Biodegradovateln

1
Biodegradovatelné polymery
2
Obsah

• Biodegradovatelné polymery, jejich
  charakteristika a rozdelení
• Degradacní procesy
• Hodnocení degradacních procesu
• Porovnání biodegradovatelných polymeru s
  materiály bežne dostupnými
• Výroba a zpracování biodegradovatelných polymeru
• Aplikacní oblasti
• Budoucnost biodegradovatelných polymeru

3
Polymery

• Nevýhody
• omezené možnosti recyklace
• neschopnost rozkladu v prírodním prostredí
• neobnovitelnost surovinových zdroju

• Výhody
• využitelné chemické, fyzikální a mechanické
  vlastnosti
• zvládnuté technologie výroby a zpracování

4
Biodegradovatelné polymery,jejich
charakteristika a rozdelení

• Biodegradovatelné polymery všechny polymery u
  nichž dochází k degradaci a následnému rozkladu
  pusobením mikroorganismu
• Podmínky rozkladu vlhkost
• 
  teplota
• 
  prítomnost mikroorganismu
• Produkty rozkladu oxid uhlicitý (methan)
• voda
• zbytek
  biomasy

5
Biodegradovatelné polymery
Základní rozdelení biopolymery (celulóza)
speciální biopolymery
(kyselina polymlécná)
syntetické biodegradovatelné
polymery (polyethylen)
6
Biopolymery

• Vysokomolekulární organické látky vytvárené
  biochemickými reakcemi
• rostlin
• (celulóza, škrob)
• zvírat
• (chitin, proteiny)
• mikroorganismu
• (polyhydroxyalkanoáty - PHA)

7
Speciální biopolymery
?
?

• Speciální (syntetické) biopolymery jsou
  syntetizovány z prírodních biomolekul.
• Takto vyrobené materiály nejsou produktem živých
  organismu, ale vykazují vlastnosti biopolymeru.
• Kyselina polylaktidová (PLA)
• Kyselina polyglykolová (PGA)

?
?
?
?
?
8
Syntetické biodegradovatelné polymery

• Syntetické polymery mohou být modifikovány
  vhodnými aditivy tak, že podléhají oxidacním
  reakcím probíhajícím v prírodním prostredí a
  vytvárejí produkty asimilovatelné mikroorganismy.
  
• TDPA Totally Degradable Plastic Additives

• Alifatické polyestery
• (PCL polykaprolakton)
• Aromatické polyestery (PBAT polybutylenadipát
  tereftalát)
• Polyvinylalkohol
• (PVA)
• Oxo-biodegradovatelné polyolefiny (TDPA PE)

9
Degradacní procesy

• Degradace behem výroby

• Degradace finálních produktu

• krátký a intenzivní proces probíhající pri
  zpracování polymerní taveniny

• degradace oxidacní, hydrolytická, foto-degradace,
  biodegradace
• fragmentace

10
Degradacní procesy - biodegradace
11
Hodnocení degradacních procesu

• Metody využívané k hodnocení biodegradability
  zahrnují stanovení

• Degradacní prostredí

• množství vznikajícího oxidu uhlicitého nebo
  methanu
• zmeny molární hmotnosti materiálu
• mechanických vlastností materiálu
• úbytku hmotnosti materiálu
• rozsahu fragmentace materiálu
• kombinace metod

• splaškový kal
• kontrolované kompostování
• simulovaná skládka odpadu

12
Hodnocení degradacních procesu

• Trístupnový zpusob hodnocení procesu
  biodegradace
• Urcit, zda se jedná o biodegradovatelný polymer
• Stanovit podmínky biodegradace laboratorní
  testy
• Posoudit, zda je polymer biodegradovatelný za
  reálných prírodních podmínek

13
Porovnání biodegradovatelných polymeru s
polymery bežne dostupnými
PLA PGA PCL PHB LDPE PVC PS EP
? g/cm3 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
s 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
e 2,5-6 1,5-20 až 1000 5-8 600 20-100 3 1-6
s Nm/g 16-48 40-45 18-37 32-34 9-26 32-47 48-57 36-46
E kNm/g 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
Tg oC 45-60 35-45 -60 -65 5-15 -80 83 80 50
Tm oC 150-160 220-230 58- 65 168- 182 105-110 - - -
14
Výroba biodegradovatelných polymeru

• fotosyntéza
• výroba z biomolekul
• výroba z minerálních zdroju
• 12 H2O 6 CO2 E C6H12O6 6 O2 6 H2O
• - škrob
• - mikrobiální polyestery
• (komercní výroba probíhá
• v bioreaktorech)

15
Výroba biodegradovatelných polymeru

• Z minerálních zdroju
• Polymerizace
• Polykondenzace
• Polyadice

• Z biomolekul
• vznikajících v prírodních prostredích
• fotosyntéza ?
• zásobní látky - škrob, cukry ?
• fermentacní proces ?
• kyselina mlécná ?
• dehydratace, polymerizace ?
• kyselina polymlécná

16
Zpracování biodegradovatelných polymeru

• Odlévání
• Vytlacování
• Vstrikování
• Vyfukování
• Zvláknování

17
Aplikacní oblasti

• Medicína
• Zemedelství
• Hygienické potreby
• Predmety pro rychlé
• obcerstvení
• Obalové fólie, tašky, hracky

18
Budoucnost biodegradovatelných polymeru

19
Dekuji za pozornost.