Нельзя отрицать, что пластмассы стали неотъемлемой частью нашей жизни как в технологической, так и в потребительской и рекреационной сфере. Дешевые в производстве и чрезвычайно практичные, пластмассы можно формовать, прессовать, сжимать и придавать им практически любую форму и для любых целей. Все мы знакомы с пластмассами, из которых производят упаковку для обеспечения безопасности наших продуктов питания, напитков и предметов личной гигиены, и долговечные, красочные пластиковые игрушки, с которыми играют наши дети, но эти широко распространенные материалы также используются для изготовления медицинского оборудования и приборов жизнеобеспечения, одежды для неблагоприятных погодных условий и даже пуленепробиваемых жилетов.

Так что же представляют из себя пластмассы?

Термин «пластик» происходит от греческого слова «plastikos», что означает «подходит для формования», и фактически относится к огромному ассортименту синтетических материалов. Большинство пластиков являются полимерами. Они состоят из небольших органических молекул, которые объединяются в длинные цепочки. Такие конечные свойства любого полимера, как термостойкость или степень его мягкости или растяжимости, будут зависеть от химического состава отдельных звеньев или мономеров, а также от длины полимерных цепей и от того, как эти цепи взаимодействуют друг с другом.

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) является своего рода сложным полиэфиром, и одним из самых массово производимых пластиков в мире. В разных формах полимер используется для изготовления огромного ассортимента товаров, в том числе упаковки для пищевых продуктов. Вы, вероятно, знакомы с названиями других таких распространенных пластиков, как полистирол и поливинилхлорид (ПВХ).

Большая часть пластмасс сегодня производятся из такого углеводородного сырья, как сырая нефть и уголь, но научные достижения последних лет позволили производить пластмассы из возобновляемых источников растительного происхождения или сырьевых материалов, включая сахарный тростник, картофельный крахмал, целлюлозу (древесину), кукурузу, сою, отработанное растительное масло и прочие пищевые и сельскохозяйственные отходы. Инженеры-химики и технологи по всему миру разрабатывают методы производства этих получаемых из биологического сырья полимеров и пластмасс, которые могут заменить материалы, изготавливаемые из углеводородного сырья. Сегодня многие полимеры, которые могут изготавливаться из возобновляемых сырьевых материалов, имеют свойства, идентичные своим аналогам, получаемым из углеводородного сырья, и могут быть полностью биоразлагаемыми и пригодными для переработки.

Биопластики на каждый день

Альтернативные пути производства биопластиков

Промышленные организации, специалисты по материаловедению, а также общественные и частные группы используют разработки в области «белой» или промышленной биотехнологии для оптимизации процессов, которые можно использовать для разработки энергоэффективных, ресурсосберегающих методов для рационального и более экологически чистого производства биопластиков.

Вот лишь несколько примеров:

  • Команда Университета Бата в Великобритании разработала метод изготовления полностью биоразлагаемых микрогранул из целлюлозы. 
  • В рамках финансируемого ЕС проекта EUROPHA разрабатывается 100% натуральный, биоразлагаемый полигидроксиалканоат (биопластик на основе PHA) для упаковки пищевых продуктов.1.  
  • Мексиканская биополимерная фирма Biofase производит биопластиковые соломки и столовые приборы из семян авокадо в качестве альтернативы одноразовым продуктам из нефтехимических веществ. 
  • Компания Ecovative Design из Нью-Йорка разработала технологию, позволяющую использовать грибы для выращивания пластиковых аналогов на биооснове, которые можно превратить в широкий ассортимент продукции: от утепленных курток, специализированной одежды и обуви до губок для нанесения косметики. 
  • GC Innovation America является частью таиландской химической компании PTT Global Chemical Public Company Ltd, которая разрабатывает химические вещества на биооснове, включая биополимеры, с использованием янтарной кислоты, получаемой из возобновляемых источников.
  • Французский стартап Lyspackaging производит Veganbottle («растительная бутылка»), 100% растительную, поддающуюся биохимическому распаду альтернативу традиционным пластиковым бутылкам для воды на нефтяной основе, 200000 тонн которых не перерабатываются каждый год в одной только Франции.

Как показывают расчеты, хотя в настоящее время на долю биопластиков приходится около 1% от общего объема пластмасс, производимых в мире каждый год2, мощности по производству биопластиков увеличиваются, а мировой рынок биопластиков и биополимеров, который в 2018 году составлял около 6,95 млрд долларов, может достичь 14,92 млрд долларов к 2023 году3.

Государственное финансирование имеет решающее значение для поддержки инноваций в этой области. В конце 2018 года правительство Великобритании обязалось выделить 60 млн. фунтов стерлингов на поддержку разработки устойчивых методов преобразования сельскохозяйственных, пищевых и промышленных отходов в экологически чистую упаковку.4. ЕС аналогичным образом финансирует ряд инициатив, в том числе разработку процессов превращения отходов сахарного тростника в биополимеры для создания огнеупорных материалов и в биопластики, которые можно формовать в 100% поддающуюся биохимическому распаду упаковку для пищевых продуктов.5

Биопластики замыкают круг

Новые процессы преобразования биомассы в биополимеры и биопластики основаны на эффективных, высоконадежных технологиях и технологическом оборудовании. Являясь мировым лидером в области белой биотехнологии, компания GEA играет важнейшую роль в этой сфере и уже более десяти лет сотрудничает с сектором биопластиков в целях разработки, тестирования и точной настройки оборудования и технологий, которые позволяют промышленности увеличивать масштаб научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок и пилотных процессов и преобразовывать их в жизнеспособные производственные направления промышленного масштаба.

Биопластики замыкают круг

Специалисты компании GEA применяют самые передовые ноу-хау для ключевых этапов производства, включая использование промежуточных соединений на основе таких биологических веществ, как янтарная кислота, которые обеспечивают альтернативные пути для производства биопластиков. Другим примером является производство молочной кислоты из растительных источников. Молочная кислота используется для производства полимолочной кислоты (PLA), биоразлагаемого, экологически безопасного аналога ПЭТ, и одного из наиболее часто производимых биопластиков в мире.

Инженеры GEA могут разрабатывать системы на заказ для всех стадий процесса производства полуфабрикатов и биополимеров. Ассортимент продукции GEA включает в себя решения для ферментации и разделения биомассы с использованием центрифуг или мембранной фильтрации, вместе с технологиями очистки дистилляцией, кристаллизацией из расплава или мембранной фильтрацией, а также для последующих технологических процессов, включая концентрирование, кристаллизацию и сушку конечного продукта.

GEA также является участником финансируемой ЕС инициативы PRODIAS, фонд которой составляет 14 млн. евро. В рамках этой программы восемь организаций по всей Европе работают над созданием экологически чистых технологий, которые позволят снизить стоимость производства продуктов из возобновляемого сырья, являющихся аналогами продуктов из углеводородного сырья.6.

Важно отметить, что GEA сотрудничает с различными организациями над решением технологических проблем и повышением эффективности, а также помогает превращать инновационные концепции в жизнеспособные промышленные процессы производства биопластиков и других продуктов на биооснове. Каждое решение предназначено для экономии энергетических и водных ресурсов, рециркуляции избыточного тепла и сокращения отходов и выбросов, где это возможно, чтобы устойчивые процессы осуществлялись с использованием экологически чистых технологий.

Перейти наверх
Назад