Filmul complet biodegradabil este un material de film care poate fi complet descompus în apă, dioxid de carbon și biomasă de către microorganisme în condiții specifice. Este diferit de „materialele plastice degradabile” sau „materialele plastice parțial degradabile”. Procesul său de degradare nu lasă reziduuri dăunătoare și este un material prietenos cu mediul care îndeplinește standardele internaționale (cum ar fi EN13432, ASTM D6400).
Acest tip de peliculă este de obicei realizat din polimeri naturali sau materiale modificate pe bază biologică, cum ar fi acidul polilactic (PLA), tereftalatul de adipat de polibutilenă (PBAT), polimeri pe bază de amidon, polihidroxialcanoații (PHA), etc. Caracteristica sa de bază este că poate fi descompus complet prin metabolizarea microorganismelor în medii naturale, cum ar fi compostul de plastic, precum și compostul oceanic.
Materiile prime ale filmelor complet biodegradabile sunt împărțite în principal în două categorii: una este polimeri naturali, iar cealaltă este polimeri sintetici pe bază de bio.
Polimerii naturali includ amidonul de porumb, făina de manioc, celuloza, chitosanul etc. Aceste materii prime sunt disponibile pe scară largă și au o puternică regenerabilitate.
Materialele polimerice sintetice pe bază de bio sunt în principal acid polilactic (PLA) și PBAT. PLA este derivat din zaharuri fermentate și este unul dintre cele mai utilizate materiale biodegradabile. PBAT este un copolimer pe bază de petrol, dar complet biodegradabil, amestecat de obicei cu PLA sau amidon pentru a îmbunătăți duritatea și moliciunea.
Combinația rezonabilă a acestor materiale poate satisface nevoile filmelor în ambalare, agricultură, livrare expres, comerț electronic și alte domenii.
În comparație cu foliile de plastic tradiționale (cum ar fi PE, PP, PVC etc.), filmele complet biodegradabile au următoarele diferențe cheie:
* Impacturi diferite asupra mediului: Materialele plastice obișnuite sunt greu de degradat în mediul natural și sunt predispuse la poluare pe termen lung, în timp ce filmele complet biodegradabile pot fi complet descompuse de microorganisme în condiții rezonabile.
* Căi diferite de degradare: Materialele plastice obișnuite sunt mai mult „descompunere fizică” sau „descompunere oxidativă”, care este un proces lent și poate dura chiar sute de ani, în timp ce filmele complet biodegradabile aparțin „descompunere biologică” și sunt de obicei degradate în decurs de câteva luni până la un an.
* Materiale surse diferite: Materialele plastice obișnuite sunt fabricate în mare parte din petrol, în timp ce filmele biodegradabile pot fi derivate parțial sau integral din resurse regenerabile pe bază de plante.
Aceste diferențe fac ca filmele biodegradabile să aibă o valoare alternativă în transformarea ecologică.
Deși filmele biodegradabile subliniază atributele de protecție a mediului, ele au și anumite proprietăți fizice, inclusiv:
* Transparență: Unele materiale, cum ar fi PLA, au o bună transparență și sunt potrivite pentru ambalarea expozițională.
* Rezistenta la temperatura: În general, rezistența la căldură nu este la fel de bună ca materialele plastice tradiționale, dar, după modificare, poate fi folosită în termoetanșare, abur și alte medii.
* Rezistență și ductilitate: Materiale precum PBAT au proprietăți bune de flexibilitate și de tracțiune și pot fi combinate cu PLA pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice generale.
* Procesabilitate: Poate fi format prin suflare, turnare, extrudare și alte metode, potrivite pentru echipamentele existente de prelucrare a plasticului și ușor de promovat industrializarea.
Deși aceste proprietăți sunt diferite de materialele plastice tradiționale, ele pot îndeplini cerințele funcționale de bază în multe scenarii de aplicare.
Procesul de degradare a filmelor complet biodegradabile depinde în principal de acțiunea microorganismelor. Efectul său de degradare este afectat de diverși factori de mediu precum temperatura, umiditatea, valoarea pH-ului, tipul și numărul de microorganisme.
* Mediu de compostare: Temperatura ridicată, umiditatea ridicată și mediul de compostare aerob sunt cele mai potrivite pentru degradarea acestuia și, de obicei, se descompune în decurs de 3 până la 6 luni.
* Mediul solului: Timpul de degradare în solul natural este relativ lung, care poate dura între 6 și 12 luni, în funcție de activitatea solului.
* Mediu marin: Unele materiale se pot degrada și în apa de mare, dar într-un ritm mai lent, astfel încât nu toate materialele complet biodegradabile sunt potrivite pentru uz maritim.
După degradare, nu vor mai rămâne microplastice dăunătoare sau metale grele și practic este inofensiv pentru plante, animale și oameni.
Filmele complet biodegradabile au fost utilizate pe scară largă în multe industrii, în special în următoarele domenii, arătându-și potențialul de înlocuire:
* Ambalaje alimentare: folosit pentru pungi de legume și fructe, pungi de alimente gătite, pungi de tacâmuri etc., care pot intra direct în contact cu alimentele.
* Mulci agricol: folosit pentru a acoperi terenul cultivat, pentru a crește temperatura solului și pentru a ara direct în sol după utilizare fără reciclare.
* Film de ambalare industrial: precum ambalarea pieselor electronice, folie rezistentă la praf, folie de ambalare pentru paleți etc.
* Express și pungi de cumpărături: înlocuiți pungile de plastic PE de unică folosință, susțin imprimarea personalizată și etanșarea termică.
* Produse medicale si sanitare: folosit pentru mănuși de unică folosință, ambalaje de îmbrăcăminte etc., pentru manipulare și reciclare ușoară.
Domeniul de aplicare continuă să se extindă, ceea ce promovează, de asemenea, optimizarea continuă a performanței materialelor și modernizarea procesului.
Deși filmele complet biodegradabile au potențial de mediu, ele se confruntă în continuare cu mai multe provocări în procesul de promovare:
* Cost ridicat: În comparație cu materialele plastice pe bază de petrol, costul materiilor prime și al procesării este relativ ridicat.
