Razvoj in uporaba biorazgradljive polimerne plastike, biorazgradljiva plastika je neke vrste nova vrsta s funkcijo razgradnje polimernih materialov, v procesu uporabe pa je povezana z isto vrsto običajne plastike z ustreznim zdravjem in ustrezno zmogljivostjo uporabe ter po končani funkciji se lahko material hitro razgradi v pogojih naravnega okolja, postane enostavno prevzeti delce okolja ali zdrobljen, s časom pa se nadaljnja razgradnja sčasoma spremeni v produkte oksidacije (CO2 in voda), vrne v naravo.
Razvoj in uporaba biorazgradljivihpolimerne plastike, biorazgradljiva plastika je neke vrste nova vrsta s funkcijo razgradnje polimernih materialov, v procesu uporabe pa je povezana z isto vrsto običajne plastike z ustreznim zdravjem in ustrezno zmogljivostjo uporabe, po popolni funkciji pa material se lahko hitro razgradijo v naravnem okolju, razmere postanejo enostavne za dajanje okoljskih drobcev ali zdrobitev in s časom nadaljnja razgradnja postanejo sčasoma produkti oksidacije (CO2 in voda), ki se vrnejo v naravo.
Glede na onesnaževanje okolja, ki ga povzročajo plastični odpadki, ter zahteve po varstvu okolja in potrebe ljudi je nujno treba preučiti razgradljive polimerne materiale.V določenem času in pod določenimi okoljskimi pogoji se bo kemijska struktura biorazgradljive plastike spremenila.Glede na razloge za spremembe v kemični strukturi lahko biorazgradljivo plastiko razdelimo v dve kategoriji: biorazgradljivo plastiko in fotorazgradljivo plastiko.
1. Mehanizem razgradnje razgradljive plastike
Na splošno se razgradljiva plastika nanaša na vrsto plastike, ki jo je mogoče razgraditi na majhne molekule z delovanjem mikroorganizmov v tleh ali sončnega sevanja. Izpolnjevati mora zahteve za uporabo izdelkov in jo je enostavno obdelati na podlagi biorazgradljive lastnosti.Narava delovanja sončne svetlobe na polimerne materiale je celovit učinek ultravijolične svetlobe v sončni svetlobi in kisika v zraku, zato se imenuje tudi fotooksidacijska razgradnja.Za razlago mehanizma fotooksidacijske razgradnje vzemite poliolefin kot primer.V bistvu fotooksidacija povzroči prekinitev verige ali zamreženje polimerov, pri tem pa nastanejo nekatere funkcionalne skupine, ki vsebujejo kisik, kot so karboksilne kisline, peroksidi, ketoni in alkoholi.Ostanki katalizatorja v polimerih ter iniciacija peroksidnih in karboksilnih skupin, vnesenih med predelavo, so glavni viri razgradnje.
Pod delovanjem mikroorganizmov (predvsem gliv, bakterij ali alg itd.) se lahko polimeri erodirajo ali presnovijo, kar povzroči spremembe v njihovi kemični strukturi in zmanjšanje molekulske mase.Mehanizem delovanja lahko v glavnem razdelimo na dve situaciji:
(1) biofizikalno delovanje.To pomeni, da po eroziji plastičnih izdelkov z mikroorganizmi, rast bioloških celic, spodbujanje razgradnje polimerov, ionizacija ali proton, to fizično delovanje na polimer povzroči mehanske poškodbe, visoko molekulsko maso polimera v oligomerne fragmente, tako da doseči namen fizične degradacije.
(2) biokemijsko delovanje — neposredno delovanje encimov.Ta položaj je posledica erozije encimov, ki jih izločajo glive ali bakterije, kar vodi do cepitve ali oksidativnega razpada plastike in povzroči cepitev ali oksidativno razgradnjo netopnih polimerov v vodotopne fragmente, pri čemer nastajajo nove majhne molekularne spojine (CH4, CO2 in H2O) do končne razgradnje.
Na splošno obstajata dve hipotezi o mehanizmu biorazgradnje polimernih materialov, ki vodita do biorazgradnje.Drugi je invazivni rez s konca verige.Zato so strukturne lastnosti materialov, kot so sestava, struktura glavne in stranske verige, velikost končnih skupin in prisotnost ali odsotnost prostorskega steričnega upora, ključni dejavniki, ki vplivajo na njihovo degradacijsko učinkovitost.Med njimi imajo večji vpliv lastnosti glavne verige.Če glavna veriga polimera vsebuje vezi, ki se zlahka hidrolizirajo, bo zlahka biorazgradljiv.Drugič, če je hrbtenica prožna, bo stopnja razgradnje razmeroma hitra, če pa je hrbtenica toga in urejena, bo stopnja razgradnje počasna.
Biorazgradljivost polimernih materialov se zmanjša z razvejanjem in zamreženjem.Na primer, uvedba hidrofobnih skupin na koncu molekularne verige polimlečne kisline (PLA) lahko zmanjša stopnjo erozije na začetni stopnji razgradnje.To je zato, ker je v prvotnem procesu razgradnje erozija PLA v glavnem odvisna od strukture konca molekularne verige, dodajanje hidrofobnih skupin pa vodi do zmanjšanja stopnje erozije.Poleg tega so nekateri raziskovalci preučevali kemijsko strukturo polimerov in relativno molekulsko maso materialov, ki igrajo pomembno vlogo pri njihovi razgradnji.
2. Razvoj biorazgradljive plastike
Smer razvoja biorazgradljive plastike v prihodnosti je lahko naslednja:
(1) biorazgradljiva plastika je bila pripravljena s proučevanjem mehanizma biorazgradljivosti razgradljivih polimerov, preučena in razvita pa je bila blok kopolimerizacija biorazgradljive plastike z obstoječimi običajnimi polimeri, mikrobnimi polimeri in naravnimi polimeri.
(2) iskanje mikroorganizmov, ki lahko proizvajajo polimerno plastiko, raziskovanje novih polimerov, podrobna analiza njihovega sinteznega mehanizma, izboljšanje njihove produktivnosti z obstoječimi metodami in metodami genskega inženiringa ter proučevanje učinkovitih metod gojenja mikroorganizmov.
(3) posvetiti pozornost nadzoru stopnje razgradnje, razviti učinkovite pospeševalce in stabilizatorje razgradnje za izboljšanje učinkovitosti biorazgradnje razgradljive plastike, znižati njihove stroške in razširiti uporabo na trgu.
(4) raziskati in vzpostaviti enotno definicijo razgradljive plastike, obogatiti in izboljšati metodo vrednotenja biorazgradljivosti ter nadalje razumeti mehanizem razgradnje.
Čas objave: 13. avgusta 2019