Biodegradovatelné polymery

1. Biodegradovatelné polymery

2. Obsah • Biodegradovatelné polymery, jejich charakteristika a rozdělení • Degradační procesy • Hodnocení degradačních procesů • Porovnání biodegradovatelných polymerů s materiály běžně dostupnými • Výroba a zpracování biodegradovatelných polymerů • Aplikační oblasti • Budoucnost biodegradovatelných polymerů

3. Polymery Výhody využitelné chemické, fyzikální a mechanické vlastnosti zvládnuté technologie výroby a zpracování Nevýhody omezené možnosti recyklace neschopnost rozkladu v přírodním prostředí neobnovitelnost surovinových zdrojů

4. Biodegradovatelné polymery,jejich charakteristika a rozdělení • Biodegradovatelné polymery – všechny polymery u nichž dochází k degradaci a následnému rozkladu působením mikroorganismů • Podmínky rozkladu – vlhkost teplota přítomnost mikroorganismů • Produkty rozkladu – oxid uhličitý (methan) voda zbytek biomasy

5. Biodegradovatelné polymery Základní rozdělení biopolymery (celulóza) speciální biopolymery (kyselina polymléčná) syntetické biodegradovatelné polymery (polyethylen)

6. Biopolymery Vysokomolekulární organické látky vytvářené biochemickými reakcemi: rostlin (celulóza, škrob) zvířat (chitin, proteiny) mikroorganismů (polyhydroxyalkanoáty - PHA)

7. Speciální biopolymery   Speciální (syntetické) biopolymery jsou syntetizovány z přírodních biomolekul. Takto vyrobené materiály nejsou produktem živých organismů, ale vykazují vlastnosti biopolymerů. Kyselina polylaktidová (PLA) Kyselina polyglykolová (PGA)     

8. Syntetické biodegradovatelné polymery Syntetické polymery mohou být modifikovány vhodnými aditivy tak, že podléhají oxidačním reakcím probíhajícím v přírodním prostředí a vytvářejí produkty asimilovatelné mikroorganismy. TDPA – Totally Degradable Plastic Additives • Alifatické polyestery (PCL polykaprolakton) • Aromatické polyestery (PBAT polybutylenadipáttereftalát) • Polyvinylalkohol (PVA) • Oxo-biodegradovatelnépolyolefiny (TDPA PE)

9. Degradační procesy Degradace během výroby Degradace finálních produktů degradace oxidační, hydrolytická, foto-degradace, biodegradace fragmentace • krátký a intenzivní proces probíhající při zpracování polymerní taveniny

10. Degradační procesy - biodegradace

11. Hodnocení degradačních procesů Metody využívané k hodnocení biodegradability zahrnují stanovení Degradační prostředí splaškový kal kontrolované kompostování simulovaná skládka odpadů • množství vznikajícího oxidu uhličitého nebo methanu • změny molární hmotnosti materiálu • mechanických vlastností materiálu • úbytku hmotnosti materiálu • rozsahu fragmentace materiálu • kombinace metod

12. Hodnocení degradačních procesů Třístupňový způsob hodnocení procesu biodegradace: • Určit, zda se jedná o biodegradovatelný polymer • Stanovit podmínky biodegradace – laboratorní testy • Posoudit, zda je polymer biodegradovatelný za reálných přírodních podmínek

13. Porovnání biodegradovatelných polymerů s polymery běžně dostupnými

14. Výroba biodegradovatelných polymerů fotosyntéza výroba z biomolekul výroba z minerálních zdrojů 12H2O + 6CO2 + E = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O - škrob - mikrobiální polyestery (komerční výroba probíhá v bioreaktorech)

15. Výroba biodegradovatelných polymerů Z minerálních zdrojů • Polymerizace • Polykondenzace • Polyadice Z biomolekul vznikajících v přírodních prostředích fotosyntéza→ zásobní látky - škrob, cukry → fermentační proces → kyselina mléčná → dehydratace, polymerizace → kyselina polymléčná

16. Zpracování biodegradovatelných polymerů Odlévání Vytlačování Vstřikování Vyfukování Zvlákňování

17. Aplikační oblasti • Medicína • Zemědělství • Hygienické potřeby • Předměty pro rychlé občerstvení • Obalové fólie, tašky, hračky

18. Budoucnost biodegradovatelných polymerů

19. Děkuji za pozornost.