Что такое биополимеры

В узком смысле, биополимеры — это высокомолекулярные соединения, которые встречаются в природе в естественном виде. Например, синтезируются растениями, как крахмал, лигнин, каучук, целлюлоза, или бактериями, как полигидроксиалканоат (PHA) и полилактид (PLA). Это биологическая основа для производства пластиков, способных за короткий промежуток времени полностью разлагаться в окружающей среде (биоразлагаемых биопластиков). Учитывая тенденцию к ужесточению экологического законодательства, биопластики — одна из самых перспективных альтернатив синтетическим полимерам (проще говоря, пластмассам).

ЧТО ТАКОЕ БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПЛАСТИКИ

В более широком смысле, термин биополимеры используется для обозначения целого класса пластиков, которые соответствуют стандартам США (ASTM D 6400) и ЕС (EN 13432) по скорости разложения под действием микроорганизмов и факторов окружающей среды. В эту группу, помимо полимеров на биооснове, входят и другие материалы, полученные из ископаемого сырья или методом компаундирования (частично на биооснове, частично — из сырья нефтехимического происхождения).

ВИДЫ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ ПО ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ:

• Полимеры на биооснове: полигидроксиалканоат (PHA), полилактид (PLA) и другие материалы, изготовленные из природного возобновляемого сырья.
• Биоразлагаемые полимеры, полученные из продуктов нефтепереработки: полибутилен-адипат-терефталат (PBAT), полибутилен-сукцинат (PBS), поликапролактон (PCL) и др.
• Материалы, полученные путём смешивания (компаундирования) в разных пропорциях биоразлагаемого сырья как растительного, так и нефтехимического происхождения.

Пластик, полученный путём глубокой переработки растительного сырья, не становится биоразлагаемым по умолчанию (прежде всего, это касается био-PE, био-PET, био-PVC, био-PA, для которых возможен только рециклинг). В то же время полимеры, изготовленные из продуктов нефтепереработки, вполне могут быть сертифицированы как биоразлагаемые.

ЧТО ТАКОЕ БИОРАЗЛАГАЕМОСТЬ

И ПОЧЕМУ ЭТО ГЛАВНЫЙ КРИТЕРИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПЛАСТИКА

Термином биоразлагаемость описывают способность полимерных материалов разлагаться под действием микроорганизмов на воду, газ, биомассу и небольшую неорганическую фракцию.

В общих чертах процесс можно описать так: в почве или компосте биоразлагаемые полимеры заселяются бактериями и грибами, энзимы бактерий атакуют пластиковые поверхности и разрывают полимерные цепи, отдельные фрагменты полимерных цепей перерабатываются внутри бактерий. В результате молекулы биопластика распадаются, происходит биодеградация полимера.

Как свойство материала биоразлагаемость можно измерить. Испытания проводятся по стандарту ASTM D 6400 (США) или по европейскому стандарту EN 13432 (на него опирается российский ГОСТ Р 54530-2011). Если для распада синтетических полимеров в природе требуется более 100 лет, то биопластик, сертифицированный по стандарту EN 13432, должен разложиться на 90% за 180 дней.

ЧТО НЕ ЯВЛЯЕТСЯ БИОПОЛИМЕРОМ

Иногда в отдельную группу биополимеров выделяют синтетические пластики с оксо-добавками. Приставка «оксо-» означает, что в процессе утилизации пластиковых отходов главным катализатором распада выступает кислород. В действительности речь идёт не о биологическом разложении, а об окислительном охрупчивании и измельчении на мелкие фрагменты.

Добавка ускоряет процесс измельчения (если отходы не закопаны в землю и контактируют с кислородом), но не решает проблему разложения синтетических полимеров. Невидимые глазу частицы микропластика могут разлагаться в почве более 100 лет. Другая проблема кроется в составе добавок: они содержат соли тяжелых металлов (никель, марганец, кобальт), которые после разрушения пластика могут накапливаться в почве и попадать в грунтовые воды.

Именно поэтому пластик с оксо-добавками не имеет международных сертификатов биоразлагаемости и компостирования по стандарту EN 13432 и ASTM D 6400 и не является биополимером.

