Biodegradable polymers

Document Sample
Biodegradable polymers Powered By Docstoc
					Biodegradovatelné polymery
Obsah

• Biodegradovatelné polymery, jejich charakteristika a
  rozdělení
• Degradační procesy
• Hodnocení degradačních procesů
• Porovnání biodegradovatelných polymerů s materiály běžně
  dostupnými
• Výroba a zpracování biodegradovatelných polymerů
• Aplikační oblasti
• Budoucnost biodegradovatelných polymerů



                                                         2
Polymery
Výhody                      Nevýhody
• využitelné chemické,      • omezené možnosti
   fyzikální a mechanické      recyklace
   vlastnosti               • neschopnost rozkladu v
• zvládnuté technologie        přírodním prostředí
   výroby a zpracování      • neobnovitelnost
                               surovinových zdrojů
obaly

stavebnictví

spotřebitelské produkty

transport

bytové zařízení

elektro

export

jiné




                                                       3
Biodegradovatelné polymery,
jejich charakteristika a rozdělení

• Biodegradovatelné polymery – všechny polymery u nichž
  dochází k degradaci a následnému rozkladu působením
  mikroorganismů

• Podmínky rozkladu – vlhkost
                      teplota
                      přítomnost mikroorganismů

• Produkty rozkladu – oxid uhličitý (methan)
                      voda
                      zbytek biomasy                      4
Biodegradovatelné polymery
                             OH

Základní rozdělení           CH2                   OH      OH
                                   O
                        O                  O                    O
biopolymery
                                                           O            n
(celulóza)                   OH    OH              CH2
                                                   OH
speciální biopolymery                      H       O
(kyselina polymléčná)
                                    O C            C
                                           CH3             n
syntetické
biodegradovatelné                      H       H
polymery
(polyethylen)                          C       C
                                       H       H       n
                                                                    5
Biopolymery
Vysokomolekulární
organické látky vytvářené
biochemickými reakcemi:

• rostlin
(celulóza, škrob)

• zvířat
(chitin, proteiny)

• mikroorganismů
(polyhydroxyalkanoáty -
PHA)                        6
Speciální
biopolymery                                    
                                       
Speciální (syntetické)
biopolymery jsou                                       
syntetizovány z přírodních
biomolekul.
                               


Takto vyrobené materiály
nejsou produktem živých
organismů, ale vykazují                            
vlastnosti biopolymerů.            


                                           
Kyselina polylaktidová (PLA)
Kyselina polyglykolová (PGA)
                                                       7
Syntetické
biodegradovatelné
polymery

Syntetické polymery mohou
být modifikovány vhodnými
aditivy tak, že podléhají
oxidačním reakcím
probíhajícím v přírodním    • Alifatické polyestery
prostředí a vytvářejí          (PCL polykaprolakton)
produkty asimilovatelné     • Aromatické polyestery (PBAT
mikroorganismy.                polybutylenadipát tereftalát)
                            • Polyvinylalkohol
                              (PVA)
TDPA – Totally Degradable
                            • Oxo-biodegradovatelné
Plastic Additives              polyolefiny (TDPA PE)
                                                           8
 Degradační procesy

Degradace během výroby         Degradace finálních produktů

• krátký a intenzivní proces   • degradace oxidační,
  probíhající při zpracování     hydrolytická, foto-
  polymerní taveniny             degradace, biodegradace
                               • fragmentace




                                                              9
Degradační procesy -
biodegradace


                DEGRADAČNÍ
                FRAGMENTY
                                                MIKROBY

                                                          SLUNEČNÍ
        02                                                  ZÁŘENÍ
                                   MIMOBUNĚČNÉ
       H2O
                                      ENZYMY
     SVĚTLO
      TEPLO
     ADITIVA
   MECHANICKÉ   OLIGOMER
    PŮSOBENÍ                      ENZYMATICKÉ
                                 ŠTĚPENÍ VAZEB


                             PRODUKTY-ZPRAVOVÁNÍ-VÝROBA

                                                            ZDROJ
                                                          POLYMERŮ


                                                                     10
Hodnocení degradačních procesů

 Degradační prostředí   Metody využívané k
                        hodnocení biodegradability
                        zahrnují stanovení

• splaškový kal         • množství vznikajícího oxidu
                          uhličitého nebo methanu
• kontrolované
                        • změny molární hmotnosti
  kompostování            materiálu
• simulovaná skládka    • mechanických vlastností
  odpadů                  materiálu
                        • úbytku hmotnosti materiálu
                        • rozsahu fragmentace
                          materiálu
                        • kombinace metod
                                                     11
Hodnocení degradačních procesů
  Třístupňový způsob hodnocení
  procesu biodegradace:

1. Určit, zda se jedná o
   biodegradovatelný polymer

2. Stanovit podmínky
   biodegradace – laboratorní
   testy

3. Posoudit, zda je polymer
   biodegradovatelný za reálných
   přírodních podmínek             12
 Porovnání biodegradovatelných polymerů
 s polymery běžně dostupnými
           PLA       PGA       PCL       PHB       LDPE      PVC      PS       EP

   ρ
          1,2-1,3   1,5-1,7   1,1-1,2   1,2-1,3     0,9      1,39    1,05    1,1-1,4
[g/cm3]

σ [MPa]    20-60    60-100    20-40       40       8-23     45-65    50-60     50

E [GPa]    0,4-4      6-7     0,2-0,4   3,5-4     0,1-1,5    3,5      3,5     2-3

 ε [%]     2,5-6    1,5-20    až 1000    5-8       600      20-100    3       1-6

  σ*
           16-48     40-45    18-37     32-34      9-26     32-47    48-57   36-46
[Nm/g]
   E*
           0,3-3     4-4,5    0,2-0,4   2,8-3     0,1-1,6    2,5      3,3    1,8-2,7
[kNm/g]
                                -60
Tg [oC]    45-60     35-45               5-15       -80       83      80       50
                                -65
                                58-      168-
Tm [oC]   150-160   220-230                       105-110     -        -        -
                                65       182                                     13
 Výroba
 biodegradovatelných
 polymerů

• fotosyntéza
• výroba z biomolekul
• výroba z minerálních zdrojů

 12 H2O + 6 CO2 + E = C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

 - škrob
 - mikrobiální polyestery
 (komerční výroba probíhá
  v bioreaktorech)
                                               14
Výroba
biodegradovatelných
polymerů

 Z biomolekul                     Z minerálních zdrojů
 vznikajících v přírodních
 prostředích
                                  • Polymerizace
 fotosyntéza →                    • Polykondenzace
 zásobní látky - škrob, cukry →   • Polyadice
 fermentační proces →
 kyselina mléčná →
 dehydratace, polymerizace →
 kyselina polymléčná
                                                         15
Zpracování
biodegradovatelných
polymerů


  •   Odlévání
  •   Vytlačování
  •   Vstřikování
  •   Vyfukování
  •   Zvlákňování




                      16
Aplikační oblasti

  • Medicína
  • Zemědělství
  • Hygienické potřeby
  • Předměty pro rychlé
    občerstvení
  • Obalové fólie, tašky, hračky




                                   17
Budoucnost biodegradovatelných polymerů




                                          18
Děkuji za pozornost.



                       19

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:12
posted:8/23/2012
language:Czech
pages:19