* Condiții limitate de degradare: Nu toate mediile se pot degrada rapid, iar utilizarea rezonabilă trebuie ghidată.
* Conștientizarea limitată a consumatorilor: Unii utilizatori finali nu sunt încă clari cu privire la principiile și clasificarea degradării.
* Sistemul standard trebuie îmbunătățit: Unele produse „degradabile” de pe piață au ochi de pește și perle amestecate, iar sistemul de supraveghere și certificare trebuie îmbunătățit urgent.
Tendințele viitoare de dezvoltare se vor concentra pe reducerea costurilor de producție, optimizarea performanței materialelor, extinderea surselor de materii prime și consolidarea educației de mediu și a sprijinului politicii.
Pe fundalul promovării globale a transformării ecologice și cu emisii scăzute de carbon, problema poluării cu plastic devine din ce în ce mai proeminentă. Ca material alternativ verde, filmul complet biodegradabil nu numai că îndeplinește funcția de ambalare de bază, dar poate fi, de asemenea, descompus în siguranță în mediul natural pentru a reduce sarcina mediului. Înțelegerea principiilor, a performanței și a condițiilor aplicabile va ajuta guvernele, întreprinderile și consumatorii să facă alegeri mai durabile, promovând în același timp transformarea de mediu a întregului lanț industrial.
Produsele din plastic au fost mult timp utilizate pe scară largă în ambalaje, materiale de construcție, necesitățile zilnice și în alte domenii datorită ușurinței, durabilității și costurilor reduse. Cu toate acestea, materialele plastice tradiționale sunt extrem de greu de degradat în mediul natural și sunt predispuse la poluarea albă, acumularea de microplastice și alte probleme, care au stârnit preocupări globale de mediu și sănătate. Fiind un nou tip de material prietenos cu mediul, filmul complet biodegradabil înlocuiește treptat plasticul tradițional în unele domenii.
Plasticele tradiționale sunt derivate în principal din resurse neregenerabile, cum ar fi petrolul, iar procesarea lor se bazează pe energie fosilă, care va produce o anumită cantitate de emisii de carbon în timpul procesului de rafinare și sinteză. Materialele plastice tradiționale obișnuite includ polietilena (PE), polipropilena (PP), clorură de polivinil (PVC), etc. Aceste materiale au structuri stabile și o durată de viață lungă, dar sunt dificil de descompus de mediul natural.
Materiile prime ale filmelor complet biodegradabile sunt în mare parte derivate din resurse regenerabile, cum ar fi amidonul de porumb, trestia de zahăr, maniocul, acidul lactic etc. Dintre acestea, acidul polilactic (PLA), tereftalatul de adipat de polibutilenă (PBAT) și polimerii modificați cu amidon sunt reprezentanți obișnuiți. Aceste materiale pot atinge un anumit grad de neutralitate carbon în timpul procesului de producție și pot reduce treptat dependența de resursele neregenerabile.
Cea mai mare problemă a materialelor plastice tradiționale este că ciclul de degradare este extrem de lung. În condiții naturale, materialele plastice precum PE și PP pot dura sute de ani pentru a se degrada treptat, iar substanțele chimice dăunătoare pot fi eliberate în timpul procesului, provocând daune solului, apei și ecosistemelor marine.
Relativ vorbind, filmele complet biodegradabile pot fi descompuse în apă, dioxid de carbon și o cantitate mică de biomasă în decurs de 3 până la 6 luni într-un mediu de compostare aerob. De asemenea, se pot degrada lent în sol și apă, iar viteza specifică depinde de temperatura mediului ambiant, umiditate și activitatea microbiană. Procesul său de degradare nu lasă microplastice și are puține interferențe cu ecosistemul, așa că a câștigat treptat recunoaștere în scenarii precum ambalajele alimentare și filmele agricole.
Materialele plastice tradiționale sunt relativ mature în proprietăți mecanice, cu o bună rezistență la tracțiune, alungire la rupere și rezistență la impact și sunt potrivite pentru ambalare și aplicații portante într-o varietate de condiții dure. În special, PE și PP au o bună flexibilitate și stabilitate și sunt forța principală a ambalajelor moderne din plastic.
Performanța filmelor complet biodegradabile se îmbunătățește constant. Materialele PLA sunt rigide, dar fragile, iar PBAT este flexibil, dar ușor de deformat, astfel încât performanța generală este de obicei îmbunătățită prin amestecare. De exemplu, un amestec de PLA PBAT sau PLA amidon poate lua în considerare atât rezistența, cât și moliciunea. Deși proprietățile mecanice generale nu sunt complet echivalente cu materialele plastice tradiționale în prezent, ele au capacități de înlocuire de bază în ambalajele ușoare și produsele de utilizare pe termen scurt.
Materialele plastice tradiționale sunt puternice în stabilitate termică și au o gamă largă de temperaturi de procesare. Ele pot fi produse în serie prin suflare, turnare prin injecție, extrudare și alte metode și sunt adaptate pe scară largă la echipamentele industriale existente. Poate fi încălzit, topit și modelat în mod repetat pentru o reciclare ușoară.
Stabilitatea termică a filmelor complet biodegradabile este relativ limitată. De exemplu, PLA este ușor de deformat la temperaturi ridicate, iar temperatura sa de înmuiere este în jur de 60°C, ceea ce limitează aplicarea acestuia în ambalaje fierbinți sau transport la temperatură ridicată. În ceea ce privește echipamentele de procesare, majoritatea materialelor pe bază de bio pot fi procesate folosind echipamente tradiționale din plastic modificate, dar sunt mai sensibile la temperatură și viteza de forfecare, iar parametrii procesului trebuie ajustați într-un mod țintit.
Materialele plastice tradiționale nu provoacă daune imediate în timpul utilizării, dar problemele lor legate de gestionarea deșeurilor devin din ce în ce mai importante. O cantitate mare de deșeuri de plastic nu poate intra în sistemul eficient de reciclare și se găsește în mod obișnuit în spațiile publice, cum ar fi râurile, oceanele și drumurile, afectând mediul de viață al animalelor și plantelor. De asemenea, microplasticele pot pătrunde în corpul uman prin corpurile de apă, prezentând riscuri pentru sănătate.
