Idealne polimery — polimery, które równoważą właściwości fizyczne i wpływ na środowisko — nie istnieją, ale politereftalan butylenu (PBAT) jest bliższy doskonałości niż wiele innych.
Po dziesięcioleciach niepowodzeń w powstrzymywaniu, aby ich produkty trafiały na wysypiska śmieci i do oceanów, producenci polimerów syntetycznych znajdują się pod presją, aby wziąć na siebie odpowiedzialność. Wiele osób podwaja wysiłki na rzecz promowania recyklingu, aby odeprzeć krytykę. Inne firmy próbują rozwiązać problem odpadów, inwestując w biodegradowalne tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego, takie jak kwas polimlekowy (PLA) i estry polihydroksykwasów tłuszczowych (PHA), mając nadzieję, że naturalna degradacja przynajmniej w części zmniejszy ilość odpadów.
Jednak zarówno recykling, jak i biopolimery napotykają przeszkody. Na przykład pomimo wieloletnich wysiłków w Stanach Zjednoczonych nadal poddaje się recyklingowi mniej niż 10 procent tworzyw sztucznych. A polimery pochodzenia biologicznego – często produkty fermentacji – mają trudności z osiągnięciem wydajności i skali polimerów syntetycznych, które mają zastąpić.
PBAT łączy w sobie niektóre korzystne właściwości polimerów syntetycznych i biologicznych. Otrzymuje się go ze zwykłych produktów petrochemicznych – rafinowanego kwasu tereftalowego (PTA), butanodiolu i kwasu adypinowego, ale ulega biodegradacji. Jako polimer syntetyczny może być łatwo produkowany masowo i posiada właściwości fizyczne potrzebne do wytworzenia elastycznych folii porównywalnych z właściwościami tradycyjnych tworzyw sztucznych.
Zainteresowanie PBAT rośnie. Uznani producenci, tacy jak niemiecki BASF i włoski Novamont, odnotowują wzrost popytu po dziesięcioleciach pielęgnowania rynku. Dołącza do nich ponad pół tuzina azjatyckich producentów, którzy oczekują rozkwitu biznesu związanego z polimerem, dzięki naciskom władz regionalnych na zrównoważony rozwój.
Marc Verbruggen, były dyrektor generalny producenta PLA NatureWorks, a obecnie niezależny konsultant, uważa, że PBAT jest „najtańszym i najłatwiejszym w produkcji produktem bioplastikowym” i uważa, że PBAT staje się wiodącym elastycznym biotworzywem. Wyprzedza ester butanodiolu polibursztynianowego ( PBS) i konkurentów PHA. Prawdopodobnie zajmie miejsce obok PLA na liście dwóch najważniejszych biodegradowalnych tworzyw sztucznych, które jego zdaniem stają się dominującym produktem do zastosowań sztywnych.
Ramani Narayan, profesor inżynierii chemicznej na Michigan State University, powiedział, że główna zaleta PBAT – jego biodegradowalność – wynika z wiązań estrowych, a nie ze szkieletu węgiel-węgiel w niedegradowalnych polimerach, takich jak polietylen. Wiązania estrowe łatwo ulegają hydrolizie i uszkodzeniu przez enzymy.
Na przykład kwas polimlekowy i PHA to poliestry, które ulegają degradacji, gdy pękają ich wiązania estrowe. Jednak najpopularniejszy poliester — politereftalan etylenu (PET), stosowany we włóknach i butelkach po napojach gazowanych — nie rozkłada się tak łatwo. Dzieje się tak, ponieważ pierścień aromatyczny w jego szkielecie pochodzi z PTA. Według Narayana pierścienie nadające właściwości strukturalne powodują również, że PET staje się hydrofobowy. „Woda nie jest łatwo dostać się do środka i spowalnia cały proces hydrolizy” – powiedział.
Basf produkuje politereftalan butylenu (PBT), poliester wytwarzany z butanodiolu. Naukowcy z firmy poszukiwali biodegradowalnego polimeru, który mogliby łatwo wyprodukować. Zastąpili część PTA w PBT kwasem glikolowym dikwasu tłuszczowego. W ten sposób oddziela się aromatyczne części polimeru, dzięki czemu mogą one ulegać biodegradacji. Jednocześnie pozostaje wystarczająca ilość PTA, aby nadać polimerowi cenne właściwości fizyczne.
Narayan uważa, że PBAT ulega nieco bardziej biodegradacji niż PLA, którego rozkład wymaga kompostu przemysłowego. Nie może jednak konkurować z dostępnymi na rynku PHA, które ulegają biodegradacji w warunkach naturalnych, nawet w środowisku morskim.
Eksperci często porównują właściwości fizyczne PBAT z polietylenem o małej gęstości, elastycznym polimerem używanym do produkcji folii, takich jak worki na śmieci.
PBAT często miesza się z PLA, sztywnym polimerem o właściwościach przypominających polistyren. Marka Ecovio firmy Basf opiera się na tej mieszance. Na przykład Verbruggen twierdzi, że kompostowalna torba na zakupy zazwyczaj zawiera 85% PBAT i 15% PLA.
Novamont dodaje kolejny wymiar przepisowi. Firma miesza PBAT i inne biodegradowalne alifatyczne aromatyczne poliestry ze skrobią, aby stworzyć żywice do określonych zastosowań.
Stefano Facco, nowy menedżer ds. rozwoju biznesu w firmie, powiedział: „W ciągu ostatnich 30 lat Novamont skupiał się na zastosowaniach, w których zdolność do degradacji może zwiększyć wartość samego produktu. „
Dużym rynkiem zbytu dla PBAT jest ściółka rozsypywana wokół upraw, aby zapobiec chwastom i pomóc w zatrzymaniu wilgoci. W przypadku stosowania folii polietylenowej należy ją zrywać i często zakopywać na wysypiskach śmieci. Ale biodegradowalne folie można hodować bezpośrednio z powrotem w glebie.
Kolejnym dużym rynkiem są kompostowalne worki na śmieci przeznaczone do gastronomii oraz do domowej zbiórki żywności i odpadów ogrodowych.
Torby takich firm jak BioBag, niedawno przejęty przez firmę Novamont, są sprzedawane w sklepach detalicznych od lat.
Czas publikacji: 26-11-21