Tworzywo biodegradowalne jest uważane za jeden z najbardziej obiecujących ekologicznych materiałów opakowaniowych.Jest to nowy rodzaj plastiku, który po wyrzuceniu może szybko ulec degradacji i zniknąć w środowisku naturalnym, nie powodując przy tym zanieczyszczenia środowiska.

Zgodnie z definicją ustaloną przez ASTM w 1989 roku, materiał degradowalny odnosi się do tworzywa sztucznego, którego struktura chemiczna zmienia się w określonym środowisku, powodując utratę wydajności w określonym czasie.Rozwój degradowalnych materiałów opakowaniowych z tworzyw sztucznych i stopniowa eliminacja niedegradowalnych materiałów opakowaniowych z tworzyw sztucznych to ogólny trend rozwoju nauki i technologii na świecie oraz jeden z gorących punktów badań i rozwoju materiałów.Tworzywa degradowalne są łatwe w obróbce i formowaniu, a ich cena z dnia na dzień spada, co doprowadziło do gwałtownego wzrostu wykorzystania degradowalnych tworzyw sztucznych do pakowania.Według prognozy rynku i technologii USA, ponad 40 firm w Stanach Zjednoczonych wyprodukowało degradowalne tworzywa sztuczne, z wydajnością 2,5% w 1987 roku 30000 ton, wzrosła do 380000 ton w 1992 roku, co oznacza wzrost 17-krotny w ciągu pięciu lat .Obecnie degradowalne tworzywa sztuczne są szeroko stosowane w opakowaniach żywności, pudłach obrotowych, torbach spożywczych, opakowaniach narzędzi i opakowaniach zewnętrznych niektórych produktów mechanicznych i elektrycznych w Stanach Zjednoczonych.

Obecnie jedynymi w pełni biodegradowalnymi polimerami, które zostały potwierdzone, są biosyntetyczne poliestry alifatyczne, takie jak PHB i PHBV syntetyzowane przez fermentację, polimery zawierające wiązania eterowe i grupy polihydroksylowe, takie jak skrobia i celuloza, a także syntetyczne poliamidy, poliuretan, polimery zawierające eter obligacje i PVA.Wśród tych materiałów polimerowych poliuretan, poliamid, poliester i PVA są materiałami opakowaniowymi o dobrej wydajności, które są szeroko stosowane jako folie opakowaniowe, pojemniki opakowaniowe lub materiały wiążące.Jednak te całkowicie degradowalne materiały opakowaniowe mają ograniczoną różnorodność i są dalekie od spełnienia wymagań wielu technologii pakowania i właściwości ochronnych opakowań.PHB, PHBV i polieter nie są zbyt przydatne ze względu na niską temperaturę topnienia i wytrzymałość.Jednak materiały opakowaniowe, które mogą być całkowicie degradowane przez mikroorganizmy, przyciągnęły wiele uwagi ze wszystkich krajów ze względu na ich całkowitą nieszkodliwość dla środowiska, a rozwój tego aspektu wciąż trwa.

Niekompletne tworzywo degradowalne polimerowo (typ skrobia + pe) zmieszane ze skrobią, znane również jako tworzywo rozszczepiające się biologicznie, jest materiałem o szybkich badaniach i rozwoju, wielu osiągnięciach industrializacji i oczekuje się, że nadal będzie obniżał koszty.W celu poprawy kompatybilności mieszania między skrobią a polimerami, skrobia musi zostać zmodyfikowana.Powierzchnia cząsteczek modyfikowanej skrobi pokryta jest alkilem, który osłabia rolę wiązania wodorowego, a tym samym zwiększa kompatybilność z polietylenem, polialkoholem winylowym i innymi polimerami.

Chiny zaczęły opracowywać degradowalne tworzywa skrobiowe we wczesnych latach 80-tych.Plastiki skrobiowe opracowane przez Instytut Yinghua Akademii Nauk Jiangxi po raz pierwszy odniosły sukces.W 1987 r. przeszła ocenę i założyła pierwszą małą linię do produkcji plastiku skrobiowego w Chinach.Wydajność produktu osiągnęła międzynarodowy standard tego samego rodzaju tworzyw sztucznych.Produkty z degradowalnej żywicy skrobi Beijing Huaxin Co., Ltd. wykorzystywały skrobię jako główny surowiec zamiast polietylenu jako surowiec i wprowadził na rynek degradowalne torby do pakowania żywności w 1991 roku.

