210 likes | 427 Views
Biodegradovatelné polymery. Obsah. Biodegradovatelné p olymer y, jejich charakteristika a rozdělení Degradační procesy Hodnocení degradačních procesů Porovnání biodegradovatelných polymerů s materiály běžně dostupnými Výroba a zpracování biodegradovatelných polymerů Aplikační oblasti
E N D
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
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
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
Biodegradovatelné polymery Základní rozdělení biopolymery (celulóza) speciální biopolymery (kyselina polymléčná) syntetické biodegradovatelné polymery (polyethylen)
Biopolymery Vysokomolekulární organické látky vytvářené biochemickými reakcemi: rostlin (celulóza, škrob) zvířat (chitin, proteiny) mikroorganismů (polyhydroxyalkanoáty - PHA)
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)
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)
Degradační procesy Degradace během výroby Degradace finálních produktů degradace oxidační, hydrolytická, foto-degradace, biodegradace fragmentace • krátký a intenzivní proces probíhající při zpracování polymerní taveniny
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
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
Porovnání biodegradovatelných polymerů s polymery běžně dostupnými
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)
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
Zpracování biodegradovatelných polymerů Odlévání Vytlačování Vstřikování Vyfukování Zvlákňování
Aplikační oblasti • Medicína • Zemědělství • Hygienické potřeby • Předměty pro rychlé občerstvení • Obalové fólie, tašky, hračky