Partner serwisu
Tylko u nas
25 marca 2015

Polimer z ziemniaka

Kategoria: Innowacje i nauka

Zgodnie z ustaleniami Komisji Europejskiej dotyczącymi ochrony środowiska, niezbędne jest ograniczenie wytwarzania i użytkowania „plastikowych toreb”. W związku z tym poszukuje się tanich polimerów biodegradowalnych, takich jak skrobia termoplastyczna, która może zastąpić szeroko stosowane poliolefiny.
 

Polimer  z ziemniaka

W ciągu ostatnich dwudziestu lat nastąpił znaczny wzrost zainteresowania biopolimerami. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest przede wszystkim troska o środowisko naturalne, jak i świadomość wyczerpujących się zasobów ropy naftowej, z której otrzymuje się powszechnie stosowane polimery syntetyczne, praktycznie nieulegające biodegradacji.

Polimery pochodzące ze źródeł odnawialnych można podzielić na trzy grupy:
•    Polimery naturalne, takie jak: skrobia, celuloza czy białka.
•    Polimery otrzymywane w syntezie chemicznej z naturalnych monomerów – PLA.
•    Polimery pochodzące z fermentacji mikrobiologicznej – PHB.

Skrobia i rynek opakowań
Wśród polimerów naturalnych dużym zainteresowaniem cieszy się skrobia, która jest wytwarzana przez rośliny z wody i dwutlenku węgla w reakcji fotosyntezy. Skrobia jest odnawialnym, szeroko dostępnym i stosunkowo tanim polimerem naturalnym. Biorąc pod uwagę źródło pochodzenia, wyróżniamy skrobię ziemniaczaną, kukurydzianą czy pszeniczną. Biopolimer ten znajduje zastosowanie w przemyśle spożywczym, w rolnictwie (nawozy, pokrycia szklarni) czy w medycynie (inżynieria tkankowa, hydrożele, systemy transportu leków). Największe nadzieje aplikacyjne ze skrobią wiąże rynek opakowań.

Uplastycznienie skrobi
Jak dotąd, badania skupiały się głównie wokół biodegradowalnych poliestrów, w tym komercyjnie wytwarzanego polilaktydu (PLA). Ten syntetycznie otrzymywany polimer jest w pełni biodegradowalny, hydrofobowy i wykazuje właściwości mechaniczne zbliżone do polistyrenu. Niestety jego stosunkowo wysoka cena, kruchość i mała odporność na działanie wysokich temperatur wciąż ograniczają jego stosowanie. Polimerem alternatywnym do PLA wydaje się być skrobia. W czystej postaci, tzw. natywnej, skrobia nie nadaje się do przetwarzania dostępnymi metodami przetwórczymi. Wymagane jest jej uplastycznienie. W Laboratorium Tworzyw Biodegradowalnych w Instytucie Nowych Syntez Chemicznych (INS) opracowywane są i badane innowacyjne biomateriały z roślinnych surowców odnawialnych, w tym skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej. Prowadzone prace badawcze mają na celu opracowanie własnych technologii produkcji skrobi termoplastycznej i mieszanek polimerowo-skrobiowych do wytwarzania różnego rodzaju folii jedno- i wielowarstwowych oraz butelek i kształtek.

Otrzymywanie folii ze skrobi
Otrzymywanie folii ze skrobi termoplastycznej jest kilkuetapowe. W pierwszym etapie przygotowywana
jest mieszanka skrobi naturalnej z plastyfikatorem oraz innymi dodatkami. Następnie, podczas procesu wytłaczania w podwyższonej temperaturze, skrobia ulega destrukturyzacji pod wpływem działania sił ścinających w wytłaczarce. Niszczona jest faza krystaliczna naturalnej skrobi, rozrywane są jej wiązania i następuje fizyczne oddziaływanie pomiędzy skrobią a plastyfikatorem. W ten sposób uzyskuje się termoplastyczny materiał w postaci granulatu, który można przetwarzać przy użyciu konwencjonalnych urządzeń do przetwórstwa tworzyw. Niestety ze względu na hydrofilowy charakter materiały oparte jedynie na skrobi i plastyfikatorach wykazują słabe właściwości mechaniczne i szybko degradują szczególnie w warunkach wysokiej wilgotności. W związku z tym skrobię termoplastyczną miesza się z innymi polimerami o lepszych parametrach wytrzymałościowych, które również są biodegradowalne i otrzymywane w oparciu o surowce odnawialne, jak np. wcześniej wspomniany PLA. Zawartość skrobi termoplastycznej w takich mieszankach może dochodzić do 75%, co znacznie obniża cenę blendy.

Z tak otrzymanych granulatów można otrzymać folie metodą wytłaczania z rozdmuchem lub metodą wytłaczania głowicą płaską. Odpowiednio dobrane warunki przetwórstwa i proporcje komponentów blendy umożliwiają otrzymanie biomateriałów charakteryzujących się dobrymi właściwościami, zbliżonymi do konwencjonalnych tworzyw opakowaniowych, które bazują na surowcach petrochemicznych. Celem tworzenia blend skrobia/polimery biodegradowalne jest zwiększenie konkurencyjności ceny takich materiałów, przy zachowaniu na odpowiednim poziomie właściwości mechanicznych.

Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