بیوپلاستیک چیست؟

بر اساس بيوپلاستيک اروپا، بیو پلاستیک‌‌ها مختصرا نوعی پلاستیک هستند که از منابع طبیعی مانند روغن‌های گیاهی و نشاسته ساخته می‌شوند.

بیوپلاستیک چیست؟

بیو پلاستیک‌ ها نوعی پلاستیک هستند که از منابع طبیعی مانند روغن‌های گیاهی و نشاسته ساخته می‌شوند. بیوپلاستیک‌ها خانواده بزرگی از مواد مختلف هستند. بیوپلاستیک‌ها تنها یک ماده واحد نیستند، بلکه از یک خانواده کامل از مواد با خواص و کاربردهای متفاوت تشکیل شده اند. بر اساس بيوپلاستيک اروپا، ماده پلاستيکي به عنوان يک پلاستيک زيستي تعريف مي شود که يا بر پايه زيستي (bio-based) باشد، زیست تجزیه پذیر (biodegradable) باشد، يا هر دو ويژگي را داشته باشد.

پایه زیستی (bio-based): اصطلاح “بیولوژیکی” به این معنی است که ماده یا محصول (تا حدی) از زیست توده (گیاهان) مشتق شده است. زیست توده مورد استفاده برای پلاستیک‌های زیستی ناشی از ذرت، نیشکر، یا سلولز.

زیست تخریب پذیر (biodegradable): تجزیه زیستی فرآیندی شیمیایی است که طی آن میکروارگانیسم‌های موجود در محیط، مواد را به مواد طبیعی مانند آب، دی اکسید خودرو و کمپوست تبدیل می کنند (افزودنی‌های مصنوعی مورد نیاز نیست). فرآیند تجزیه زیستی به شرایط محیطی اطراف (مانند مکان یا دما)، به ماده و کاربرد بستگی دارد.

مزایای استفاده از بیوپلاستیک ها

اصل استفاده از بیوپلاستیک ها به دلیل استفاده از منابع تجدیدپذیر است. همچنین به بیو پلاستیک ها مزایای زیر را نیز دارند:

• افزایش بهره وری منابع از طریق:
  • منابعی که به صورت (حداقل) سالانه کشت می شوند.
  • اصل استفاده از آبشار، زیرا زیست توده می تواند ابتدا برای مواد و سپس برای تولید انرژی استفاده شود.
• کاهش ردپای کربن و انتشار گازهای گلخانه ای مواد و محصولات؛
• صرفه جویی در منابع فسیلی با جایگزینی گام به گام آنها.
• صرفه جویی انرژی در فرایند تولید
• از مواد اولیه تجدیدناپذیر تهیه نمی شوند 
• کاهش ضایعات پلاستیکی در مراکز دفن زباله 
• آنها حاوی مواد افزودنی مضر برای سلامتی مانند فتالات یا بیسفنول A نیستند
• در صنایع بسته بندی، بیو پلاستیک ها طعم و بوی غذا را تغییر نمی دهند

به طور خلاصه، برخلاف پلاستیک‌های متداول مبتنی بر فسیل، بیوپلاستیک ها (تا حدی) پایه زیستی، زیست تخریب‌پذیر یا هر دو هستند.

سه گروه اصلی بیوپلاستیک ها

خانواده بیوپلاستیک ها به سه گروه اصلی تقسیم می شوند:

۱- پلاستیک های زیست تخریب ناپذیر مبتنی بر زیستی یا تا حدی زیستی مانند PE، PP، یا PET (به اصطلاح drop-ins) و پلیمرهای عملکرد فنی مبتنی بر زیستی مانند PTT یا TPC-ET.

۲- پلاستیک هایی که هم پایه زیستی و هم زیست تخریب پذیر هستند، مانند PLA و PHA یا PBS.

۳- پلاستیک هایی که بر اساس منابع فسیلی و زیست تخریب پذیر هستند، مانند PBAT.

کاربردهای متنوع بیوپلاستیک ها، آینده صنعت پلاستیک را شکل خواهد داد.

نمودار زیر «سیستم مختصات انواع گروه بیو پلاستیک ها» و نحوه طبقه‌بندی آن‌ها را بر اساس زیست تجزیه پذیری و محتوای زیستی آن‌ها نشان می‌دهد.

