Идеальных полимеров — полимеров, которые уравновешивают физические свойства и воздействие на окружающую среду — не существует, но полибутилентерефталат (ПБАТ) ближе к совершенству, чем многие другие.
После десятилетий неудачных попыток остановить попадание своей продукции на свалки и в океаны производители синтетических полимеров вынуждены взять на себя ответственность. Многие удваивают свои усилия по продвижению вторичной переработки, чтобы отразить критику. Другие компании пытаются решить проблему отходов, инвестируя в биоразлагаемые пластики на биологической основе, такие как полимолочная кислота (PLA) и сложные эфиры полигидроксижирных кислот (PHA), в надежде, что естественная деградация уменьшит количество отходов.
Но и переработка, и биополимеры сталкиваются с препятствиями. Например, несмотря на годы усилий, в США по-прежнему перерабатывается менее 10 процентов пластика. А полимеры на биологической основе — часто продукты ферментации — изо всех сил пытаются достичь производительности и масштаба синтетических полимеров, которые они призваны заменить.
PBAT сочетает в себе некоторые полезные свойства синтетических и биологических полимеров. Его получают из обычных нефтехимических продуктов – очищенной терефталевой кислоты (ПТА), бутандиола и адипиновой кислоты, но он биоразлагаем. Будучи синтетическим полимером, его можно легко производить серийно, и он обладает физическими свойствами, необходимыми для изготовления гибких пленок, сравнимых со свойствами традиционных пластиков.
Интерес к PBAT растет. Признанные производители, такие как немецкая BASF и итальянская Novamont, отмечают рост спроса после десятилетий развития рынка. К ним присоединились более полудюжины азиатских производителей, которые ожидают, что бизнес по производству полимеров будет процветать, поскольку региональные правительства стремятся к устойчивому развитию.
Марк Вербрюгген, бывший генеральный директор производителя PLA NatureWorks, а теперь независимый консультант, считает, что ПБАТ является «самым дешевым и простым в производстве продуктом из биопластика», и он считает, что ПБАТ становится выдающимся гибким биопластиком. Он опережает сложный эфир полисукцината и бутандиола ( PBS) и конкуренты PHA. И он, вероятно, будет стоять рядом с PLA как два наиболее важных биоразлагаемых пластика, которые, по его словам, становятся доминирующим продуктом для жестких конструкций.
Рамани Нараян, профессор химического машиностроения в Университете штата Мичиган, сказал, что главное преимущество PBAT — его биоразлагаемость — обусловлено сложноэфирными связями, а не углеродно-углеродным скелетом в неразлагаемых полимерах, таких как полиэтилен. Эфирные связи легко гидролизуются и повреждаются ферментами.
Например, полимолочная кислота и PHA представляют собой полиэфиры, которые разлагаются при разрыве сложноэфирных связей. Но самый распространенный полиэстер — полиэтилентерефталат (ПЭТ), используемый в волокнах и бутылках для газировки — не так легко разлагается. Это связано с тем, что ароматическое кольцо в его скелете происходит от ПТА. По словам Нараяна, кольца, придающие структурные свойства, также делают ПЭТ гидрофобным. «Воду нелегко попасть, и она замедляет весь процесс гидролиза», — сказал он.
Basf производит полибутилентерефталат (ПБТ), полиэфир, полученный из бутандиола. Исследователи компании искали биоразлагаемый полимер, который можно было бы легко производить. Они заменили некоторое количество ПТА в ПБТ жировой двухкислотной гликолевой кислотой. Таким образом ароматические части полимера отделяются и становятся биоразлагаемыми. В то же время остается достаточно ПТА, чтобы придать полимеру ценные физические свойства.
Нараян считает, что PBAT немного более биоразлагаем, чем PLA, для разложения которого требуется промышленный компост. Но он не может конкурировать с коммерчески доступными ПГА, которые биоразлагаемы в естественных условиях, даже в морской среде.
Эксперты часто сравнивают физические свойства ПБАТ с полиэтиленом низкой плотности — эластичным полимером, используемым для изготовления пленок, например, мешков для мусора.
PBAT часто смешивают с PLA, жестким полимером со свойствами, подобными полистиролу. Бренд Ecovio компании Basf основан на этой смеси. Например, Вербрюгген утверждает, что биоразлагаемая хозяйственная сумка обычно содержит 85% ПБАТ и 15% ПЛА.
Novamont добавляет рецепту еще одно измерение. Компания смешивает ПБАТ и другие биоразлагаемые алифатические ароматические полиэфиры с крахмалом для создания смол для конкретных применений.
Стефано Факко, новый менеджер по развитию бизнеса компании, сказал: «За последние 30 лет Novamont сосредоточилась на приложениях, в которых возможности деградации могут повысить ценность самого продукта. «
Большим рынком для PBAT является мульча, которую разбрасывают вокруг посевов, чтобы предотвратить появление сорняков и помочь сохранить влагу. При использовании полиэтиленовой пленки ее необходимо стягивать и часто закапывать на свалках. Но биоразлагаемые пленки можно выращивать прямо в почве.
Еще один крупный рынок — биоразлагаемые мешки для мусора для общественного питания и домашнего сбора пищевых и дворовых отходов.
Сумки таких компаний, как BioBag, недавно приобретенная Novamont, уже много лет продаются в розничной торговле.
Время публикации: 26-11-21