XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Биоразлагаемые полимеры (биодеградируемые полимеры) – полимерные материалы, которые под действием естественных химических и биологических реакций способны самопроизвольно разрушаться. Некоторые из этих полимеров разлагаются в мусорных баках на заднем дворе или в почве, пресной или соленой воде.

В настоящее время человечество нуждается в применении таких материалов во всех сферах жизнедеятельности, потому что большая часть полимеров, которая используется в производстве сейчас, не способна разлагаться в естественной среде и требует применения дополнительных мер по утилизации и переработке, что приводит к загрязнению окружающей среды. Часть текущих дебатов вращается вокруг определения приемлемого периода для полного биоразложения. Почти все материалы на углеродной основе являются биоразлагаемыми, если им предоставляется необходимый период времени. Большинство определяет абсолютно биоразлагаемый полимер – как материал, полностью превращаемый микроорганизмами в углекислый газ, воду или гумус. В случае анаэробного (не требуется присутствия кислорода) биологического разложения углекислый газ, метан и гумус - являются продуктами разложения. Полимеры, полученные из возобновляемых ресурсов (не на основе нефти) не считаются биоразлагаемыми, поскольку большинство таких полимеров, не является биоразлагаемым, их часто называют биооснованными. Некоторые полимеры являются как биооснованными, так и биоразлагаемыми.Основные биоразлагаемые полимеры включают полигидроксиалканоаты (PHAs), включая полигидроксибутират (PHB) и родственные сополимеры; полимолочная кислота (PLA)(C₃H₆O₃)x; регенерированная целлюлоза (C₆H₁₀O₅)n; соединения крахмала (C₆H₁₀O₅)n (термопластичный крахмал); сополиэфиры, такие как полибутилен адипат терефталат (C₁₂H₁₂O₄)n (PBAT) и полибутилен сукцинат адипат (PBSA); полибутиленсукцинат (PBS); поликапролактон [-(CH₂)₅-CO-O-](ПКЛ); и полигликолевая кислота (PGA).Западная Европа остается крупнейшим производителем и потребителем биоразлагаемых полимеров. Законодательство является ключевым фактором рынка и вводит запреты на пластиковые пакеты в Италии и Франции, директиву об упаковочных отходах с целями по утилизации и переработке и другие законы о сборе и удалении отходов, направленные на предотвращение захоронения отходов. Затраты на захоронение свалок в Западной Европе (налоги на свалки, зарплаты рабочих) значительно выше, чем в Центральной и Восточной Европе и Северной Америке, а инфраструктура переработки сравнительно хорошо развита. Азия и Океания - второй по величине регион потребления, рынок биоразлагаемых полимеров зависит от импорта, а также местного производства для удовлетворения спроса на данный материал. Производственные мощности в Китае и Таиланде (в меньшей степени) значительно выросли за последние годы. Производство и потребление также увеличились, но в меньшей степени по сравнению с Западной Европой. Северная Америка является вторым по величине производителем биоразлагаемых полимеров и нетто-экспортером полимолочной кислоты. В 2017 году соединения крахмала и полимолочная кислота (PLA) составляли 46% и 42%, соответственно, от общего потребления биоразлагаемых полимеров. Другие важные биоразлагаемые полимеры включают сложные сополиэфиры, такие как полибутиленадипатетерефталат (PBAT) и полибутиленсукцинатадипат (PBSA); полибутиленсукцинат; поликапролактон (ПКЛ); производные целлюлозы; полигликолевая кислота (PGA); и полигидроксиалканоаты (PHAs), включая полигидроксибутират (PHB) и родственные полимеры.

Разложение таких полимеров, по стандарту EN 1343 происходит в течение 180 дней.

Проблема массового использования биоразлагаемых полимеров состоит в том, что такие материалы стоят намного дороже (в 2 – 7 раз) своих аналогов, произведенных из нефтепродуктов (биоресурсов). Согласно экспертам, в скором времени объемы произведенных биоразлагаемых полимеров будут расти, следовательно, цена на них будет снижаться, и к 2020 году объем выпускаемых биополимеров будет составлять 3,5 – 5 миллионов тонн, что составляет около 5% от общего производства пластиков.