نمونه هایی از بیوپلاستیک ها

پلی اولفین های زیست تخریب ناپذیر و PET 

اجناس پلاستیکی از جنس پلی اتیلن، پلی اتیلن و پی وی سی را نیز می توان از منابع تجدیدپذیر – معمولاً از اتانول زیستی – تهیه کرد. Bio-PE در حال حاضر در مقیاس بزرگ (۲۰۰ هزار تن در روز توسط Braskem، برزیل) تولید می شود. Bio-PP و Bio-PVC به زودی این روند را دنبال خواهند کرد.  پلی استر نیمه زیستی PET هم برای کاربردهای فنی و هم برای بسته بندی استفاده می شود.این نوع عمدتاً برای بطری های نوشیدنی، به عنوان مثال “بطری گیاهی” توسط کوکاکولا مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجایی که زنجیره ارزش افزوده فقط در ابتدا نیاز به انطباق دارد، در حالی که خواص محصولات مشابه تولیدی همانند نسخه های فسیلی آنها است، از آنها به عنوان پلاستیک‌های زیستی «افتاده‌ای» نیز یاد می‌شود. بر این اساس، دوره معرفی آنها در بازار از توسعه تا تجاری سازی این مواد به طور قابل توجهی کوتاهتر است.

پلیمرهای فنی/عملکردی مبتنی بر زیست، زیست تخریب ناپذیر

این گروه بزرگ شامل بسیاری از پلیمرهای خاص مانند پلی آمیدهای زیستی (PA)، پلی استرها (مانند PTT، PBT)، پلی اورتان ها (PUR) و پلی اپوکسیدها است. تنوع در استفاده از آنها بسیار گسترده است. برخی از کاربردهای فنی معمولی عبارتند از الیاف نساجی (روکش صندلی، فرش)  و در صنایع خودرویی مانند فوم برای نشیمنگاه، روکش ها، کابل ها، شیلنگ ها و روکش ها از آنها استفاده می شود. معمولا طول عمر استفاده آنها چندین سال به طول می انجامد. بنابراین، آنها به عنوان مواد بادوام شناخته می شوند و زیست تخریب پذیری یک ویژگی مورد توجه نیست.

پلاستیک های زیست تخریب پذیر بر پایه زیستی

این گروه شامل ترکیبات نشاسته ای ساخته شده از نشاسته اصلاح شده با ترموپلاستیک و سایر پلیمرهای زیست تخریب پذیر و همچنین پلی استرهایی مانند پلی لاکتیک اسید (PLA) یا پلی هیدروکسی کانوات (PHA) می باشد. بر خلاف مواد سلولزی (سلولز احیا یا سلولز استات)، تنها در چند سال گذشته در مقیاس صنعتی در دسترس بوده اند. تاکنون، آنها عمدتاً برای محصولات کوتاه‌مدت مصرفی مانند بسته‌بندی مواد غذایی ( ظروف یکبار مصرف گیاهی ) استفاده شده‌اند. اما این حوزه نوآورانه بزرگ صنعت پلاستیک به دلیل معرفی مونومرهای جدید زیستی مانند اسید سوکسینیک، بوتاندیول، پروپان دیول رو به رشد است. انتظار می رود که پلیمرهای زیستی در طی ۱۰ سال آینده بیش از نیمی از نیاز های بازار پلاستیک در جهان را تحت پوشش قرار دهد.

از مواد اولیه زیست سازگار برای تولید بیوپلاستیک های این گروه می‌توان به آگاو، سیب، آووکادو ، بامبو، موز، کاکتوس، کانولا، کاساوا ، روغن کرچک، سلولز، پر مرغ، کیتین و کیتوزان، نارگیل، ذرت، پنبه، تخم مرغ، اوکالیپتوس، فلس ماهی، مواد زائد غذایی، قارچ، مو، کنف، حشرات، لیگنین، انبه، پوست خربزه، متان، شیر، پوسته صدف، هسته زیتون، پوست پرتقال، صدف، روغن نخل، پوست آناناس، برگ کاج، ضایعات سیب زمینی، میوه‌های قرمز، پوسته برنج، خاک اره، جلبک دریایی، سورگوم، تار عنکبوت، چغندر قند، نیشکر، آفتابگردان، زردچوبه، پسماند، آب، علف وحشی و تراشه چوب اشاره نمود. ظروف گیاهی موجود در بازار ایران (که دارای پروانه بهره برداری و ساخت از سازمان غذا و دارو ایران میباشند مانند برند به زیست) همگی‌ بر پایه نشاسته ذرت هستند. همچنین نشاسته ذرت به دلیل فراوانی‌ و دسترسی‌ آسان در اروپا مورد استفاده بسیار زیاد در صنعت بسته بندی غذایی قرار گرفته است.

از مهمترین پلیمر‌های تجاری زیست تجزیه پذیر پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلیمرهای پایه نشاسته‌ای هستند که به ترتیب حدود ۴۷٪ و ۴۱٪ از کل پلیمرهای مصرفی قابل تجزیه در محیط زیست را تشکیل میدهند. بیو پلاستیک‌های بر پایه نشاسته در سطح جهان از تنوع بیشماری برخوردار میباشند. از این میان ذرت، سیب زمینی، کاساوا و چغندر قند بیشترین استفاده را در صنعت بیو پلاستیک‌ها دارند. در اروپا، پلیمرهای زیست تجزیه پذیر نشاسته‌ای عمده‌ترین نوع بیو پلاستیک‌های مصرفی هستند که ۶۲٪ از بازار را تشکیل می دهند. دلیل این امر ظرفیت بزرگ منابع نشاسته  در اروپا است. پس از آن PLA، با ۲۴٪ و سایر انواع پلیمرهای قابل تجزیه در محیط زیست با ۱۴٪ بیشترین حجم بیو پلاستیک‌ ها را تشکیل میدهند.