Folia complet biodegradabilă subliniază faptul că poate fi degradată în mod natural fără reciclare după utilizare și este potrivită pentru scenarii de ambalare care nu sunt ușor de reciclat într-o manieră centralizată, cum ar fi foliile agricole și pungile de unică folosință pentru alimente. Produsele după degradare nu vor rămâne în mediu mult timp și nu conțin aditivi pentru metale grele, reducând sarcina ecologică. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că acestea nu sunt potrivite pentru a fi amestecate în sistemul tradițional de reciclare a plasticului, care este ușor de cauzat poluarea materialului.
Materialele plastice tradiționale au un cost unitar scăzut datorită tehnologiei mature și la scară largă de producție, în special pe piața ambalajelor în vrac. Acesta este, de asemenea, un factor realist care face dificilă înlocuirea completă în prezent.
Costul foliei complet biodegradabile este afectat în principal de prețurile materiilor prime, controlul procesului și dimensiunea pieței și este de obicei cu peste 30% mai mare decât materialele plastice tradiționale similare. Deși costurile scad treptat odată cu progresul tehnologic și cu îmbunătățirea lanțului industrial, înlocuirea pe scară largă necesită încă un impuls multiplu, cum ar fi îndrumarea politicilor, sprijinirea mecanismelor de piață și conștientizarea consumatorilor.
Domeniul de aplicare al materialelor plastice tradiționale acoperă aproape toate domeniile vieții și industriale, de la genți de cumpărături de supermarket la piese auto, de la dispozitive medicale la materiale de izolare pentru clădiri, prezentând o gamă largă de versatilitate.
Filmele complet biodegradabile sunt utilizate în prezent în principal în produse cu ciclu de viață scurt, cum ar fi:
* Pungi de ambalare de calitate alimentară;
* Alimente proaspete și ambalaje expres;
* Saci de gunoi, saci de caca pentru animale de companie;
* Mulci agricol;
* Ambalaj de protectie medicala.
Aceste domenii au cerințe mai mari pentru degradabilitatea filmelor, în timp ce cerințele de rezistență și rezistență la intemperii pe termen lung sunt relativ scăzute, devenind astfel piața țintă de bază pentru dezvoltarea materialelor biodegradabile.
Majoritatea materialelor plastice tradiționale au fost incluse în sistemele mature de control al calității și standarde de producție din diferite țări, cum ar fi ISO, ASTM etc., cu standarde de siguranță unificate.
Filmele complet biodegradabile trebuie să îndeplinească sisteme specifice de certificare biodegradabile, cum ar fi:
* Standard EU EN13432;
* Standard US ASTM D6400;
* Standardul intern GB/T 19277 etc.
De asemenea, este necesar să treacă testele de degradare a compostului, testele de ecotoxicitate și testele de metale grele pentru a-și demonstra capacitatea de degradare și compatibilitatea ecologică în mediul natural. Îmbunătățirea sistemului standard va ajuta piața să se dezvolte într-o manieră standardizată și să evite ca produsele de „degradare falsă” să încurce piața.
Materialele plastice tradiționale și filmele complet biodegradabile diferă în multe aspecte ale performanței, fiecare având propriile sale avantaje. Materialele plastice tradiționale sunt mai mature în ceea ce privește proprietățile fizice, controlul costurilor și compatibilitatea echipamentelor; în timp ce filmele biodegradabile subliniază valoarea de mediu, regenerabilitatea și degradabilitatea și sunt potrivite pentru scenarii de aplicare specifice.
În utilizarea efectivă, alegerea materialelor ar trebui să se bazeze pe o evaluare cuprinzătoare a ciclului de viață al produsului, posibilităților de reciclare, presiunii politicii de mediu și preferințelor consumatorilor. Odată cu progresul tehnologic și extinderea dimensiunii industriei biomaterialelor, se așteaptă ca filmele complet biodegradabile să își asume responsabilități de mediu în mai multe segmente și să ofere mai multe soluții la problema poluării cu plastic.
Filmele complet biodegradabile sunt un tip de material care poate fi descompus în dioxid de carbon, apă și biomasă prin acțiunea microbiană în mediul natural. Avantajul său principal este că poate fi complet degradat într-o anumită perioadă de timp, fără poluanți solizi reziduali și evitând problemele cu microplastic. Deși materialul în sine are potențialul de degradare, efectul de degradare în utilizarea efectivă este încă afectat de multipli factori externi și interni.
Temperatura ambientală este unul dintre principalii factori externi care afectează eficiența degradării. Microorganismele au o gamă optimă de temperatură atunci când descompun biopolimerii, de obicei între 30℃ și 60℃. La temperaturi mai scăzute, metabolismul microbian încetinește, rezultând o rată de degradare mai lentă; în timp ce o temperatură prea ridicată poate inhiba supraviețuirea unor microorganisme.
În condiții de compostare, temperatura este adesea generată de metabolismul microorganismelor în sine. La intrarea în faza fierbinte (>50℃), procesul de degradare este accelerat, în special pentru materiale precum acidul polilactic (PLA). În solul natural sau în corpurile de apă, din cauza fluctuațiilor mari de temperatură, timpul de degradare poate fi prelungit semnificativ. În evaluarea materialului sau în aplicarea efectivă, ciclul de degradare trebuie evaluat în funcție de temperatura ambiantă specifică.
Umiditatea joacă, de asemenea, un rol important în degradarea peliculelor complet biodegradabile. Majoritatea materialelor biopolimerice sunt mai ușor degradate de către microorganisme după hidroliză. Un mediu umed favorizează transmiterea și difuzia enzimelor, ceea ce favorizează apariția reacțiilor enzimatice.
Într-un mediu de compostare, se consideră mai indicat să se mențină o umiditate de 40%-60%. Umiditatea prea scăzută va inhiba reproducerea microorganismelor, în timp ce umiditatea prea mare poate duce la formarea de zone anaerobe, care vor duce la mirosuri sau la descompunere incompletă. Pentru materialele de film, umiditatea va accelera, de asemenea, liza suprafeței, crescând astfel zona de atașare microbiană. Prin urmare, controlul umidității este un mijloc important de îmbunătățire a eficienței degradării.
