در عصر کنونی که نگرانی های زیست محیطی در خط مقدم بحث های جهانی قرار دارد، تقاضا برای مواد پایدار شاهد افزایش قابل توجهی بوده است. در میان پلیمرهای زیست تخریب پذیر مختلف، پلی بوتیلن آدیپات ترفتالات (PBAT) به دلیل خواص مکانیکی عالی و زیست تخریب پذیری به عنوان یک کاندید امیدوارکننده ظاهر شده است. به عنوان یک تامین کننده مواد PBAT، اغلب در مورد پایداری مواد خام مورد استفاده در تولید PBAT سوال می شود. در این پست وبلاگ، من به این موضوع می پردازم تا درک جامعی از جنبه های پایداری مواد خام PBAT ارائه کنم.
درک PBAT
PBAT یک کوپلی استر زیست تخریب پذیر است که از پلیمریزاسیون 1،4 - بوتاندیول، آدیپیک اسید و دی متیل ترفتالات (DMT) یا اسید ترفتالیک (TPA) به دست می آید. انعطاف پذیری و پردازش پذیری پلی استرهای آلیفاتیک را با استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی پلی استرهای معطر ترکیب می کند. PBAT به طور گسترده در کاربردهایی مانند فیلمهای بستهبندی، فیلمهای مالچ کشاورزی و محصولات مصرفی یکبار مصرف استفاده میشود، جایی که زیست تخریب پذیری آن میتواند اثرات زیستمحیطی آن را در مقایسه با پلاستیکهای غیرقابل تخریب سنتی به طور قابل توجهی کاهش دهد.
مواد خام برای PBAT و منابع آنها
1،4 - بوتاندیول
1،4 - بوتاندیول (BDO) یکی از مونومرهای کلیدی مورد استفاده در سنتز PBAT است. به طور سنتی، BDO از منابع پتروشیمی از طریق فرآیندهایی مانند فرآیند Reppe که شامل استیلن و فرمالدئید است، تولید میشود. با این حال، در سال های اخیر، علاقه فزاینده ای به تولید BDO از منابع تجدیدپذیر وجود داشته است.
برخی از شرکت ها فرآیندهای مبتنی بر تخمیر را برای تولید BDO از قندهایی مانند گلوکز توسعه داده اند. این روشهای تولید BDO مبتنی بر زیست، جایگزین پایدارتری را ارائه میدهند، زیرا اتکا به سوختهای فسیلی را کاهش میدهند و ردپای کربن کمتری دارند. به عنوان مثال، استفاده از BDO مبتنی بر زیستی به طور بالقوه می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را در طول فرآیند تولید در مقایسه با همتای پتروشیمی خود کاهش دهد.
اسید آدیپیک
اسید آدیپیک یکی دیگر از مواد خام مهم برای PBAT است. در حال حاضر، اکثر اسید آدیپیک از مواد اولیه پتروشیمی، عمدتا سیکلوهگزان تولید می شود. تولید اسید آدیپیک از منابع پتروشیمی با چالش های زیست محیطی قابل توجهی از جمله مصرف بالای انرژی و انتشار اکسید نیتروژن، یک گاز گلخانه ای قوی همراه است.
با این حال، تحقیقات برای توسعه مسیرهای پایدارتر برای تولید اسید آدیپیک در حال انجام است. یک رویکرد، تولید اسید آدیپیک بر پایه زیستی از منابع تجدیدپذیر مانند گلوکز یا روغن های گیاهی است. این فرآیندهای مبتنی بر زیستی پتانسیل کاهش اثرات زیست محیطی تولید اسید آدیپیک را دارند و به طور کلی PBAT را پایدارتر می کنند.
دی متیل ترفتالات (DMT) یا ترفتالیک اسید (TPA)
DMT و TPA برای وارد کردن واحدهای آروماتیک به زنجیره پلیمری PBAT استفاده میشوند و خواص مکانیکی آن را افزایش میدهند. هر دو DMT و TPA معمولاً از منابع پتروشیمی، عمدتاً p-xylene تولید می شوند. تولید این مونومرها از سوخت های فسیلی انرژی زیادی دارد و به انتشار کربن کمک می کند.
تلاشهایی برای توسعه جایگزینهای مبتنی بر زیستی برای DMT و TPA در حال انجام است. به عنوان مثال، برخی از محققان در حال بررسی استفاده از مواد اولیه حاصل از زیست توده مانند فورفورال برای تولید TPA بر پایه زیستی هستند. این مونومرهای مبتنی بر زیستی به طور بالقوه می توانند جایگزین همتایان پتروشیمی خود در تولید PBAT شوند که منجر به یک ماده پایدارتر می شود.
ارزیابی پایداری مواد خام PBAT
تاثیر زیست محیطی
تأثیر زیست محیطی مواد خام PBAT یک عامل مهم در تعیین پایداری آنها است. همانطور که قبلا ذکر شد، تولید سنتی مواد خام PBAT مبتنی بر پتروشیمی با مصرف انرژی بالا، انتشار گازهای گلخانه ای و آلودگی بالقوه همراه است.
