Niezaprzeczalnie tworzywa sztuczne stanowią nieodłączną część technologii, towarów konsumpcyjnych i produktów rekreacyjnych Tanie w produkcji i bardzo wszechstronne tworzywa sztuczne można wytłaczać, prasować, wyciskać i kształtować w dowolne formy i do dowolnych zastosowań. Wszyscy dobrze znamy tworzywa, z których wykonane są opakowania zabezpieczające żywność, napoje czy kosmetyki, a także trwałe, różnokolorowe zabawki dla dzieci, ale te wszechobecne materiały są także stosowane w ratującym życie sprzęcie i instrumentach medycznych, odzieży odpornej na działanie warunków atmosferycznych, czy nawet kamizelkach kuloodpornych.

A więc czym są tworzywa sztuczne?

Termin „plastik” pochodzi od greckiego słowa „plastikos”, które znaczy „nadający się do formowania”, i stosowany jest w odniesieniu do ogromnego spektrum materiałów syntetycznych. Większość tworzyw sztucznych to polimery. Są one zbudowane z małych cząstek organicznych, połączonych w długie łańcuchy. Właściwości końcowe polimeru – np. odporność na temperaturę bądź stopień miękkości lub elastyczności – zależą od składu chemicznego poszczególnych jednostek, tzw. monomerów, a także długości łańcuchów polimerowych i sposobu oddziaływania na siebie tych łańcuchów.

Politereftalan etylenu, znany jako PET, jest rodzajem poliestru i jednym z najpowszechniejszych tworzyw sztucznych na świecie. Polimer ten jest wykorzystywany w różnych formach do produkcji olbrzymiej gamy produktów, m.in. opakowań spożywczych. Większość z nas prawdopodobnie zna nazwy innych powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych, np. polistyren czy polichlorek winylu (PVC).

Obecnie większość tworzyw sztucznych jest wytwarzana z paliw kopalnych, m.in. ropy naftowej i węgla, ale postępy w nauce poczynione w ostatnich latach umożliwiły wytwarzanie plastiku ze zrównoważonych źródeł lub surowców roślinnych, np. trzciny cukrowej, skrobi ziemniaczanej, celulozy (drewna), kukurydzy, soi, odpadowych olejów roślinnych oraz innych odpadów spożywczych i rolnych. Chemicy i inżynierowie procesów produkcji na całym świecie pracują nad metodami wytwarzania tych biopolimerów i tworzyw, które będą mogły zastąpić materiały z paliw kopalnych. Obecnie wiele polimerów, które można wytworzyć z surowców odnawialnych, posiada właściwości identyczne z ich odpowiednikami pochodzącymi z paliw kopalnych, a ponadto mogą być w pełni biodegradowalne i nadające się do recyklingu.

Biotworzywa na co dzień

Alternatywne sposoby produkcji biotworzyw

Organizacje przemysłowe, eksperci w dziedzinie materiałoznawstwa oraz publiczne i prywatne grupy wykorzystują nowe odkrycia biotechnologii „białej” (przemysłowej), aby optymalizować procesy, które można zastosować do opracowania metod oszczędzających energię i zasoby do zrównoważonego, bardziej ekologicznego wytwarzania biotworzyw.

Oto kilka przykładów:

  • Zespół z Uniwersytetu w Bath w Wielkiej Brytanii opracował metodę wytwarzania w pełni biodegradowalnych mikrogranulek z celulozy. 
  • W ramach projektu EUROPHA, finansowanego ze środków UE, opracowywane są w 100% naturalne, biodegradowalne polihydroksyalkaniany (biotworzywo z PHA) do zastosowań w opakowaniach spożywczych1.  
  • Meksykańska firma Biofase, produkująca biopolimery, oferuje słomki i sztućce z biotworzywa z pestek awokado, jako alternatywę dla ich jednorazowych odpowiedników wytwarzanych z surowców petrochemicznych. 
  • Firma Ecovative Design z Nowego Jorku opracowała technologię, która wykorzystuje grzyby do wytwarzania biotworzyw zastępujących plastik do szerokiej gamy zastosowań, od ocieplanych kurtek, odzieży i obuwia technicznego, po gąbki do aplikacji kosmetyków. 
  • Firma GC Innovation America stanowi część tajskiej korporacji chemicznej PTT Global Chemical Public Company Ltd, która tworzy biochemikalia, m.in. biopolimery, z użyciem kwasu bursztynowego pochodzącego ze źródeł odnawialnych.
  • Francuski start-up Lyspackaging opracował butelkę Veganbottle, czyli wykonaną w 100% z materiałów roślinnych, nadającą się do kompostowania alternatywę dla konwencjonalnych butelek na wodę z tworzywa ropopochodnego, których w samej Francji 200 000 ton rocznie nie jest poddawane recyklingowi.