تحقیقات گسترده‌ای بر روی برخی از بیوپلاستیک های ساخته شده بر این جنس به ویژه PLA و بیوپلاستیک های نشاسته ای در حال انجام است تا این محصولات بازیافت نیز شوند. به دلیل استفاده از منابع تجدید پذیر در این نوع پلاستیک ها، آنها در کانون توجه و توسعه فنی قرار گرفته است. هدف پروژه های آزمایشی جدید ایجاد فرآیندها و جریان های بازیافت است. این پیشرفت پویا ثابت می‌کند که بیوپلاستیک ها پتانسیل شکل‌دهی به صنعت پلاستیک و تولید مواد جدید و نوآورانه و رقابتی را دارند.

پلاستیک های زیست تخریب پذیر بر پایه منابع فسیلی

آنها یک گروه نسبتاً کوچک هستند و عمدتاً در ترکیب با نشاسته یا سایر پلاستیک‌های زیستی استفاده می‌شوند. زیرا عملکرد آنها با قابلیت زیست تجزیه پذیری و خواص مکانیکی که دارند بهبود می بخشد. این پلاستیک های زیست تخریب پذیر در حال حاضر هنوز در فرآیندهای تولید پتروشیمی ساخته می شوند. با این حال، نسخه های نیمه زیستی این مواد در حال حاضر در حال توسعه هستند و در آینده نزدیک در دسترس خواهند بود.

بازار جهانی بیوپلاستیک ها 

از آنجایی که بیوپلاستیک‌ها محصولات گیاهی هستند، انتظار می رود مصرف نفت برای تولید پلاستیک تا سال ۲۰۲۵ بین ۱۵ تا ۲۰ درصد کاهش یابد. همچنین تخمین زده شده است که تا سال ۲۰۲۵، آسیا و اروپا بیشترین سهم را در بازار بیوپلاستیک‌ها خواهند داشت. آسیا ۳۲ درصد و اروپا ۳۱ درصد از کل بازار را به خود اختصاص خواهد داد و پس از آن ایالات متحده با ۲۸ درصد قرار دارد. در حال حاضر، رشد بازار بیوپلاستیک‌ها سالانه ۱۰ درصد است که تقریباً ۱۰ تا ۱۵ درصد از کل بازار پلاستیک را پوشش می‌دهد. پیش بینی‌ها نشان می دهد که این عدد تا سال ۲۰۲۰ به ۲۵ تا ۳۰ درصد افزایش خواهد یافت.

موسسه Nova یک نظرسنجی جهانی از ۲۴۷ شرکت انجام داده است که تقریباً همه نوع بیوپلاستیک را پوشش می‌دهند. بر اساس بررسی‌ها، آنها تخمین می‌زنند که ظرفیت تولید بیوپلاستیک تا سال ۲۰۲۰ به نزدیک به ۱۲ میلیون تن افزایش خواهد یافت. این امر باعث می‌شود که سهم زیست ‌پایه از ۱/۵ درصد در سال ۲۰۱۱ به ۳ درصد در سال ۲۰۲۰ افزایش یابد. ظرفیت‌ها در آسیا و آمریکای جنوبی به دلیل دسترسی بهتر به منبع تغذیه انجام خواهد شد. شکل زیر نمای کلی از تغییر در تولیدات جهانی پلاستیک‌های زیستی را بر اساس مناطق نشان می دهد. سهم اروپا از ۲۰ درصد به ۱۴ درصد و آمریکای شمالی از ۱۵ درصد به ۱۳ درصد کاهش خواهد یافت. سهم تولید بیوپلاستیک‌های آسیا از ۵۲ درصد به ۵۵ درصد افزایش خواهد یافت. در حالی که سهم آمریکای جنوبی از ۱۳ درصد به ۱۸ درصد افزایش خواهد یافت.

