¿Cuáles son las principales materias primas de los productos totalmente biodegradables?
Los materiales biodegradables se refieren a materiales que pueden ser completamente descompuestos en compuestos de bajo peso molecular por microorganismos (como bacterias, hongos y algas) en condiciones ambientales naturales apropiadas y predecibles.
Nombre chino
Material completamente biodegradable
Natural
Conversión de compuestos de bajo peso molecular
Características
Protección y degradación del medio ambiente
Ámbito de aplicación
Degradación de bacterias, hongos y algas
Rápida
Navegación
p>1.1 Clasificación de materiales biodegradables 1.2. Variedades y propiedades de materiales completamente biodegradables, propiedades de degradación y evaluación de materiales biodegradables 2.1, método de entierro en suelo 2.2, método cuantitativo en incubadora de placas de Petri 2.3, método de análisis enzimático 2.4, aplicación de método trazador radiactivo C14 3.65433.0000000606 uso agrícola 3.1.65438
Tendencia de aplicación y desarrollo de materiales completamente biodegradables
Resumen: Los materiales completamente biodegradables pueden ser completamente descompuestos por microorganismos, tienen un efecto positivo sobre el medio ambiente. Se introduce la definición, clasificación, evaluación del comportamiento de degradación y tendencias de desarrollo de materiales completamente biodegradables.
Palabras clave: biodegradación, pruebas, aplicación
Si bien los humanos crean la civilización moderna, también tienen un impacto negativo: la contaminación blanca. Es difícil reciclar vajillas desechables, productos plásticos desechables y películas plásticas agrícolas, y los principales métodos de eliminación son la incineración y el entierro. La incineración producirá una gran cantidad de gases nocivos y contaminará el medio ambiente; al enterrarse, los polímeros que contienen no pueden ser descompuestos por microorganismos en poco tiempo, lo que también contamina el medio ambiente. Existen películas de plástico de desecho en el suelo, lo que dificulta el desarrollo de las raíces de los cultivos y la absorción de agua y nutrientes, lo que reduce la permeabilidad del suelo, lo que resulta en una reducción del rendimiento de los cultivos; comer películas de plástico de desecho puede causar obstrucción intestinal y muerte o ser abandonado en el océano. Las redes de pesca y los sedales de fibra han causado daños considerables a la vida marina. Es imperativo defender el consumo ecológico y fortalecer la protección del medio ambiente. Ante el agotamiento cada vez mayor de los recursos petrolíferos, los materiales biodegradables siguen la tendencia y se están convirtiendo en un punto de investigación y desarrollo como productos de alta tecnología y productos respetuosos con el medio ambiente.
1.1.Clasificación de los materiales biodegradables
Los materiales biodegradables se pueden dividir a grandes rasgos en dos categorías según su proceso de biodegradación. Un tipo son los materiales completamente biodegradables, como la celulosa polimérica natural, la policaprolactona sintética, etc., cuya descomposición proviene principalmente de: ① El rápido crecimiento de microorganismos conduce al colapso físico de la estructura plástica (2) La hidrólisis enzimática debido a la acción bioquímica; efectos de los microorganismos O hidrólisis ácido-base ③ Degradación de la cadena de radicales libres causada por otros factores. El otro tipo son los materiales biodegradables, como una mezcla de almidón y polietileno. El efecto de descomposición se debe principalmente a la destrucción de los aditivos y al debilitamiento de la cadena polimérica, lo que degrada el peso molecular del polímero a un nivel que puede ser digerido. por microorganismos y finalmente se descompone en dióxido de carbono (CO2) y agua.
Los materiales biodegradables se mezclan mayoritariamente con polietileno y poliestireno añadiendo almidón y fotosensibilizantes. Los estudios han demostrado [2] que las bolsas de plástico biodegradables a base de almidón acabarán acabando en el vertedero de basura si no se exponen a la luz solar. Incluso si se biodegradan, se biodegradarán principalmente. Después de un cierto período de prueba, las bolsas de basura no mostraron ningún fenómeno de degradación evidente, las bolsas de basura no sufrieron daños naturales e incluso desempeñaron un cierto papel de "conservación" de la basura en las bolsas.
Aunque los plásticos que contienen almidón son más eficaces que los productos de plástico desechables para solucionar la contaminación ambiental, dado que todavía se utilizan como materias primas materiales de polietileno o poliéster no biodegradables, además del almidón añadido, también habrá Queda una gran cantidad de polietileno o poliéster residual, que no se puede biodegradar por completo, solo se descompondrá en fragmentos y no se podrá reciclar cuando llegue al suelo, empeorará la situación y provocará un caos en la eliminación de residuos. Los materiales totalmente biodegradables se vuelven reciclables. La investigación se centra en materiales degradables.
1.2. Tipos y propiedades de materiales completamente biodegradables
Los materiales biodegradables seguros incluyen celulosa polimérica natural, policaprolactona sintética, alcohol polivinílico, etc. La naturaleza misma tiene la capacidad de autopurificación para descomponer, absorber y metabolizar la celulosa polimérica natural. Después de su uso y eliminación, el material puede ser degradado por las enzimas de los microorganismos naturales, y los productos de degradación pueden ser absorbidos y metabolizados por los microorganismos como fuentes de carbono.