Tipul și numărul de microorganisme sunt factori direcți care afectează eficiența degradării. Microorganismele care degradează materialele complet biodegradabile includ bacterii, ciuperci, actinomicete etc., dintre care unele au capacități speciale de hidroliză enzimatică pentru materiale precum PLA, PBAT sau PHA.
În mediul natural, populația microbiană este complexă și numărul variază foarte mult. Unele zone pot lipsi bacterii de descompunere specifice, ceea ce duce la o eficiență scăzută de degradare. În sistemul de compostare, eficiența de descompunere poate fi îmbunătățită artificial prin controlul speciilor și numărului de microorganisme. Dacă proiectarea structurii suprafeței materialului nu este propice pentru atașarea microorganismelor, poate întârzia și faza de pornire a degradării acestuia. Prin urmare, înțelegerea și utilizarea caracteristicilor microorganismelor este cheia pentru promovarea reacției de degradare continuă.
Diferite tipuri de polimeri biodegradabili au diferențe structurale, care afectează direct mecanismul și viteza lor de degradare. Acidul polilactic comun (PLA) se degradează mai lent decât tereftalatul de adipat de polibutilenă (PBAT) și polihidroxialcanoatul (PHA). Acest lucru este legat de densitatea de ramificare, structura cristalului și hidrofobicitatea în structura sa moleculară.
În plus, la produsele reale se adaugă adesea plastifianți, umpluturi, stabilizatori și alți aditivi. Aceste componente pot inhiba sau accelera reacția de degradare. De exemplu, adăugarea de niște amidon natural poate crește hidrofilitatea și accelera procesul de hidroliză, în timp ce unii antioxidanți pot întârzia procesul de degradare. Prin urmare, optimizarea formulei trebuie să echilibreze performanța de degradare, păstrând în același timp funcțiile de bază.
Grosimea și forma structurală a materialului filmului au un impact direct asupra efectului de degradare. În general, cu cât grosimea este mai mare, cu atât este mai dificil pentru umiditate și microorganisme să pătrundă adânc în interior, rezultând o rată de degradare mai lentă. În special pentru structurile compozite cu două straturi sau mai multe straturi, stratul mijlociu este dificil de pătruns rapid, formând un punct orb de degradare.
Dimpotrivă, materialele subțiri sau structurile poroase sunt favorabile pătrunderii umidității și atașării microbiene, îmbunătățind eficiența generală a degradării. În plus, stările de ambalare ondulate, pliate sau sigilate pot limita, de asemenea, circulația aerului și contactul cu umiditatea, întârziind astfel reacția de degradare. Prin urmare, impactul grosimii și morfologiei materialului asupra comportamentului de degradare ar trebui luat în considerare pe deplin în timpul etapei de proiectare a produsului.
Activitatea enzimelor în procesul de biodegradare este afectată de pH. În diferite condiții de pH, structura enzimelor specifice se va modifica, afectând eficiența lor catalitică. Majoritatea enzimelor implicate în hidroliza poliesterului sunt active în medii ușor acide până la neutre, iar cea mai potrivită valoare a pH-ului este între 5,5 și 7,5.
Dacă mediul este prea acid sau alcalin, unele enzime pot fi inactivate sau pot apărea modificări chimice pe suprafața materialului, formând un strat de peliculă chimică care nu este propice degradării. În plus, dacă produsele secundare acide produse de procesul de degradare pe termen lung nu sunt neutralizate în timp, acestea pot modifica, de asemenea, mediul local de pH. Prin urmare, menținerea unui pH adecvat ajută la menținerea funcționării stabile a sistemului enzimatic microbian.
Filmele complet biodegradabile pot fi descompuse în medii aerobe și anaerobe, dar căile de reacție și produsele sunt diferite. În condiții aerobe, degradarea produce în principal dioxid de carbon, apă și urme de acizi organici; în condiții anaerobe, pot fi produse gaze cu efect de seră, cum ar fi metanul.
Într-un mediu aerob, există mai multe specii microbiene, rata de degradare este mai rapidă, iar produsele secundare sunt ușor de mineralizat în continuare. Într-un mediu închis sau într-un mediu de depozitare adâncă, oxigenul este limitat, rezultând o rată de degradare mai lentă sau chiar întrerupere. Unele materiale precum PLA sunt greu de degradat complet într-un mediu anaerob. Scenariul de aplicare a materialului ar trebui să aleagă o metodă de tratare bazată pe calea sa de degradare pentru a evita presiunea mediului cauzată de utilizarea necorespunzătoare.
Metoda de utilizare, locația de plasare și calea ulterioară de tratare a filmului au un efect decisiv asupra efectului final de degradare al acestuia. De exemplu, dacă produsele folosite ca mulci agricol nu sunt reciclate și procesate la timp după utilizare și expuse solului natural, timpul de degradare a acestora va fi afectat de fluctuațiile mediului.
Dacă produsul este amestecat în sistemul obișnuit de tratare a deșeurilor din plastic, acesta poate fi incinerat sau depozitat, pierzându-și semnificația de degradare. Dimpotrivă, dacă este trimis la o instalație profesională de compostare industrială, materialul poate realiza biodegradarea mai eficient. Prin urmare, un sistem solid de clasificare a reciclării și conștientizarea utilizatorului asupra mediului sunt factori indirecti care afectează realizarea finală a degradării.
În rezumat, efectul de degradare al filmului complet biodegradabil este afectat de o varietate de factori, inclusiv temperatura ambiantă, umiditatea, comunitatea microbiană, formula materialului, structura grosimii, valoarea pH-ului, conținutul de oxigen și metodele de utilizare și tratament. Factorii nu există izolat, ci interacționează între ei pentru a determina împreună viteza de degradare și minuțiozitatea.
