مع تزايد وعي العالم بالآثار الضارة للبلاستيك على البيئة، كان هناك اهتمام متزايد بالبلاستيك الحيوي. كيف يتم صنع البلاستيك الحيوي ؟ في هذه المقالة، سنناقش العملية خطوة بخطوة لصنع البلاستيك الحيوي.
1.ما هو البلاستيك الحيوي ؟
البلاستيك الحيوي هو بلاستيك مصنوع من موارد متجددة، مثل نشا الذرة أو قصب السكر. ليست كل المواد البلاستيكية الحيوية قابلة للتحلل البيولوجي تمامًا. هناك ثلاثة أنواع رئيسية: البلاستيك الحيوي، والبلاستيك القابل للتحلل الحيوي، والبلاستيك القابل للتحلل الحيوي.
نظرًا لأنها مصنوعة من مصادر الكتلة الحيوية، فمن الأسهل تحللها وإعادة تدويرها. تسبب البلاستيك الحيوي ضررًا أقل للبيئة، مما يجعلها بديلاً مستدامًا للبلاستيك التقليدي.
2.كيف يتم صنع البلاستيك الحيوي ؟
1.2. ما هي المواد الخام للبلاستيك الحيوي ؟
قبل معرفة كيفية صنع البلاستيك الحيوي، يجب أن تفهم ما يتكون منه البلاستيك الحيوي. ابتكر المهندسون الكيميائيون بوليمرات بيولوجية من مجموعة متنوعة من مصادر الكتلة الحيوية. يعد مصدر الكتلة الحيوية المختار أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق صفات المواد المرغوبة في البلاستيك النهائي وضمان الجدوى البيئية والمالية في السلع الموسعة والجاهزة للسوق.
تختلف المواد الخام المستخدمة في صنع البلاستيك الحيوي اعتمادًا على نوع البلاستيك الحيوي المنتج. تشمل بعض المواد الخام الأكثر استخدامًا للبلاستيك الحيوي ما يلي:
نشا الذرة
نشا الذرة هو مكون خام بارز لإنتاج البلاستيك الحيوي. يتم استخراج نشا الذرة من السويداء الداخلية لحبوب الذرة ثم مزجها مع الجليسيرول لإنشاء مجموعة من البلاستيك الحيوي.
| مزايا العيوب | العيوب |
| – يمثل نشا كورن أكثر من 85٪ سيتحلل في منشاءه من النشا العالمي، تسميد تجاريه ذات مما يعني أن هذا المكون له سعر بيئه حاره او رطبه |
سيتحلل في منشاءه تسميد تجاريه ذات بيئه حاره او رطبه |
نشا البطاطس
مادة نباتية أخرى هي نشا البطاطس. نشا البطاطس هو المكون الرئيسي لإنشاء مجموعة متنوعة من البلاستيك الحيوي، بما في ذلك حمض البولي لاكتيك (PLA). PLA هو بلاستيك حيوي قابل للتحلل يستخدم غالبًا في تغليف المواد الغذائية.
يتم استخراج النشا من البطاطس وخلطه مع مكونات طبيعية أخرى مثل الجليسيرول والماء. ثم يتم تسخين الخليط وتشكيله بالشكل المطلوب.
| مزايا | سلبيات |
| – البطاطس محصول متاح ومستدام على نطاق واسع – البلاستيك الحيوي المصنوع من نشا البطاطس قابل للتحلل الحيوي، ويمكن أن يتحلل بشكل طبيعي مع مرور الوقت |
– يمكن أن تكون عملية الإنتاج باهظة الثمن وتستهلك الكثير من الطاقة – قد لا تتمتع المواد البلاستيكية الحيوية الناتجة بنفس المتانة أو القوة التي تتمتع بها المواد البلاستيكية التقليدية |
شكلت البلاستيك الحراري القائم على النشا ما يقرب من نصف سوق البلاستيك الحيوي. في السنوات الأخيرة، كان هناك الكثير من الاهتمام بالمواد النانوية المبتكرة القائمة على النشا. في الاختبار، أظهرت هذه المواد النانوية خصائص ميكانيكية وحرارية وكراهية للماء وحاجبة للغاز.