همچنین انتظار می‌رود که ترکیب ظرفیت تولید بیوپلاستیک ها یا همان پلاستیک های زیستی از ۵۸ درصد پلاستیک های زیست تخریب ناپذیر در سال ۲۰۱۲ به ۸۷ درصد در سال ۲۰۱۶ تغییر قابل‌ توجهی داشته است. از این رو تخمین زده می شود که بازار بیوپلاستیک‌ها به دلیل تقاضای بالای مصرف‌کننده، قیمت بالای سوخت‌های فسیلی، افزایش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و نیاز به محصولات دوستدار و سازگار با محیط زیست در آینده نه چندان نزدیک رو به رشد خواهد بود. طبق مطالعه ای که توسط موسسه مشاوره هلموت کایزر انجام شد، کمتر از ۳ درصد از کل زباله های پلاستیکی در سراسر جهان بازیافت می شوند. در حالی که نرخ بازیافت ۳۰ درصد برای کاغذ، ۳۵ درصد برای فلزات و ۱۸ درصد برای شیشه است. در حال حاضر، تقاضا برای بیوپلاستیک ها به دلیل تجدیدپذیری و در دسترس بودن مواد خام، عملکرد پیشرفته و ویژگی‌های فنی، و گزینه بازیافتی که ارائه می‌دهند، در حال افزایش است.

کاربردهای بیوپلاستیک ها 

بیوپلاستیک ها در صنایع بیشماری مورد استفاده قرار می‌گیرند. از صنایع بسته بندی و ظروف پذیرایی، لوازم الکترونیکی مصرفی، خودروسازی، کشاورزی/باغبانی و اسباب ‌بازی گرفته تا منسوجات و در صنایع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. صنعت بسته بندی با بیش از ۵۳ درصد (۱/۱۴ میلیون تن) بزرگترین بخش بازار بیوپلاستیک ها در سال ۲۰۱۹ را به خود اختصاص داده است. پس از آن، صنایعی مانند خودرو و حمل و نقل یا ساختمان و ساخت و ساز به طور قابل توجهی سهم خود را در استفاده از بیو پلاستیک ها افزایش دادند. پلاستیک‌های زیستی نه تنها به سبک‌تر کردن خودروها به منظور صرفه‌ جویی در مصرف سوخت کمک می‌کنند، بلکه ابزار اضافی برای کاهش انتشار کربن و تأثیر آن بر محیط‌زیست را فراهم می‌کنند. از مصارف دیگر در حال توسعه برای بیوپلاستیک ها در صنعت گاز شیل است. از این بیوپلاستیک ها در حین هیدروفراکینگ به عنوان محافظ سازگار با محیط زیست برای ایجاد شکستگی در لایه‌های سنگ برای آزاد سازی روغن و گاز استفاده می شود. نمودار زیر کاربرد انواع پلاستیک‌ها را به تفکیک در بازار در سال ۲۰۱۹ نمایش میدهد.

افزایش استفاده از بیوپلاستیک ها در تمام بخش های بازار ناشی از افزایش تقاضا برای محصولات پایدار و سازگار محیط زیست توسط مصرف کنندگان و برندهای سبز است. همچنین رشد بازار بیو پلاستیک ‌ها به عواملی چون اولویت مصرف کننده به استفاده از محصولات دوستدار محیط زیست، استفاده از مواد اولیه تجدید پذیر، زیست تجزیه پذیری و سیاست‌های دولت در قبال خریدهای سبز مرتبط است. این امر به دلیل آگاهی روزافزون از تأثیرات منفی پلاستیک ها و آلودگی های ناشی از آنها بر محیط زیست و همچنین پیشرفت‌ها و نوآوری‌های مداوم صنعت بیوپلاستیک در  یافتن مواد جدید با خواص بهبود یافته و عملکردهای جدید است. 

از معتبر‌ترین شرکت های صنعت بیوپلاستیک در جهان می‌توان به  Metabolix Inc (ایالات متحده)، BASF SE (آلمان)، Corbion N.V (هلند)، NatureWorks LLC (ایالات متحده)، Biome Technology Plc (انگلستان) و در ایران به برند به زیست اشاره نمود.

سایت اکوکلیکی محصولات دوستدار محیط زیست را در اختیار شما قرار می دهد.

———————————————————————————————————————————-

بیو پلاستیک | مزایا و معایب پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر | خط تولید بیوپلاستیک | قیمت دستگاه تولید بیوپلاستیک | پلاستیک سلولزی | پلاستیک گیاهی چیست | پلاستیک تجزیه پذیر | پلاستیک سبز | ساختار پلاستیک سبز | تولید پلاستیک از نشاسته | روش تولید بیوپلاستیک | خط تولید بیوپلاستیک | ظروف گیاهی | قیمت ظروف گیاهی | نمایندگی‌ ظروف گیاهی | کارخانه تولید ظروف یکبار مصرف گیاهی در تهران | ظروف گياهي تهران | تولیدی ظروف گیاهی | بزرگترین تولید کننده ظروف یکبار مصرف گیاهی | کاتالوگ ظروف یکبار مصرف | خرید اینترنتی ظروف یکبار مصرف گیاهی | خرید ظروف یکبار مصرف گیاهی | لیوان گیاهی | به زیست | محصولات دوستدار محیط زیست | محصولات گیاهی