În procesul de cercetare și dezvoltare a produselor, proiectare și promovare, mediul real de aplicare ar trebui să fie folosit ca bază, iar materiile prime, designul structural și formula aditivilor trebuie selectate în mod rezonabil. În același timp, sprijinul politicii, standardele tehnice de construcție și conștientizarea publicului vor promova, de asemenea, aplicarea mai largă a materialelor de peliculă degradabile în industria protecției mediului.
Odată cu atenția globală continuă a problemei poluării cu plastic, ambalajele ecologice au devenit o problemă importantă cu care se confruntă multe industrii. Ambalajele tradiționale din plastic sunt nedegradabile și ușor de provocat reziduuri de mediu, ceea ce a cauzat sarcini ecologice în toate etapele de producție, utilizare și eliminare. „Interdicția de plastic” la nivel de politică și recunoașterea de către consumatori a produselor verzi au promovat dezvoltarea rapidă a materialelor alternative. În acest context, filmele complet biodegradabile au câștigat treptat atenție și aplicare pe scară largă în ambalaje ecologice datorită caracteristicilor lor de a fi degradabile în condiții naturale și de a nu produce reziduuri microplastice.
Filmul complet biodegradabil este un tip de material de ambalare realizat din resurse regenerabile sau polimeri degradabili, care poate fi descompus în dioxid de carbon, apă și biomasă de către microorganisme în anumite condiții. Materiile prime comune pentru acest tip de folie includ acid polilactic (PLA), tereftalat de adipat de polibutilenă (PBAT), polihidroxialcanoat (PHA) etc., care au o anumită rezistență mecanică, proprietăți de barieră și proprietăți de termoetanșare și pot obține proprietăți de protecție a mediului îndeplinesc în același timp funcțiile de bază ale ambalajului. În comparație cu materialele plastice tradiționale pe bază de petrol, acest tip de folie nu lasă reziduuri toxice și este potrivită pentru aplicații de ambalare cu utilizare pe termen scurt.
Ambalajele din plastic de unică folosință au devenit una dintre sursele importante de deșeuri solide urbane datorită aplicării sale extinse în alimentație, livrare rapidă, comerț cu amănuntul și alte domenii. Un număr mare de pungi de plastic, ambalaje la pachet, plicuri de film etc. sunt greu de reciclat sau degradat și rămân în sol, ocean și chiar intră în lanțul alimentar pentru o perioadă lungă de timp, provocând riscuri ecologice extinse.
Introducerea filmului complet biodegradabil oferă o alternativă la astfel de probleme. Poate fi descompus treptat în mod natural, fără instalații speciale de tratament după utilizare. Este potrivit pentru un număr mare de scenarii care implică utilizarea de unică folosință, cum ar fi logistica, alimentația și agricultura. Poate reduce reziduurile de plastic de la sursă și poate reduce presiunea depozitului de gunoi și a incinerării.
Industria alimentară are multe cerințe pentru materialele de ambalare, cum ar fi curățenia, bariera și etanșarea. Folia complet biodegradabilă este utilizată pe scară largă în pungi de fructe și legume, pungi de mâncare, pungi de căptușeală pentru alimente, ambalaje de ceai și alte scenarii, deoarece satisface nevoile de bază ale ambalajelor alimentare și are proprietăți ecologice.
Foliile PLA au o anumită transparență și rigiditate, care sunt potrivite pentru ambalarea alimentelor uscate sau cu umiditate scăzută, în timp ce foliile PBAT au o bună flexibilitate și pot fi folosite pentru ambalaje moi, cum ar fi pungi de mâncare și genți de mână de unică folosință. Prin proiectarea structurii compozite, se poate obține și multifuncționalitate, cum ar fi rezistența la căldură, impermeabilitatea, rezistența la ulei și alte caracteristici, pentru a satisface diferitele nevoi de ambalare a alimentelor.
Industria expres produce un număr mare de pungi de plastic, folii de umplere și pungi de ambalare în fiecare zi. Materialele plastice tradiționale sunt utilizate pe scară largă din cauza prețului lor scăzut și a prelucrării convenabile, dar dificultatea lor de prelucrare și riscurile pentru mediu devin din ce în ce mai evidente.
Filmele complet biodegradabile au fost folosite în unele sisteme expres ecologice pentru pungi expres, pungi plic, folii electronice de jos pentru foile de transport etc. Combinat cu mecanisme digitale de urmărire și reciclare, acest tip de material de ambalare poate fi folosit pentru o perioadă scurtă de timp și nu va provoca poluare secundară după eliminare, ceea ce este în conformitate cu direcția de dezvoltare ecologică a industriei expres. Unele platforme de comerț electronic încearcă, de asemenea, să promoveze soluții alternative pentru pungile de ambalare degradabile, pentru a le îmbunătăți imaginea de marcă sustenabilă.
Agricultura este un domeniu important de utilizare a foliilor de plastic, în special în folii de pământ, folii de acoperire, pungi pentru răsaduri etc. Foliile de pământ tradiționale sunt greu de reciclat, iar reziduurile din câmp afectează permeabilitatea solului și creșterea culturilor.
Utilizarea foliilor de pământ complet biodegradabile se poate descompune treptat în sol după recoltarea culturilor, evitând problema „poluării albe”. Filmele degradabile pe bază de PLA sau PBAT pot fi proiectate pentru a avea o rată de degradare în funcție de ciclul de plantare a culturilor, asigurând că funcțiile de umbrire și conservare a căldurii sunt menținute în timpul operațiunilor agricole și se descompun automat după sfârșit, reducând foarte mult sarcina reciclării manuale.
Deși filmele complet biodegradabile au un potențial mare în ambalajele ecologice, ele se confruntă în continuare cu multiple provocări tehnice și economice.
Pe de o parte, unele materiale degradabile au un consum mare de energie în timpul procesului de producție, rezultând în general costuri mai mari decât materialele plastice tradiționale; pe de altă parte, eficiența de degradare în medii cu temperaturi scăzute sau uscate este relativ scăzută, afectând efectul aplicării acestora în medii naturale. În plus, proprietățile fizice ale produsului, cum ar fi rezistența la perforare și performanța de etanșare la căldură, sunt încă mult în urmă față de cele ale filmelor tradiționale și trebuie să fie optimizate continuu prin procese de modificare sau compozite pentru a satisface nevoile diversificate de ambalare.
