Совершенных полимеров — полимеров, которые уравновешивают физические свойства и воздействие на окружающую среду — не существует, но полибутилентерефталат (PBAT) ближе к совершенству, чем многие другие.
После десятилетий неспособности предотвратить попадание своей продукции на свалки и в океаны производители синтетических полимеров вынуждены брать на себя ответственность.Многие удваивают свои усилия по продвижению переработки, чтобы отразить критику.Другие компании пытаются решить проблему отходов, инвестируя в биоразлагаемые пластмассы на биологической основе, такие как полимолочная кислота (PLA) и сложные эфиры полигидроксижирных кислот (PHA), в надежде, что естественная деградация уменьшит хотя бы часть отходов.
Но как переработка, так и биополимеры сталкиваются с препятствиями.Например, несмотря на многолетние усилия, в Соединенных Штатах 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 должны заменить.
PBAT сочетает в себе некоторые полезные свойства синтетических и биополимеров.Его получают из обычных продуктов нефтехимии — очищенной терефталевой кислоты (ТФК), бутандиола и адипиновой кислоты, но он биоразлагаем.Как синтетический полимер, его можно легко производить массово, и он обладает физическими свойствами, необходимыми для изготовления гибких пленок, сравнимых со свойствами традиционных пластиков.
Интерес к PBAT растет.У авторитетных производителей, таких как немецкий BASF и итальянский Novamont, наблюдается повышенный спрос после десятилетий взращивания рынка.К ним присоединились более полудюжины азиатских производителей, которые ожидают, что бизнес полимера будет процветать, поскольку региональные правительства стремятся к устойчивости.
Марк Вербругген, бывший генеральный директор производителя PLA NatureWorks, а ныне независимый консультант, считает, что PBAT является «самым дешевым и простым в производстве продуктом из биопластика», и он считает, что PBAT становится выдающимся гибким биопластиком. Он опережает сложный эфир полисукцината и бутандиола ( PBS) и конкурентов PHA.И он, вероятно, будет стоять рядом с PLA в качестве двух наиболее важных биоразлагаемых пластиков, которые, по его словам, становятся доминирующим продуктом для жестких приложений.
Рамани Нараян, профессор химического машиностроения Мичиганского государственного университета, сказал, что главное преимущество PBAT — его биоразлагаемость — связано с эфирными связями, а не с углерод-углеродным скелетом в неразлагаемых полимерах, таких как полиэтилен.Эфирные связи легко гидролизуются и повреждаются ферментами.
Например, полимолочная кислота и ПГА представляют собой сложные полиэфиры, которые разлагаются при разрыве их сложноэфирных связей.Но самый распространенный полиэстер — полиэтилентерефталат (ПЭТ), используемый в волокнах и бутылках из-под газировки, — не так легко разрушается.Это связано с тем, что ароматическое кольцо в его скелете происходит от PTA.По словам Нараян, кольца, придающие структурные свойства, также делают ПЭТ гидрофобным.«Воду не так просто достать, и она замедляет весь процесс гидролиза», — сказал он.
Basf производит полибутилентерефталат (ПБТ) — сложный полиэфир, получаемый из бутандиола.Исследователи компании искали биоразлагаемый полимер, который они могли бы легко производить.Они заменили некоторое количество PTA в PBT жирной двухосновной гликолевой кислотой.Таким образом, ароматические части полимера отделяются, чтобы они могли быть биоразлагаемыми.В то же время остается достаточно PTA для придания полимеру ценных физических свойств.
Нараян считает, что PBAT немного более биоразлагаем, чем PLA, для разложения которого требуется промышленный компост.Но он не может конкурировать с коммерчески доступными PHA, которые биоразлагаемы в естественных условиях, даже в морской среде.
Эксперты часто сравнивают физические свойства PBAT с полиэтиленом низкой плотности, эластичным полимером, используемым для изготовления пленок, таких как мешки для мусора.
PBAT часто смешивают с PLA, жестким полимером со свойствами полистирола.Бренд Basf Ecovio основан на этой смеси.Например, Вербрюгген говорит, что компостируемая сумка для покупок обычно содержит 85% PBAT и 15% PLA.
Novamont добавляет еще одно измерение к рецепту.Компания смешивает PBAT и другие биоразлагаемые алифатические ароматические полиэфиры с крахмалом для создания смол для конкретных применений.
Стефано Факко, новый менеджер компании по развитию бизнеса, сказал: «За последние 30 лет Novamont сосредоточилась на приложениях, в которых возможности деградации могут повысить ценность самого продукта.“
Большой рынок сбыта PBAT — это мульча, которую разбрасывают вокруг посевов для предотвращения появления сорняков и сохранения влаги.Когда используется полиэтиленовая пленка, ее приходится натягивать и часто закапывать на свалках.Но биоразлагаемые пленки можно выращивать прямо обратно в почву.
Еще один большой рынок — это компостируемые мешки для мусора для общественного питания и домашнего сбора пищевых и дворовых отходов.
Сумки таких компаний, как BioBag, недавно приобретенная Novamont, годами продаются в розничных магазинах.
Время публикации: 26-11-21