قصب سكر
قصب السكر هو مادة خام شائعة أخرى للبلاستيك الحيوي. يتم حصاد قصب السكر ومعالجته أولاً لاستخراج السكر، ثم يتم تخميره لإنتاج نوع من الكحول يسمى الإيثانول. يمكن بعد ذلك استخدام هذا الإيثانول كمواد وسيطة لإنتاج البلاستيك الحيوي. بلاستيك قصب السكر مناسب لمجموعة متنوعة من السلع البلاستيكية التي تتراوح من أواني الطهي إلى الأدوات الطبية.
| مزايا | سلبيات |
| – يمكن إعادة تدوير البلاستيك الحيوي لقصب السكر – قصب السكر يمتص ثاني أكسيد الكربون أيضًا -تُستخدم مخلفات قصب السكر، المعروفة باسم تفل قصب السكر، لتوليد الكهرباء لإنتاج البلاستيك الحيوي. |
-البلاستيك الحيوي لقصب السكر ليس قابلاً للتحلل البيولوجي بالكامل أو تحويله إلى سماد. |
السليولوز
مصدر آخر شائع للكتلة الحيوية للبوليمرات الحيوية هو السليلوز. السليلوز مادة عضوية مستخرجة من جدران الخلايا النباتية.
بعد الاستخراج، سيتم خلطه مع مكونات أخرى، مثل الملدنات والملونات والإضافات الأخرى لإنتاج البلاستيك الحيوي. يمكن استخدام المنتجات النهائية في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل التغليف وأدوات المائدة التي تستخدم لمرة واحدة، وحتى الملابس كبديل للبلاستيك التقليدي.
| مزايا | سلبيات |
| – مع إنتاج سنوي يبلغ حوالي 180 مليار طن، يعد السليلوز العنصر العضوي الطبيعي الأكثر وفرة على مستوى العالم. – تحسين الخواص الميكانيكية للبلاستيك الحيوي، مثل تقليل نفاذية الماء – تقليل البصمة الكربونية |
– قد يؤدي إنتاج البلاستيك الحيوي السليلوز إلى زيادة احتمالية التخثث واستخدام الأراضي مقارنة بالبلاستيك البتروكيميائي – يمكن أن يكون استخراج السليلوز معقدًا ومكلفًا |
الطحالب
تنتشر الطحالب والبكتيريا الزرقاء على نطاق واسع في صناعة البلاستيك الحيوي بفضل متطلباتها الغذائية المنخفضة، والقدرة على الحصاد على مدار العام، والقدرة على البقاء في أماكن غير صالحة للزراعة مثل مياه الصرف الصحي.
لا يزال البلاستيك الحيوي المشتق من الطحالب في المراحل الأولى من التطور، ولكن لديها القدرة على أن تكون بديلاً أكثر استدامة للبلاستيك القياسي. يتم استخدامها أيضًا في العديد من التطبيقات، بما في ذلك تطبيقات العرض الإلكترونية، وتغليف الطعام، سواء للتخزين الطازج أو طويل الأجل، أو أفلام Greenhouse، أو شبكات الحماية، أو أكياس النمو.
| مزايا | سلبيات |
| -تحسين قابلية التحلل الحيوي للبلاستيك | -لا تستطيع جميع سلالات الطحالب التكيف مع مجموعة متنوعة من البيئات |
الموارد الأخرى
يمكن أيضًا استخدام السكريات مثل الكيتوزان لصنع البلاستيك الحيوي. قد يتم إذابة الشيتوزان في إعدادات حمضية خفيفة، مما يجعله مناسبًا لصب المحلول لإنتاج الأفلام.
طور مهندسون من جامعة ييل وجامعة ويسكونسن وجامعة ماريلاند مؤخرًا بوليمرًا حيويًا “lignocellulosic’ يتكون من مسحوق الخشب. مسحوق الخشب هو بقايا غير مكلفة ومتاحة على نطاق واسع من المنتجات الخشبية التي تعمل كأساس للمادة الجديدة.
2.2. عملية إنتاج البلاستيك الحيوي
كيف تصنع البلاستيك الحيوي ؟ هناك أنواع متعددة من البلاستيك الحيوي يتم تصنيعها الآن باستخدام إجراءات التصنيع المختلفة. يمكن للمصانع استخدام البنية التحتية الحالية لتصنيع البلاستيك لإنتاج البلاستيك الحيوي المشابه كيميائيًا لما يعادله من البترول. يمكن صنع Bio PE أو bio-PET أو bio-PP بنفس عملية PE و PET و PP العادية.