Politicile de interzicere și restricții ale plasticului la nivel național sunt factori importanți în promovarea aplicării materialelor degradabile. De exemplu, China și multe țări din UE au introdus succesiv măsuri de control al produselor din plastic, care stipulează că pungile de cumpărături, pungile expres, vesela de unică folosință etc. trebuie să utilizeze materiale degradabile.
În același timp, achizițiile ecologice corporative și stabilirea obiectivelor de dezvoltare durabilă cresc, de asemenea, continuu proporția de ambalaje ecologice. Pe măsură ce conștientizarea consumatorilor față de mediu crește, grupul dispus să plătească o anumită primă pentru ambalajele degradabile crește treptat, extinzând și mai mult spațiul de piață. Stimulentele de politică, îndrumările industriale și feedback-ul pieței terminale constituie cele trei suporturi majore pentru dezvoltarea filmelor complet biodegradabile.
Deși filmele complet biodegradabile au caracteristici de autodegradare, sistemul de reciclare și tratare trebuie să fie proiectat în mod rezonabil în aplicații practice. Unele materiale se degradează lent în condiții naturale și, dacă sunt amestecate în sisteme obișnuite de reciclare a plasticului, pot afecta calitatea generală.
Prin stabilirea unor facilități de sprijin, cum ar fi colectarea clasificată, compostarea profesională și reciclarea prin piroliză, obiectivul de degradare poate fi atins mai eficient. În același timp, produsul în sine trebuie să aibă o identificare clară pentru a facilita identificarea consumatorilor și plasarea clasificată. Stabilirea unui mecanism eficient de conectare între capătul de aplicare și tratamentul final este o condiție prealabilă pentru promovarea cuprinzătoare a materialelor de ambalare degradabile.
Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei materialelor ecologice, filmele complet biodegradabile vor juca un rol mai important în ambalajele ecologice. Tendințele viitoare de dezvoltare includ:
Diversificarea materiilor prime, folosind resurse regenerabile mai extinse precum algele marine și manioc;
Integrarea funcțională, cum ar fi îmbunătățirea proprietăților de barieră și a proprietăților de impermeabilitate prin nanotehnologie;
Reducerea costurilor și îmbunătățirea eficienței, reducerea costurilor de producție prin producție pe scară largă;
Îmbunătățirea standardelor de certificare, promovarea unui sistem unificat de clasificare și evaluare pentru industrie;
Combinarea cu managementul amprentei de carbon și încorporarea acesteia în sistemul ESG corporativ.
Conduse de eforturile comune ale politicilor, tehnologiei și piețelor, filmele complet biodegradabile sunt de așteptat să devină o parte indispensabilă a sistemului de ambalare ecologic, oferind un sprijin eficient pentru construirea unei societăți care circulă resursele.
Odată cu utilizarea pe scară largă a produselor din plastic de unică folosință în întreaga lume, problema eliminării deșeurilor din plastic devine din ce în ce mai gravă. Foliile de plastic tradiționale au devenit una dintre sursele importante de poluare terestră și marină datorită stabilității și caracteristicilor greu de degradat. Microparticulele de plastic poluează sursele de apă, afectează sănătatea animalelor sălbatice și intră treptat în lanțul alimentar uman, declanșând o atenție larg răspândită din toate categoriile sociale către materialele alternative. Filmul complet biodegradabil, ca material degradabil natural, a devenit o modalitate de a reduce povara mediului.
Filmul complet biodegradabil se referă la un material de film care poate fi descompus complet în apă, dioxid de carbon și materie organică de către microorganisme din mediul natural, în special în sol, compost sau apă. Materiile sale prime includ, de obicei, acid polilactic (PLA), adipat/tereftalat de polibutilenă (PBAT), polihidroxialcanoat (PHA) etc. Acești polimeri pot fi descompuși în mod natural în anumite condiții și nu vor lăsa fragmente de plastic reziduale în mediu.
Produsele tradiționale din plastic includ PE, PP, PET și alte tipuri. Au o durată de viață scurtă, dar un ciclu lung de degradare. Odată ce intră în mediul natural, procesul de degradare poate dura sute de ani. În acest proces, nu numai că distrug ecosistemul, dar eliberează și substanțe toxice care afectează sănătatea animalelor și a plantelor. Deșeurile de plastic plutesc în corpurile de apă și se acumulează în sol, reprezentând o amenințare continuă pentru biodiversitate. Utilizarea foliilor complet biodegradabile poate reduce astfel de riscuri de la sursă și poate reduce efectul cumulativ al poluării cu plastic.
Filmele complet biodegradabile folosesc adesea resurse regenerabile ca materii prime, cum ar fi amidonul de porumb, bagasa de trestie de zahăr etc., care sunt surse mai durabile de materii prime decât materialele plastice pe bază de petrol. În procesul de fabricație, dacă utilizarea energiei și tehnologia de procesare pot fi optimizate, nivelul general de emisie de carbon poate fi, de asemenea, relativ redus. În plus, unele materii prime pot absorbi și dioxidul de carbon în timpul procesului de plantare, ceea ce ajută la echilibrarea amprentei de carbon. Impulsat de producția ecologică, impactul întregului ciclu de viață al produsului asupra mediului este relativ mai mic.
O mare cantitate de poluare cu plastic provine din scenarii de utilizare de unică folosință în viața de zi cu zi, cum ar fi pungi de cumpărături, ambalaje alimentare, externalizare expres, folii de acoperire pentru agricultură etc. Filmele complet biodegradabile sunt potrivite pentru astfel de utilizări de ambalare pe termen scurt. Ele pot oferi rezistență de bază a ambalajului, proprietăți de barieră și flexibilitate. Ele pot fi degradate în mod natural după utilizare, înlocuind efectiv foliile tradiționale de plastic, reducând astfel frecvența și cantitatea deșeurilor de plastic.
