgodnie z definicją stowarzyszenia European Bioplastics, grupa biotworzyw obejmuje biopochodne lub biodegradowalne tworzywa, albo materiały wykazujące jednocześnie obie wymienione właściwości. Biodegradowalne produkty są niesłusznie utożsamiane z biopochodnymi polimerami, produkcja których jest całkowicie lub częściowo oparta na odnawialnych surowcach. Jednym z przykładów biopolimerów nie ulegających biodegradacji jest bio-polietylen otrzymywany z bioetanolu, podczas gdy poli(ε-kaprolaktam) (PCL), produkowany z surowców petrochemicznego pochodzenia, jest podatny na degradację w obecności naturalnie występujących mikroorganizmów.
Biodegradacja jest wieloetapowym procesem, polegającym na sukcesywnym skracaniu polimerowego łańcucha przy współudziale enzymów wydzielanych przez bakterie lub grzyby. Odszczepione fragmenty są następnie metabolizowane przez te mikroorganizmy, co prowadzi do utworzenia wody, biomasy i dwutlenku węgla w warunkach tlenowych lub metanu, będącego produktem degradacji anaerobowej. Niezaprzeczalną korzyścią dla ochrony środowiska naturalnego jest możliwość kompostowania biodegradowalnych materiałów w odpowiednich instalacjach przemysłowych. Większość międzynarodowych norm (w tym standardy ISO) wymaga, aby co najmniej 60% takiego tworzywa ulegało destrukcji w ciągu 180 dni. Na szybkość biodegradacji mają wpływ nie tylko warunki przemysłowego kompostowania, lecz również fizykochemiczne parametry rozkładanego tworzywa. Należy do nich m.in. jego krystaliczność, struktura powierzchni, długość polimerowego łańcucha oraz obecność ugrupowań podatnych na atak mikroorganizmów (np. grupy estrowe czy eterowe).

Odnawialne surowce roślinnne
Cukry
Organizmy roślinne są zdolne do biosyntezy dwu podstawowych polisacharydów – skrobi i celulozy. Pierwszy z nich jest gromadzony w nasionach jako materiał zapasowy, podczas gdy celuloza pełni funkcje strukturalne.
W skład pozyskiwanej z roślin skrobi wchodzi frakcja rozpuszczalnej w wodzie amylozy oraz nierozpuszczalna frakcja amylopektyny. O ile amyloza jest liniowym polisacharydem, to amylopektyna charakteryzuje się rozgałęzioną strukturą. Stosunek ilościowy obu frakcji zależy od źródła skrobi i daje możliwość regulowania właściwości tego naturalnego materiału, który jest często wykorzystywany jako wypełniacz poliolefinowej matrycy. Właściwości użytkowe otrzymanych blend polimerowo-skrobiowych są zależne od ilości komponentu pochodzenia petrochemicznego. Stosowanie destrukturyzowanej, termoplastycznej skrobi prowadzi do zwiększenia giętkości i odporności na wilgoć. Blendy zawierające powyżej 85% skrobi nadają się do przetwórstwa zarówno metodą spieniania, jak i formowania wtryskowego. Pianki polimerowo-skrobiowe zastępują coraz częściej polistyren jako materiał wypełniający wolne przestrzenie w opakowaniach transportowych. Wiodącym na europejskim rynku producentem blend skrobiowych jest włoska firma Novamont, wytwarzająca tworzywa o nazwie handlowej Mater-Bi®, które znajdują wykorzystanie do produkcji folii, pianek i termoformowanych wyrobów. Firma Novamont wprowadziła ostatnio na rynek biodegradowalne tworzywo Mater-Bi drugiej generacji, zawierające w swoim składzie poliestry otrzymywane na bazie olejów roślinnych.

 