Szacuje się, że biotworzywa stanowią obecnie około 1% łącznej rocznej produkcji tworzyw sztucznych na całym świecie2, jednak zdolność produkcyjna biotworzyw rośnie, a globalny rynek biotworzyw z biopolimerów, którego wartość w 2018 roku wynosiła 6,95 miliarda dolarów, może osiągnąć 14,92 miliarda dolarów do roku 20233.

Środki publiczne są kluczowe dla wsparcia innowacji w tym obszarze. Na koniec roku 2018 rząd Wielkiej Brytanii obiecał przeznaczyć 60 milionów funtów na wsparcie rozwoju zrównoważonych metod przekształcenia odpadów rolnych, spożywczych i przemysłowych w ekologiczne opakowania4. UE także finansuje szereg inicjatyw, m.in. rozwój procesów przetwarzania odpadów z trzciny cukrowej na biopolimery o właściwościach ognioodpornych, a także biotworzywa do produkcji opakowań spożywczych w 100% nadających się do kompostowania5

Biotworzywa zamykają obieg

Nowe procesy przekształcania biomasy w biopolimery i biotworzywa opierają się na skutecznych, niezawodnych technologiach i sprzęcie do przetwarzania. Jako światowy lider białej biotechnologii GEA jest zaangażowana w rozwój tej dziedziny i współpracuje z sektorem biotworzyw od ponad dekady, opracowując, testując i udoskonalając sprzęt i technologie, które umożliwiają branży rozwijać B+R i projekty pilotażowe do rentownych, komercyjnych przedsięwzięć produkcyjnych.

Biotworzywa zamykają obieg

Specjaliści z GEA łączą szczegółowy know-how w zakresie kluczowych etapów produkcji, m.in. zastosowania półproduktów pochodzenia biologicznego, np. kwasu bursztynowego, które zapewniają alternatywne sposoby produkcji biotworzyw. Innym przykładem jest produkcja kwasu mlekowego ze źródeł roślinnych. Kwas mlekowy jest wykorzystywany do produkcji polilaktydu (PLA), biodegradowalnego, zrównoważonego zamiennika PET, a także jednego z najpowszechniej wytwarzanych biotworzyw na świecie.

Inżynierowie GEA mogą dostosować budowę systemów dla początkowych i końcowych etapów procesów w wytwarzaniu półproduktów i biopolimerów. Oferta GEA obejmuje rozwiązania w zakresie fermentacji oraz separacji biomasy z użyciem wirówek lub filtracji membranowej, wraz z technologiami oczyszczania przez destylację, krystalizację cieczy lub filtrację membranową, oraz procesów końcowych, m.in. koncentracji, krystalizacji i suszenia produktu końcowego.

GEA bierze także udział w finansowanej ze środków UE inicjatywie PRODIAS, posiadającej budżet w wysokości 14 milionów euro, w ramach której osiem organizacji z całej Europy opracowuje zrównoważone technologie, które obniżą koszt produkcji odnawialnych alternatyw dla produktów z paliw kopalnych6.

Co ważne, GEA współpracuje z organizacjami, aby rozwiązywać problemy w procesach i poprawiać skuteczność oraz pomagać przekładać innowacyjne pomysły na rentowne procesy przemysłowe w zakresie produkcji biotworzyw i innych bioproduktów. Każde rozwiązanie ma na celu wspieranie ograniczenia zużycia energii i wody, ponownego wykorzystania nadmiaru ciepła i ograniczania odpadów i emisji, gdzie to możliwe, tak aby zrównoważone procesy były realizowane z użyciem zrównoważonych technologii.

Przejdź w górę
Wstecz