Problem tworzyw sztucznych degradowalnych przez skrobię polega na tym, że podczas degradacji tylko część skrobiowa ulega biodegradacji w krótkim czasie, podczas gdy część plastikowa, taka jak polimery, takie jak PK, PS, PVC itp., nie może być biodegradowalna.Skutkiem degradacji jest to, że chociaż mieszanka ulega degradacji i jej wydajność ulega degradacji, nadal pozostaje w glebie lub środowisku.Dojście do całkowitej degradacji i wejście do środowiska ekologicznego zajmie co najmniej 20 lat.Dlatego jest to rodzaj niekompletnych materiałów biodegradowalnych, może odgrywać jedynie rolę moderującą w przetwarzaniu odpadów z tworzyw sztucznych, a nie podstawowej obróbce.

Zgłoszono materiały opakowaniowe ulegające fotodegradacji uzyskane przez dodanie fotosensybilizatorów.PE, PP i inne powszechnie stosowane tworzywa sztuczne można uzyskać poprzez dodanie odpowiedniego fotouczulacza.Zielony materiał opakowaniowy TPR opracowany przez firmę filltec w Szwecji jest wytwarzany przez mieszanie węglanu wapnia z polipropylenem z dodatkiem środka fotolizy w specjalnym procesie.Jego skład jest bardzo podobny do skorupki jaja i jest prawie nieszkodliwy dla środowiska.Może być termoformowany, rozdmuchiwany, formowany wtryskowo i wytłaczany.TPR jest gładki i gładki.Folie o różnej grubości rozkładają się na proszek po 4-18 miesiącach pod wpływem światła.Obecnie jest używany do pakowania masła, lodów itp.

Obecnie materiały opakowaniowe ulegające fotodegradacji nadal mają następujące problemy: 1) sprzeczność między szybkością fotodegradacji a wydajnością fotodegradowalnych polimerów.Jeśli prędkość fotodegradacji jest zbyt duża, chociaż sprzyja przetwarzaniu odpadów z tworzyw sztucznych, upiększaniu środowiska i zmniejszaniu zanieczyszczenia, jest to oczywiście szkodliwe dla wydajności i żywotności;2) Wpływ produktów fotodegradacji na środowisko ekologiczne, jeśli produkty fotodegradacji mogą dalej ulegać biodegradacji, a ostatecznie stać się energią węgla lub nieszkodliwymi substancjami absorbowanymi przez mikroorganizmy, to oczywiście najlepiej.Ale w rzeczywistości kopolimery etylenu, propylenu i ketonu winylowego mają bardzo małą zdolność biodegradacji w glebie lub podziemnych drogach wodnych po fotodegradacji, a ponadto warto zbadać, czy produkty fotodegradacji są szkodliwe dla środowiska ekologicznego.

Obecnie wchodzące na rynek tworzywa biodegradowalne i fotodegradowalne uzyskuje się głównie poprzez mieszanie lub szczepienie polimerów ogólnego przeznaczenia, takich jak PE i PP, z polimerami ulegającymi degradacji, takimi jak skrobia lub celuloza, oraz dodawanie fotouczulaczy, które mogą wywoływać fotodegradację.Badania i zastosowania w tej dziedzinie są bardzo aktywne.Poliketony mogą być modyfikowane chemicznie za pomocą utleniaczy, takich jak nadtlenek wodoru i kwas nadtlenowy, i utleniane do polimerów zawierających jednocześnie struktury poliestrowe i poliketonowe, stając się materiałami opakowaniowymi zarówno biodegradowalnymi, jak i ulegającymi fotodegradacji.Biodegradowalny / fotodegradowalny plastik opracowany przez Wydział Chemii Uniwersytetu w Lanzhou może być bezpośrednio wykorzystywany do produkcji pudełek śniadaniowych typu fast food i worków na śmieci.Wykorzystuje nieskrobiowe fotouczulacze i środki biodegradowalne.Jego wytrzymałość i przezroczystość są lepsze niż plastik skrobiowy.Ma doskonałą wydajność fotodegradacji i może być kruchy w ciągu 50 ~ 100 dni.Produkty jego degradacji mogą być dalej degradowane przez mikroorganizmy, takie jak pleśń, a ostatecznie stać się źródłem węgla dla mikroorganizmów i powrócić do natury.Głównymi materiałami plastiku Shuang Jie produkowanego przez fabrykę żywic Guangdong Shenzhen Huipeng są PF i skrobia, których zawartość skrobi modyfikowanej wynosi do 70%.Do pakowania stosuje się formowanie z rozdmuchiwaniem, a folia ta może ulec degradacji pod wpływem efektów biologicznych i świetlnych.W ostatnich latach wiele krajów wzmocniło głębokie przetwarzanie i rozwój produktów rolnych i produktów ubocznych w celu poprawy wszechstronnych korzyści rolnictwa.Wykorzystywanie produktów rolniczych i produktów ubocznych do produkcji przyjaznych dla środowiska materiałów opakowaniowych z tworzyw sztucznych do żywności stało się gorącym punktem badawczym w dziedzinie badań naukowych.