Filmul complet biodegradabil poate fi descompus treptat de către microorganisme în condiții adecvate, cum ar fi un mediu de compostare umed, cald și aerob. Produșii săi de degradare sunt apa, dioxidul de carbon și urme de materie organică și nu se produc reziduuri dăunătoare. În comparație cu materialele plastice tradiționale, nu formează microplastice greu de manipulat și prezintă un risc scăzut de poluare secundară pentru calitatea solului și a apei. Ghidând în mod rezonabil degradarea acesteia într-un sistem de compostare închis sau într-un mediu deschis, se poate realiza un ciclu virtuos al ecosistemului.
Deși filmul complet biodegradabil se poate degrada în mod natural, beneficiile sale de mediu vor fi mai evidente dacă poate fi combinat cu instalații speciale de tratare a compostului. Prin stabilirea unui mecanism de reciclare clasificat și îndrumarea consumatorilor pentru a plasa corect ambalajele degradabile, eficiența utilizării resurselor acestuia poate fi îmbunătățită în continuare. Unele țări și regiuni au înființat instalații industriale de compostare pentru a trata uniform deșeurile alimentare, deșeurile de grădinărit și materialele degradabile, oferind suport de infrastructură pentru promovarea și aplicarea acestor materiale.
Alegerile consumatorilor atunci când cumpără produse afectează direct cererea pieței pentru materiale ecologice. Îndrumarea utilizatorilor să aleagă în mod activ să utilizeze ambalaje complet biodegradabile prin educație științifică populară, etichetarea produselor și stimulente politice este o modalitate eficientă de a reduce poluarea cu plastic. De exemplu, amenajarea unor zone verzi de supermarket, acordarea de puncte pentru produsele care utilizează ambalaje ecologice și adăugarea de „opțiuni ecologice” pe platformele de comerț electronic pot promova toate înlocuirea materialelor la sfârșitul consumului.
În multe țări și regiuni, guvernele au introdus succesiv politici de restricție și interzicere a plasticului, cum ar fi interzicerea pungilor de plastic ultra-subțiri, promovarea ambalajelor ecologice pentru livrarea expres și stipularea raportului de înlocuire a veselei de plastic de unică folosință. În acest context politic, filmul complet biodegradabil a devenit o alternativă. Prin stimulente fiscale, certificare standard, subvenții pentru achiziții și alte mijloace, politicile pot promova în mod eficient extinderea scalei sale de producție și acceptarea pe piață, pot reduce și mai mult costurile materiale și de procesare și pot promova implementarea acesteia în mai multe scenarii.
În industria alimentară, foliile degradabile sunt folosite pentru ambalarea legumelor și fructelor, pliculețelor de ceai și etanșării tăvilor alimentare, ceea ce poate reduce problema amestecării plasticului în deșeurile alimentare; în industria de livrare expres, combinația de pungi expres degradabile și adezivi electronici pentru foile de față este utilă pentru gestionarea clasificării degradării în procesul de reciclare; în domeniul agricol, peliculele de mulci degradabile pot evita poluarea solului cauzată de peliculele reziduale; în ambalarea consumabilelor medicale, aplicarea materialelor degradabile poate atenua sarcina emisiilor cauzată de incinerare. Aceste cazuri practice au redus sarcina asupra mediului natural din diferite dimensiuni.
Ambalajele ecologice devin treptat o nouă direcție pentru alegerea pieței. Mulți proprietari de mărci au integrat concepte de protecție a mediului în responsabilitatea corporativă și designul de produs și au lansat o serie de ambalaje degradabile pentru a răspunde așteptărilor consumatorilor pentru produse durabile. În comerțul electronic, supermarketuri, producția de alimente și alte domenii, numărul de produse care utilizează filme complet biodegradabile a crescut treptat, determinând piața să stabilească treptat un sistem de susținere a lanțului industrial pentru materiale degradabile.
Deși filmele degradabile au potențial în protecția mediului, există încă probleme precum costul ridicat, condițiile de degradare limitate și adaptarea proprietăților fizice, care afectează aplicarea lor mai largă. Direcțiile de dezvoltare viitoare pot include:
Modificarea și optimizarea sistemelor de materiale pentru a le face mai potrivite pentru diferite climate și medii de utilizare;
Promovarea tehnologiilor de reducere a costurilor și de îmbunătățire a eficienței pentru a face prețurile produselor mai competitive pe piață;
Dezvoltarea tehnologiei de etichetare identificabilă pentru a îmbunătăți eficiența sistemelor de reciclare;
Cooperare intersectorială pentru a construi un ecosistem complet de ambalaje prietenos cu mediul.
Dezvoltarea durabilă pune accent pe satisfacerea nevoilor oamenilor contemporani fără a compromite capacitatea generațiilor viitoare de a-și satisface propriile nevoi. Aceasta propune trei cerințe de bază pentru materiile prime industriale: regenerarea resurselor, siguranța utilizării și natura în buclă închisă a ciclului de viață. Filmele complet biodegradabile se bazează în mare parte pe resurse regenerabile, cum ar fi amidonul de porumb, bagasul și manioc și au anumite caracteristici de resurse durabile. După utilizare, ele pot fi degradate în dioxid de carbon și apă de către microorganisme, ceea ce se conformează conceptului de ciclu de viață în buclă închisă.
Producția anuală globală de materiale plastice a depășit 400 de milioane de tone, dintre care produsele din plastic de unică folosință reprezintă mai mult de 40%. Aceste materiale au cicluri de degradare extrem de lungi în natură, formând adesea „poluare albă” și punând în pericol siguranța ecologică. Confruntați cu presiunea tot mai mare a eliminării deșeurilor, atât partea politică, cât și opinia publică au așteptări mai mari pentru înlocuitorii de plastic. În acest context, s-au născut și s-au promovat filmele complet biodegradabile, iar spațiul lor de piață se deschide treptat, determinat de presiunea mediului.