من ناحية أخرى، يتم إنتاج بعض المواد البلاستيكية الحيوية التي تم إنشاؤها من الألف إلى الياء باستخدام إجراءات التصنيع القائمة على البيولوجيا. يمكن أن تكون العملية تفاعلات ميكروبية وعمليات توليف تكنولوجيا النانو مثل النمو الوعائي.
الطريقة الأخيرة لصنع البلاستيك الحيوي هي استخراج البوليمر من الكائن الحي الدقيق. يبدأ هذا الإجراء بالطرد المركزي لعزل الكائنات الحية الدقيقة، يليه تصفية الضغط وتجفيف البلاستيك الحيوي الناتج.
يتم أحيانًا تغيير البكتيريا المستخدمة في هذه الطريقة وراثيًا لاستقلاب المواد الأولية المتنوعة وتعزيز كفاءة تحويل المواد الوسيطة إلى بوليمرات. بولي هيدروكسي ألكانوات (PHA) هي أكثر المواد البلاستيكية الحيوية التي تم بحثها على نطاق واسع والمستمدة من هذه التقنية.
3.2.كم يكلف صنع البلاستيك الحيوي ؟
يعد تصنيع البلاستيك باستخدام الموارد البيولوجية حلاً قابلاً للتطبيق لإزالة الكربون من إنتاج البلاستيك ومعالجة مشكلة النفايات البلاستيكية. ومع ذلك، وفقًا لتقديرات البلاستيك الحيوي الأوروبي (2020)، فإن ما يقرب من 1٪ من أكثر من 368 مليون طن من البلاستيك في العالم قابلة للتحلل البيولوجي أو التحلل.
وكانت طرق الإنتاج البديلة القائمة على المنتجات الثانوية الزراعية أو مواد النفايات متاحة لبعض الوقت. ومع ذلك، لا تزال تكلفة عمليات الإنتاج هذه تعتبر عقبة.
وفقًا لبحث نُشر في مجلة Cleaner Engineering and Technology في عام 2022، تختلف تكاليف إنتاج البلاستيك الحيوي (PLA) من 844 دولارًا للطن إلى 2.410 دولارًا للطن. يرجع النطاق الواسع لتكلفة الإنتاج إلى المواد الأولية المختلفة المختارة والتكنولوجيا والطاقة والعمالة والتكاليف الرأسمالية.
3. كيف تجعل البلاستيك الحيوي أقوى ؟
هناك عدة طرق لجعل البلاستيك الحيوي أقوى:
- التعزيز بالألياف الطبيعية: يمكن أن تؤدي إضافة الألياف الطبيعية، مثل الكتان أو القنب أو الخيزران، إلى زيادة قوة البلاستيك الحيوي بشكل كبير. أثناء عملية الإنتاج، يمكن للمصنعين إضافة هذه الألياف لإنشاء مادة مركبة أقوى وأكثر متانة.
- زيادة تركيز البوليمر: يتكون البلاستيك الحيوي من مزيج من البوليمرات الطبيعية والمواد المضافة الأخرى. زيادة تركيز البوليمرات الطبيعية، مثل السليلوز أو النشا، يمكن أن يحسن قوة وصلابة المنتج النهائي.
- أضف الملدنات: الملدنات هي مواد تضاف إلى البلاستيك لتحسين مرونتها ومتانتها. يمكن أن تجعلها إضافة الملدنات إلى البلاستيك الحيوي أكثر مقاومة للكسر أو التشقق.
- تعديل عملية الإنتاج: يمكن أيضًا تعديل العملية لتحسين قوة البلاستيك الحيوي. على سبيل المثال، يمكن أن يؤثر تغيير درجة الحرارة أو الضغط أو مدة عملية الإنتاج على خصائص المنتج النهائي.
من ناحية أخرى، كيف تجعل البلاستيك الحيوي مقاومًا للماء ؟ يمكن للمصنعين إضافة عوامل مقاومة للماء أو طلاء مقاوم للماء لتحسين خصائص مقاومة الماء للبوليمرات الحيوية.