Obecnie trwają prace nad zastosowaniem „żywicy biodegradowalnej” w celu zastąpienia dotychczasowych opakowań z tworzyw sztucznych.Kukurydza to pyszne i pożywne jedzenie.Jest również szeroko stosowany w produkcji słodzików i pasz dla zwierząt.Wraz z postępem technologii może być również wykorzystywany do produkcji różnorodnych wyrobów z tworzyw sztucznych.Na przykład „żywica ze skrobi kukurydzianej” z powodzeniem badana w Japonii i na Tajwanie jest nowym rodzajem ekologicznego materiału chroniącego środowisko.Żywica ta jest wytwarzana z kukurydzy poprzez przetwarzanie i plastyfikację.Najpierw ekstrahowany jest cukier z kukurydzy, po fermentacji i destylacji ekstrahuje się podstawowe materiały do ​​produkcji tworzyw sztucznych i włókien, a następnie przetwarza na materiał zwany polilaktydem (PLA), który jest drobnoziarnistym materiałem o średnicy zaledwie 4,57 mm .Można z niego wytwarzać różne produkty jednorazowego użytku, takie jak kubki na wodę, torby plastikowe, opakowania towarów itp. Zgodnie z eksperymentami ten materiał opakowaniowy można usunąć przez spalenie, rozkład biochemiczny i zjedzenie owadów, aby uniknąć „białego zanieczyszczenie".

Firmy zagraniczne z optymizmem podchodzą do tego nowego materiału chroniącego środowisko.Na przykład Coca Cola zużyła 500000 jednorazowych kubków na Zimowych Igrzyskach Olimpijskich w Salt Lake City, wszystkie wykonane z kukurydzianego plastiku.Ten rodzaj kubka zniknął na wolnym powietrzu w zaledwie 40 dni.Sony, japoński producent urządzeń elektrycznych, od dwóch lat pakuje tace MD z plastikowym papierem zrobionym z kukurydzy.Nowe opakowanie jest równie piękne jak poprzednie, ale nie wywoła negatywnego efektu „trwałości”.

Naukowcy z Departamentu Rolnictwa USA ogłosili niedawno, że ma pojawić się nowy, przyjazny dla środowiska materiał do pakowania żywności.Ten nowy materiał jest w całości wykonany z pokruszonych truskawek, co spełnia wymagania ochrony środowiska i może zastąpić tradycyjny plastik polietylenowy jako nowy materiał opakowaniowy do żywności.Tara McHugh, ekspert ds. żywności z Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych, powiedziała, że ​​ten nowo opracowany materiał do pakowania żywności nie różni się pod względem wydajności od tradycyjnych produktów.Wykonana z niego folia do pakowania żywności może również zapobiegać przenikaniu tlenu, aby uzyskać efekt konserwacji żywności.Ponieważ składniki tego nowego materiału pochodzą głównie z gorszych warzyw i owoców, które nie nadają się do spożycia, jest to materiał, który może być naturalnie rozłożony i spełnia wymogi ochrony środowiska.W teście folia opakowaniowa wykonana z tego „magicznego” materiału może nie tylko zachować świeżość, ale także poprawić smak bananów, jabłek i innych owoców.Tara mchuey powiedziała, że ​​w niedalekiej przyszłości nie tylko truskawki mogą służyć jako materiał opakowaniowy, ale także warzywa, takie jak marchewka i kalafior.