Ķīmija un sabiedrības ilgtspējīga attīstība

Ķīmija un sabiedrības ilgtspējīga attīstība

1.1. Biodegradējamo polimēru iedalījums

Pastāv vairāki biodegradējamo polimēru iedalījuma veidi. Piemēram, biodegradējamos polimērus iedala pēc to degradācijas tipa – hidrolīzes ceļā degradējami polimēri un enzimātiski degradējami polimēri [4]. Otru biodegradējamo polimēru iedalījumu veidu piedāvā organizācija "European Bioplastics", t.i., tos iedala pēc polimēru izcelsmes un producēšanas veida (skat. 4. att.). Biodegradējamo polimēru iedalījumā atsevišķi tiek izdalīti un aplūkoti arī tradicionālie polimēri ar biodegradējamām piedevām.

4att

Iedalījums pēc polimēru ražošanas veida

Biodegradējamos polimērus ražo divējādi:

· no dabā regulāri atjaunojamām izejvielām;

· no fosilām izejvielām – naftas produktiem, dabas gāzes, akmeņoglēm, respektīvi, no neatjaunojamiem dabas resursiem.

Biodegradējamie polimēri, kas izgatavoti no regulāri atjaunojamām izejvielām, ir biopolimēri.

Biopolimēriem piemīt šādas priekšrocības:

· Tie ir izgatavoti no augu vai dzīvnieku izcelsmes produktiem – atjaunojamiem dabas resursiem.

· Lielākā daļa biopolimēru ir biodegradējami (bioloģiski sadalāmi) un kompostējami.

Biodegradējamie polimēri, kas ir izgatavoti uz naftas produktu bāzes, ir sintētiskie biodegradējamie polimēri.

Sintētiskie biodegradējamie polimēri arī ir biodegradējami un kompostējami, tomēr tiem ir trūkums – šie polimēru izgatavošanā izmanto neatjaunojamos dabas resursus.

Iedalījums pēc polimēru izcelsmes un producēšanas veida

Atkarībā no biodegradējamo polimēru izcelsmes un producēšanas veida biodegradējamos polimērus var iedalīt četras galvenajās grupas:

· 1. grupa – uz cietes bāzes izgatavotie biopolimēri (skat. 5. att. a). Tos iegūst no dabā regulāri atjaunojamiem resursiem – kukurūzas, kartupeļiem, kviešiem, rīsiem u.c.

· 2. grupa – polilaktīdi (turpmāk tekstā – PLA) – biopoliesteri, kuri polimerizēti no pienskābes monomēriem un viegli producējami no ogļhidrātu izejvielām – kukurūzas, kviešiem, melases, piena sūkalām, zaļo augu sulas u.c. (skat. 5. att. b).

· 3. grupa – polihidroksialkanāti (turpmāk tekstā – PHA) – ir polimēri, kurus producē mikroorganismi – speciālas baktērijas, kā barības vielas izmantojot augu izcelsmes ogļhidrātus, piemēram glikozi, saharozi. Nozīmīgākie šis grupas pārstāvji ir PHB (poli-B-hidroksibutirāts) un PHV (polihidroksivalerāts) (skat. 5. att. c).

· 4. grupa – sintētiskie biodegradējamie polimēri – alifātiskie un aromātiskie kopolimēri, kurus izgatavo no fosilām izejvielām (skat. 5. att. d).

5att

Ražošanā visplašāk pašlaik ir ieviesti galvenokārt otrās grupas biopolimēri – PLA plēves, termoformēti trauki, pudeles u.c.

Polimēri ar biodegradējamām piedevām

Atsevišķu polimēru grupu veido polimēri ar degradējamām polimēru piedevām. Piemēram, pašlaik populāri ir okso-biodegradējamie (oksi-sadalāmie) konvencionālie (izgatavoti no neatjaunojamiem dabas resursiem – uz naftas produktu bāzes) polimēri ar degradējamā polimēra TDPA® piedevu. Plaši tiek modificēti poliolefīni, piemēram, polietilēns, pievienojot piedevas, kas veicina C-C saites šķelšanos, līdz ar to arī palielina polimēra degradācijas ātrumu [6].

Pēc firmas EPI Kanādā informācijas pēdējos gados ir izstrādāts un vairākās valstīs ieviests jauns savienojums – pilnīgi degradējama polimēru piedeva TDPA®, kura atbilst tikai ASV standartam ASTM D6954-04. Piedevu pievieno konvencionālajiem polimēriem PE, PP, PS, iegūstot biodegradējamos polimērus. Tiem ir tās pašas kvalitatīvās īpašības, mehāniskā izturība un barjerīpašības kā konvencionālajiem polimēriem bez piedevām, taču to destrukcijas process ir ievērojami ātrāks (skat. 5. att.).

6att

Okso-biodegradējamie polimēri ir standartizēti tikai pēc ASV standarta (ASTM D6954-04), bet tie neatbilst Eiropas Savienības (turpmāk tekstā ES) standartam EN 13432.

Okso-biodegradējamās piedevas rada šaubas par produkta drošību, jo:

· Piedevas var saturēt dažas toksiskas vielas, kas var būt kaitīgas videi.

· Piedevas var destabilizēt no jauktām atkritumu izejvielām iegūtos plastmasas pārstrādes produktus, to kvalitāti.

Dažas ES valstīs pašlaik notiek piemērojamu standartu izstrāde okso-biodegradējamiem produktiem.