Materialele biodegradabile timpurii au avut probleme precum proprietăți fizice slabe, rezistență slabă la temperatură și prețuri ridicate, ceea ce le-a limitat aplicarea pe scară largă. În ultimii ani, odată cu optimizarea continuă a tehnologiilor de sinteză a polimerilor, cum ar fi acidul polilactic (PLA), PBAT și PHA, proprietățile relevante au fost mult îmbunătățite. De exemplu, noua generație de filme degradabile poate obține proprietăți de întindere mai puternice, o transparență mai bună și proprietăți de etanșare termică și poate îndeplini diverse scenarii de aplicare, cum ar fi ambalarea zilnică și mulciul agricol. Aceasta oferă o bază tehnică pentru înlocuirea ulterioară a materialelor plastice tradiționale.
Multe țări și regiuni au emis succesiv reglementări pentru a restricționa sau interzice produsele din plastic nedegradabile de unică folosință. Uniunea Europeană a emis „Directiva privind materialele plastice de unică folosință”, China a propus un calendar de „interdicție a plasticului și restricție a plasticului”, iar economiile în curs de dezvoltare precum India și Indonezia au formulat, de asemenea, măsuri de management corespunzătoare. Aceste politici oferă dividende de politică pentru materialele complet biodegradabile. În același timp, mecanismele de achiziții ecologice și de comercializare a carbonului oferă, de asemenea, stimulente economice pentru companiile care folosesc materiale ecologice, ceea ce va ajuta piața să înceapă rapid și să formeze treptat economii de scară.
În prezent, foliile complet biodegradabile au fost aplicate inițial în următoarele industrii:
* Ambalaje alimentare: folosit pentru pungi de cumpărături de unică folosință, tăvi pentru alimente, folii de etanșare etc., pentru a reduce dependența de foliile tradiționale de plastic;
* Filme de mulci agricole: înlocuiți foliile de mulci PE tradiționale, reduceți eficient poluarea reziduală a peliculei și problemele la sol;
* Logistica comertului electronic: potrivit pentru produse de ambalare ecologice, cum ar fi pungi expres degradabile și tampoane cu bule degradabile;
* Ambalajul produselor medicale și chimice zilnice: unele materiale de ambalare cu reactivi, ambalaje pentru șervețele umede și externalizarea produselor de îngrijire personală adoptă treptat materiale ecologice;
* Industrii de servicii, cum ar fi aviația și hoteluri de lux: promovează transformarea ecologică în înlocuirea produselor de unică folosință.
Implementarea treptată a acestor scenarii reale arată că materialul este acceptat de piață și crește treptat în volum.
Aspectul întreprinderilor și tendințele de construcție a lanțurilor industriale
În domeniul materialelor degradabile, multe companii au început să formeze un layout colaborativ în amonte și în aval. De la furnizori de materii prime (cum ar fi companiile de rafinare a amidonului de porumb), fabrici de producție de polimeri pe bază de bio, companii de pelicule degradabile, până la mărci de aplicații terminale și comercianți cu amănuntul, s-a format treptat un lanț preliminar în buclă închisă. De exemplu, unele companii își îmbunătățesc capacitățile de control al costurilor și viteza de răspuns a pieței prin construirea unui sistem industrial integrat de materii prime-rășini-materiale de film-ambalaj-compostare. Această integrare verticală este de așteptat să scadă pragul general de aplicare și să accelereze procesul de industrializare.
Costul actual de producție al filmelor complet biodegradabile este în general mai mare decât cel al materialelor plastice pe bază de petrol, cum ar fi PE și PP. Principalele motive includ factori precum extracția materiilor prime, procesul de polimerizare, adaptarea echipamentelor și capacitatea de producție insuficientă. Cu toate acestea, odată cu plantarea pe scară largă a materiilor prime, optimizarea iterativă a proceselor, automatizarea îmbunătățită a procesării și extinderea cererii ecologice a consumatorilor, este loc ca costul său unitar să scadă. În plus, dacă sunt incluse calculele costului carbonului sau sistemele de taxare de mediu, eficiența economică a materialelor ecologice va fi mai competitivă.
Atenția consumatorilor față de problemele de mediu continuă să se încălzească. În multe țări, tot mai mulți oameni sunt dispuși să plătească o primă ceva mai mare pentru produsele durabile. În special în rândul tinerilor grupuri de consumatori, atunci când aleg produse, aceștia acordă mai multă atenție sursei ingredientelor, materialelor de ambalare și responsabilității ecologice din spatele produselor. Ca formă de ambalare ecologică, filmele complet biodegradabile au devenit treptat o manifestare importantă a construirii imaginii mărcii și a angajamentelor corporative sustenabile.
Pe măsură ce globalizarea reglementărilor de mediu se întărește, întreprinderile orientate spre export se confruntă cu tot mai multe cerințe de conformitate cu mediul. „Noul acord verde” al UE și „Mecanismul de ajustare a frontierei de carbon (CBAM)” și alte reglementări politice pot crește costurile de mediu în procesul de export al ambalajelor tradiționale din plastic. Utilizarea materialelor degradabile poate ajuta companiile să îndeplinească standardele internaționale și să obțină certificare de mediu (cum ar fi OK compost, TÜV AUSTRIA etc.), extinzând astfel oportunitățile de export.
Deși potențialul pieței continuă să se extindă, dezvoltarea de filme complet biodegradabile se confruntă în continuare cu provocări multiple:
* Dependență puternică de mediu de degradare: Unele materiale pot fi degradate eficient doar în medii de compostare industrială și trebuie construite instalații de sprijin;
* Probleme de identificare și clasificare: Consumatorii și sistemele de reciclare au dificultăți în identificarea materialelor degradabile, ceea ce afectează eficiența reciclării;
* Standarde inconsecvente: Diferite țări au definiții diferite ale standardelor de degradare, ceea ce afectează exporturile de produse și promovarea unificată a mărcii;
* Performanță și echilibru de preț: Unele scenarii au cerințe ridicate pentru performanța materialului, iar procesul de înlocuire trebuie să cântărească performanța și costul.
Soluția la aceste provocări necesită inovare tehnologică, sprijin pentru politici și colaborare în industrie.
+86 18101032584
Nr. 60-1, Jichuan East Road, HailingIndustrial Park, Hailing District, Taizhou City.
Copyright© Taizhou Huangyan Zeyu New Material Technology Co., Ltd. Toate drepturile rezervate.
Materii prime complet degradabile