از سوی دیگر، مواد اولیه زیستی دارای مزایای زیست محیطی متعددی هستند. فرآیندهای تولید مبتنی بر زیستی معمولاً دارای ردپای کربن کمتری هستند زیرا از منابع تجدیدپذیر استفاده می کنند و می توانند کربن را در طول رشد مواد اولیه زیست توده جدا کنند. علاوه بر این، تولید مبتنی بر زیستی میتواند کاهش سوختهای فسیلی را که منابع محدودی هستند، کاهش دهد.
با این حال، توجه به این نکته مهم است که تأثیر زیست محیطی مواد اولیه زیستی به عوامل مختلفی مانند نوع زیست توده مورد استفاده، روش های کشت و منابع انرژی مورد استفاده در فرآیند تولید نیز بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر زیست توده با استفاده از مقادیر زیادی کود و آفت کش ها رشد کند، یا اگر فرآیند تولید به منابع انرژی تجدید ناپذیر متکی باشد، ممکن است مزایای زیست محیطی کاهش یابد.
پایداری اجتماعی و اقتصادی
علاوه بر پایداری زیست محیطی، جنبه های اجتماعی و اقتصادی نیز نقش مهمی در پایداری کلی مواد خام PBAT دارند. توسعه تولید مواد اولیه زیستی می تواند فرصت های اقتصادی جدیدی را در مناطق روستایی با ترویج کشت مواد اولیه زیست توده ایجاد کند. این می تواند منجر به ایجاد شغل و توسعه اقتصادی در مناطقی شود که کشاورزی یک صنعت عمده است.
علاوه بر این، استفاده از مواد خام مبتنی بر زیستی میتواند امنیت عرضه را افزایش دهد، زیرا کمتر به بازارهای جهانی نفت وابسته هستند. این می تواند ثبات صنعت تولید PBAT را فراهم کند و خطرات ناشی از نوسانات قیمت خوراک پتروشیمی ها را کاهش دهد.
مقایسه PBAT با سایر پلیمرهای زیست تخریب پذیر
هنگام بحث در مورد پایداری مواد خام PBAT، مقایسه PBAT با سایر پلیمرهای زیست تخریب پذیر مانندمواد PLAوPLA PBS Blends.
PLA یک پلیمر زیست تخریب پذیر شناخته شده است که از منابع تجدیدپذیر مانند نشاسته ذرت یا نیشکر تولید می شود. مواد خام برای PLA به طور کلی در مقایسه با مواد خام سنتی مبتنی بر پتروشیمی برای PBAT پایدارتر هستند. با این حال، PLA از نظر خواص مکانیکی دارای محدودیت هایی است که می توان آن را با ترکیب آن با سایر پلیمرها مانند PBAT بهبود بخشید. ترکیب PBAT و PLA که به نامPbat And Pla، می تواند تعادلی بین پایداری و عملکرد ارائه دهد.
آینده مواد خام PBAT پایدار
آینده مواد خام PBAT از نظر پایداری امیدوارکننده به نظر می رسد. با تحقیق و توسعه مداوم، انتظار می رود تولید مواد اولیه زیستی برای PBAT کارآمدتر و مقرون به صرفه تر شود. این نه تنها پایداری زیست محیطی PBAT را افزایش می دهد، بلکه آن را در بازار رقابتی تر می کند.
علاوه بر این، توسعه فناوریها و فرآیندهای جدید برای تولید مواد خام PBAT میتواند اثرات زیستمحیطی را بیشتر کاهش دهد. به عنوان مثال، استفاده از کاتالیزورهای کارآمدتر و تکنیک های جداسازی می تواند بازده انرژی فرآیند تولید را بهبود بخشد و تولید زباله را کاهش دهد.
نتیجه گیری
در نتیجه، پایداری مواد خام PBAT یک موضوع پیچیده است که به عوامل مختلفی مانند منبع مواد اولیه، فرآیندهای تولید و اثرات کلی محیطی، اجتماعی و اقتصادی بستگی دارد. در حالی که تولید سنتی مواد خام PBAT مبتنی بر پتروشیمی دارای چالش های زیست محیطی قابل توجهی است، توسعه جایگزین های زیستی راه حل پایدارتری ارائه می دهد.
به عنوان یک تامین کننده مواد PBAT، من متعهد به ترویج استفاده از مواد خام پایدار در تولید PBAT هستم. ما دائماً در حال بررسی فرصتهای جدید برای تامین مواد اولیه زیستی و بهبود پایداری محصولات خود هستیم. اگر علاقه مند به خرید مواد PBAT یا بحث در مورد راه حل های پایدار برای برنامه های خود هستید، من شما را تشویق می کنم که برای یک مذاکره تدارکاتی تماس بگیرید.
مراجع
- پاتل، MK، و Gnansounou، E. (2008). سوخت های زیستی پایدار از زیست توده: پتانسیل و چالش ها انرژی و علوم محیطی، 1 (1)، 52 - 67.
- Koller, M., Trautmann, F., & Braunegg, G. (2010). تولید میکروبی پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHA) از منابع تجدید پذیر. پیشرفت های بیوتکنولوژی، 28 (3)، 299 - 319.
- Mohanty، AK، Misra، M.، & Drzal، LT (2002). زیستی پایدار - کامپوزیت ها از منابع تجدید پذیر: فرصت ها و چالش ها در دنیای مواد سبز مجله پلیمرها و محیط زیست، 10(1 - 2)، 19 - 26.