La policaprolactona es un polímero sintético barato y biodegradable. La policaprolactona utilizada es un monómero cíclico, la caprolactona, que es un poliéster alifático preparado mediante polimerización con apertura de anillo de compuestos organometálicos. Las propiedades principales son: el punto de fusión y la temperatura de transición vítrea son bajos, sólo 60 ℃ -60 ℃ respectivamente, y la temperatura de cristalización es 22 ℃ su resistencia de la fibra es casi la misma que la de la fibra de poliamida 6, y su resistencia a la tracción puede alcanzar más; superior a 70,56 cN/tex, la resistencia también es superior a 44,1 cN/tex y la pérdida de resistencia en húmedo es muy pequeña. La biodegradabilidad es similar a la de las fibras artificiales, y los productos se degradan en escamas no comprobables en aproximadamente una semana.
El alcohol polivinílico es una resina biodegradable, por lo que el plástico de alcohol polivinílico a base de almidón puede biodegradarse completamente. Los productos a base de etileno y almidón modificado tienen buenas propiedades de moldeo, procesabilidad secundaria, propiedades mecánicas y excelente biodegradabilidad. Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. ha desarrollado una resina de alcohol polivinílico termoplástica, soluble en agua y biodegradable que puede moldearse en fusión con un punto de fusión de 199 °C y puede extruirse, soplarse y moldearse por inyección a 214 °C. -230°C.
El producto tiene excelente transparencia, solubilidad en agua y resistencia a los medicamentos y puede usarse para recubrir contenedores moldeados compuestos y materiales de embalaje.
El ácido poliláctico fue desarrollado conjuntamente por primera vez por Shimadzu Corporation de Japón y China Textile Corporation, y se polimerizó con ácido láctico como materia prima principal. El ácido láctico es un compuesto natural común en animales, plantas y microorganismos. Es fácil de descomponer de forma natural. Sus propiedades fibrosas son excelentes, entre fibras sintéticas y fibras naturales. Es más hidrófilo que la fibra de poliéster y tiene una gravedad específica más baja que la fibra de poliéster. Tiene una sensación, caída y apariencia excelentes, buena resiliencia, excelente retención de rizos y rizos, contracción controlable y una resistencia de hasta 62cN/tex. rayos ultravioleta, se puede teñir con varios tintes, tiene un excelente rendimiento de procesamiento, temperatura de unión térmica controlable y un punto de fusión de cristalización bajo de hasta 120 ℃ -230 ℃.
La principal característica del monómero de ácido láctico es que existe en dos formas ópticamente activas. La tecnología del ácido poliláctico aprovecha esta propiedad única del polímero para controlar el punto de fusión de cristalización del producto mediante el control de la proporción y distribución de los isómeros D y L en la cadena del polímero.
El ácido poli L-láctico (PLLC) es un material polimérico sintetizado mediante fermentación y métodos químicos utilizando recursos biológicos como almidón y melaza como materia prima. PLLC es un material termoplástico con plasticidad similar a la del poliestireno y el poliéster, cristalinidad y rigidez relativamente altas y excelente resistencia a la tracción.
Rendimiento de degradación y evaluación de materiales biodegradables
En la actualidad, no existe un estándar unificado para probar el desempeño de degradación de materiales biodegradables. Puede utilizar el Estándar Americano para Pruebas de Materiales (ASTM). o El método a adoptar sirve como estándar. Los principales métodos para evaluar el rendimiento de la degradación mediante experimentos bioquímicos y microbianos son los siguientes.
2.1. Método de entierro
Existen dos tipos de métodos de entierro: método de entierro al aire libre y método de entierro interior. La fuente de microorganismos es principalmente la comunidad microbiana del suelo. Después de un cierto período de tiempo, saque la muestra y mida su pérdida de peso y cambios en las propiedades mecánicas, o use un microscopio electrónico para medir su ataque microbiano en el suelo. La ventaja es que puede reflejar la biodegradabilidad en condiciones ambientales naturales; la desventaja es que el ciclo de prueba es largo, los resultados de la prueba varían según las diferentes propiedades del suelo y la repetibilidad es deficiente.
2.2. Método cuantitativo de la incubadora Petite
Añadir la muestra de prueba y el agar nutritivo al recipiente, inocular los microorganismos para el cultivo y analizar la pérdida de peso de la muestra después de un período determinado. del tiempo y algunos cambios físicos o químicos. Las ventajas son una rápida degradación, buena repetibilidad, buena cuantificación y los resultados de las pruebas se pueden obtener en poco tiempo. La desventaja es que no puede reflejar la situación real de la naturaleza.
2.3.Método de análisis enzimático
Añadir la solución tampón y la muestra problema al recipiente, dejar actuar la enzima durante un tiempo determinado, analizar la pérdida de peso de la muestra, visualmente. observar el crecimiento del moho y utilizar un microscopio para analizar cambios en las propiedades físicas o químicas de las muestras. Las ventajas son un ciclo de prueba corto, buena repetibilidad y buena cuantificación; la desventaja es que no puede reflejar la situación real en la naturaleza.
2.4. Método de rastreo de C14 radiactivo
Los productos poliméricos marcados con C14 producen CO2 bajo la acción de microorganismos, y el CO2 es absorbido por la solución alcalina. La cantidad total de CO2 se mide mediante el método de titulación y luego la cantidad de CO2 de C14 se mide mediante el método de tasa de desintegración radiactiva. El porcentaje de CO2 de C14 en el CO2 generado indica el grado de ataque microbiano. La ventaja es que los resultados experimentales son fiables y claros. Las pruebas de biodegradabilidad pueden probar la biodegradabilidad de las muestras.