ВИДЫ БИОПОЛИМЕРОВ ПО НАЗНАЧЕНИЮ

Биополимер для упаковки

• Биополимеры BioFlex™ на основе PLA для производства гибкой упаковки: прозрачных пакетов, гладких и пузырчатых плёнок, упаковки для сухих и некоторых замороженных продуктов, фруктов, овощей.
• Биополимеры Biograde™ с высокой устойчивостью к нагреву для производства одноразовой посуды и столовых приборов методом инжекционного литья.
• Биополимеры BioFlex™ для клеевой ламинации.
• Биополимеры BioFlex™ для упаковки косметической продукции.

При попадании в компостные условия упаковка из биополимеров полностью перерабатывается микроорганизмами. В результате остается только гумус (перегной), вода и углекислый газ. Процесс органического разложения длится всего несколько месяцев, в отличие от обычных пластиков, которые сохраняются в почве более 100 лет.

Плановая замена обычных полимеров, применяемых для изготовления пластиковых пакетов, одноразовой посуды и прочих изделий, на биоразлагаемые полимеры решит одну из глобальных проблем человечества — позволит избавиться от упаковочного мусора, загрязняющего окружающую среду.

• Биопластик BioFlex™ сертифицирован на соответствие международным стандартам биоразлагаемости: EN 13432 (сертификат 7W0076 от DIN Certco и AIB-Vincotte «OK Compost») и ASTM D6400 (сертификат от BPI США).
• Материалы серий Bio-Flex™, Biograde™ сертифицированы на контакт с пищевыми продуктами в соответствии с EN 10/2011 и US FDA.

Биополимер для растений

• Гидрогель «Акватис» 10 кг (мешок)
• Гидрогель «Акватис» 1 кг (пластиковый контейнер)
• Гидрогель «Акватис» 100 г (пластиковый контейнер)

Некоторые из биополимеров являются суперабсорбентами воды. Например, полиакриловый суперабсорбент на основе соли калия (SAP) способен впитывать и удерживать объём воды, который 400 раз превышает его собственную массу.

Сам по себе биополимер — это не удобрение, но вместе с водой он удерживает до 40% удобрений, просачивающихся в зону, малодоступную для корней. Растение сначала потребляет влагу из почвы, а потом использует воду и удобрения, сохранённые в гранулах суперабсорбента.

После дождя или полива биополимер-суперабсорбент вновь набухает, удерживая воду. Таким образом, рядом с растением образуется запас воды для вегетации в засушливый период. Использование биополимера на основе SAP позволяет снизить частоту поливов, обеспечить лучшее питание растений и собрать больший урожай, сократив общие затраты на полив и удобрения.

После завершения срока службы (в среднем, 5 лет), биополимер распадается на природные компоненты — воду, углекислый газ и калийные соли.

Биополимер для пожаротушения

• ПОГ «Гидропласт» для тушения пожаров класса «А» по ГОСТ 27331, заряда огнетушителей типа ОВЭ-10 и ОП по ГОСТ Р 51057, использования в модульных установках пожаротушения.

Яркий пример использования суперабсорбентов (гидрогелей) для пожаротушения — огнетушащий гелеобразующий порошок (ПОГ) «Гидропласт». Это полимерный суперабсорбент (SAP) последнего поколения: в 15 раз повышает охлаждающую способность воды, связывает количество влаги, в сотни раз превышающее его собственную массу, и примерно в 2 раза сокращает количество расходуемой воды.

Биополимер прошел испытания и показал отличные результаты при тушении пожаров. Состав не испаряется и плотно накрывает очаг возгорания, предотвращая повторное воспламенение, что подтверждено Сертификатом МЧС России.

Биополимеры для пылеподавления и нефтедобычи

• Реагент-пылеподавитель ArcticLine

Биополимеры используются в сфере нефтедобычи, например, в качестве кольматанта. Они закупоривают поры, образующиеся внутри породы на внутренних поверхностях буровых скважин. Продукт заполняет микрополости и трещины пласта, сохраняя тем самым буровой раствор в скважине.

Реагент-пылеподавитель «ArcticLine» может применяться для пылеподавления в любых сферах хозяйственной деятельности. Одно из его наиболее актуальных современных применений, показавших высокую эффективность при испытаниях, — пылеподавление в портах, где происходит перевалка угля.

Подробная информация о биополимерах и их видах приведена в каталоге «ТампоМеханика».