Celuloza pozyskiwana z odnawialnych źródeł posłużyła do otrzymania jednego z pierwszych tworzyw, jakim jest termoplastyczny celuloid (częściowo nitrowana celuloza z dodatkiem kamfory, pełniącej funkcję plastyfikatora). Długie i wytrzymałe mechanicznie włókna celulozy są coraz częściej wykorzystywane jako wypełniacze wzmacniające matrycę konwencjonalnych tworzyw. Chemiczna modyfikacja tego polisacharydu mieszaniną kwasu octowego i jego bezwodnika prowadzi do otrzymania octanów celulozy, znajdujących szerokie wykorzystanie w artykułach codziennego użytku (np. szczoteczki do mycia zębów). Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że wraz ze zmniejszeniem stopnia podstawienia grup hydroksylowych w cukrze grupami acetylowymi, rośnie szybkość biodegradacji tworzywa.
Zróżnicowana pod względem strukturalnym grupa cukrów jest obecnie postrzegana jako alternatywny materiał wyjściowy do otrzymywania polimerów produkowanych dotychczas na bazie surowców kopalnych. Brazylijska firma Braskem oddała do użytku w końcu 2010 r. fabrykę „zielonego” polietylenu, którego produkcja została oparta na bioetanolu powstającym w wyniku przeróbki cukru trzcinowego. Instalacja o mocy wytwórczej 200 tys. t/r. została zlokalizowana w Triunfo (rejon Rio Grande de Sol) i jest obecnie największą na świecie wytwórnią przyjaznych dla środowiska polimerów. Trzy linie wytwórcze tej fabryki zostały przystosowane do produkcji polipropylenu o wysokiej gęstości (HDPE). Wykorzystując etylen otrzymywany z bioetanolu, firma Braskem planuje zbudować do końca 2013 r. drugą fabrykę bio-PE o potencjale wytwórczym 350 tys. t/r.
Na rynku są już obecne hybrydowe żywice polipropylenowe o 50% zawartości monomeru otrzymanego ze skrobi. Tego typu żywice są produkowane przez amerykańską firmę Cereplast. Ich właściwości są zbliżone do tradycyjnych poliolefin i mogą być przetwarzane klasycznymi metodami z użyciem istniejącego oprzyrządowania.
Cukier trzcinowy jest również wykorzystywany jako wyjściowy surowiec do produkcji glikolu monoetylowego (MEG), znajdującego następnie zastosowanie do wyrobu PET. Bio-politereftalan etylenu, zawierający 30% MEG pochodzenia roślinnego jest m.in. stosowany do produkcji markowych butelek PlantBottle, wykorzystywanych od 2007 r. przez koncern Coca-Cola do konfekcjonowania swoich wyrobów.
W 2010 r. liczba wprowadzonych na rynek opakowań PlantBottle osiągnęła poziom ponad 2,5 mln sztuk i zgodnie z oczekiwaniami ulegnie podwojeniu w bieżącym roku.
Szczególne zainteresowanie tworzywami opartymi na bio-PET i ich zastosowaniem w przemyśle motoryzacyjnym wykazuje Toyota, która komercjalizuje biotworzywa „Ecological Plastics”. Mając na uwadze stosunkowo wysoką odporność na wstrząsy i na działanie ciepła oraz niską kurczliwość, tego typu pro-ekologiczne tworzywa są idealnym materiałem na poszczególne elementy wnętrza samochodów.

 

Oleje roślinne
Od początku bieżącego stulecia zarysowała się wyraźna tendencja do coraz szerszego wykorzystywania olejów roślinnych jako surowców do pozyskiwania półproduktów przemysłowej syntezy. Przykładowo, producenci poliuretanów coraz częściej sięgają po poliole otrzymane z oleju sojowego lub kukurydzianego. Są one nie tylko półproduktem do wytwarzania spienianych poliuretanów, lecz również znajdują rosnące wykorzystanie w powłokach ochronnych, klejach, uszczelniaczach i elastomerach.
W centrum zainteresowania jest także od pewnego czasu olej rycynowy, będący źródłem kwasu sebacynowego (C10H18O4 – kwas dekanodiowy), który pełni funkcję dikarboksylowego monomeru w poliamidach. Pierwszym tego typu tworzywem był homopolimer opracowany przez francuską firmę Arkema i wprowadzony na rynek już w latach czterdziestych ubiegłego stulecia pod nazwą Rilsan 11. Wykazując wysoką stabilność termiczną i wytrzymałość mechaniczną oraz znaczną odporność na działanie chemikaliów, Rilsan 11 ma obecnie ugruntowaną pozycję w przemyśle samochodowym i służy m.in. do wyrobu przewodów paliwowych, łączników oraz elementów obudowy silnika.
W grupie nowych poliamidów znajduje się PA 6,10 (produkowany przez BASF, DuPont, EMS-Chemie i Evonik), PA 10,10 (DuPont, EMS-Chemie) oraz PP 4,10 (DSM). Opracowanie metody przerobu kwasu sebacynowego na dekametylodiaminę otworzyło możliwość stosowania tylko odnawialnych surowców do produkcji poliamidu 10,10. Jest to polimer szczególnie wytrzymały na działanie ciepła, wody i glikolu etylenowego. Podobnie jak inne wymienione gatunki poliamidu, znajduje zarówno zastosowanie w branży motoryzacyjnej, jak i w sektorze elektrycznym i elektronicznym.


CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 5/2011 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY.



biotworzywasurowce odnawialnetworzywa sztucznr

Podoba Ci się ten artykuł? Udostępnij!

Oddaj swój głos  

Ten artykuł nie został jeszcze oceniony.

Dodaj komentarz

Redakcja Portalu Chemia i Biznes zastrzega sobie prawo usuwania komentarzy obraźliwych dla innych osób, zawierających słowa wulgarne lub nie odnoszących się merytorycznie do tematu. Twój komentarz wyświetli się zaraz po tym, jak zostanie zatwierdzony przez moderatora. Dziękujemy i zapraszamy do dyskusji!


WięcejNajnowsze

Więcej aktualności



WięcejNajpopularniejsze

Więcej aktualności (192)



WięcejPolecane

Więcej aktualności (97)



WięcejSonda

Czy polski przemysł chemiczny potrzebuje dalszych inwestycji zagranicznych?

Zobacz wyniki

WięcejW obiektywie