على الرغم من أن البلاستيك الحيوي لا يزال يعاني من عيوب، إلا أن هناك مجالًا للتحسين. من خلال الجمع بين هذه الأساليب، يمكن للباحثين والمهندسين إنشاء مواد بلاستيكية حيوية ليست قوية فحسب، بل مستدامة وقابلة للتحلل. من خلال الجهود المستمرة والابتكار، يمكننا جعل البلاستيك الحيوي بديلاً قابلاً للتطبيق للبلاستيك التقليدي وتمهيد الطريق لمستقبل أكثر وعيًا بالبيئة.
4.المنتجات الشائعة المصنوعة من البلاستيك الحيوي
مع ازدياد وعي العالم بالبيئة، زاد الطلب على المنتجات الصديقة للبيئة، وظهر البلاستيك الحيوي كحل واعد. فيما يلي بعض المنتجات الشائعة المصنوعة من البلاستيك الحيوي:
- تغليف الطعام: الحقائب والحاويات والأفلام.
- أدوات المائدة وأدوات المائدة التي تستخدم لمرة واحدة: الأواني والأكواب والأطباق التي تستخدم لمرة واحدة
- صناديق النباتات
- حقائب التسوق
- الملابس
- خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد
- الألعاب
هذه مجرد أمثلة قليلة على المنتجات التي يمكن صنعها من البلاستيك الحيوي. مع استمرار تحسن التكنولوجيا، من المرجح أن يتم صنع المزيد والمزيد من المنتجات باستخدام البلاستيك الحيوي في المستقبل.
5. BiONext – بلاستيك حيوي مبتكر قابل للتحلل من شركه اي يو بي ..
BiONext هو منتج بلاستيكي حيوي طورته EuP Egypt، وهي شركة رائدة في مجال المواد البلاستيكية. BiONext هو بديل صديق للبيئة للمنتجات البلاستيكية التقليدية، لأنه مشتق من مصادر الكتلة الحيوية المستدامة مثل PLA و PHA والنباتات والخضروات (الذرة وزيت النخيل والبطاطس) أو الوقود الأحفوري (PBAT)
على عكس المواد البلاستيكية التقليدية المشتقة من الوقود الأحفوري غير المتجدد التي يمكن أن تستغرق مئات السنين حتى تتحلل، يمكن أن يتحلل BiONext بيولوجيًا في غضون 12 شهرًا.
BiONext متعدد الاستخدامات ويستخدم في منتجات مختلفة، بما في ذلك تغليف الطعام والأكياس والأواني وحتى مكونات السيارات. كما أنه مقاوم للحرارة ويمكن تشكيله في أشكال وأحجام مختلفة، مما يجعله خيارًا شائعًا للمصنعين والمستهلكين.
تقدم البلاستيك الحيوي في EuP Egypt خصائص مماثلة للبلاستيك التقليدي ولكن مع فائدة إضافية تتمثل في كونها صديقة للبيئة وتقليل البصمة الكربونية. منتجاتنا هي بدائل مستدامة ومسؤولة للبلاستيك التقليدي، مما يساعد على تقليل التأثير البيئي للنفايات البلاستيكية ودعم اقتصاد أكثر دائرية.
اتصل بـ EupEgypt لمعرفة المزيد حول BiONext
البلاستيك الحيوي هو بديل واعد للبلاستيك التقليدي، لأنه مصنوع من مصادر متجددة وقابل للتحلل أو قابل للتحلل. وقد اجابت هذه المقالة عن السؤال: «كيف يصنع البلاستيك الحيوي ؟». يتم تصنيعها من خلال عمليات مختلفة ومزج المواد الطبيعية مثل نشا الذرة وقصب السكر والزيوت النباتية.
مع التقدم التكنولوجي وزيادة الوعي بالآثار الضارة للبلاستيك التقليدي على البيئة، من المتوقع أن يصبح البلاستيك الحيوي أكثر انتشارًا قريبًا. مع إعطاء المستهلكين والصناعات الأولوية للاستدامة، سينمو الطلب على البلاستيك الحيوي فقط، مما يخلق مستقبلًا أكثر صداقة للبيئة واستدامة للجميع.
