Injection molding, biodegradable plastics - bioplastics, part 1

Mnozí vidí v bioplastech brzkou budoucnost, ale z technicko - ekonomického hlediska je uvedená vize, v sou�asné dob�, p�ed�asná. Všeobecn� existuje na téma bioplast� nemalé mno�ství nezodpov�zených otázek, na které bude nutno postupn� hledat konkrétní odpov�di. Pro objasn�ní n�kterých pojm� z oblasti environmentálního pohledu na bioplasty se podíváme na n�které definice a výklady.

Bio výkladový slovník

BIOPLASTY/BIOPLASTICS -  termín pou�ívaný jako definice pro dva r�zné druhy plast�:

A - plasty na bázi obnovitelných zdroj� - d�raz je kladen na p�vod pou�ité suroviny - mohou nebo nemusí být biologicky odbouratelné

B - biologicky rozlo�itelné a kompostovatelné plasty,  nap�íklad podle EN 13 432 - zam��ení na kompostovatelnost  kone�ného výrobku - biodegradabilní a kompostovatelné plasty mohou být vyrobeny na bázi obnovitelných zdroj� a/nebo neobnovitelných (fosilních) zdroj�

Biobáze znamená pouze to, �e atomy uhlíku v molekulárních �et�zcích pocházejí ze sou�asné p�írody, a nikoliv z fosilií.

Biopolymery - vysokomolekulární látky vytvá�ené biochemickými reakcemi:

 - rostlin - celulóza, škrob

 - zví�at - chitin, proteiny

 - mikroorganism� - PHA polyhydroxyalkanoáty

Syntetické biopolymery - jsou syntetizovány z p�írodních biomolekul, nejsou produktem �ivých organism�, ale vykazují vlastnosti biopolymer� - kyselina polylaktidová PLA, kyselina polyglykolová PGA

Syntetické biodegradovatelné polymery - syntetické polymery modifikované vhodnými aditivy, která zp�sobí, �e polymery podléhají oxida�ním reakcím probíhajícím v p�írodním prost�edí a vytvá�ejí produkty asimilované - zu�itkované -  mikroorganismy - TDPA Totally Degradable Plastic Additives - alifatické polyestery PCL polykaprolakton, aromatické polyestery PBAT polybutylenadipát tereftalát, polyvinylalkohol PVA, oxo - biodegradovatelné polyolefiny TDPA PE

Bioplasty tedy mohou být:

 - na bázi obnovitelných zdroj� a biologicky odbouratelné

 - na bázi obnovitelných zdroj�, ale biologicky neodbouratelné

 - na bázi neobnovitelných - fosilních - zdroj�  a biologicky odbouratelné 

PLASTY/POLYMERY NA BIOLOGICKÉ (BIO) BÁZI/BIO - BASED PLASTIC/POLYMER - toto ozna�ení se pou�ívá pro odbouratelné plasty/polymery vyrobené zcela nebo z �ásti z biomasy - p�i pou�ití tohoto pojmu je nutno v�dy uvést obsah/procenta ur�ující do jaké míry je materiál/výrobek vyprodukován na bio bázi, v�etn� metody m��ení obsahu bioslo�ky

BIOKOMPOZITY -  polymerní materiály vyrobené kompletn� - matrice i plnivo - z obnovitelných zdroj�

�ÁSTE�NÉ BIOKOMPOZITY -  obvykle matrice z klasických polymer� a plnivo z p�írodních obnovitelných zdroj� - náhrada minerálních a syntetických plniv 

BIO BÁZE/BIO - BASED -  tento termín �íká, �e alespo� �ást materiálu/výrobku je vyroben z biomasy a i zde je nutno toto tvrzení o bio bázi dolo�it obsahem/procenty bio báze a zp�sobem jejího vyhodnocení - hmotnostní obsah, procenta, obsah uhlíku, atd.

UHLÍKOVÁ BIO BÁZE/BIO - BASED CARBON -  obsah uhlíku získaný z biomasy - materiál/nebo výrobek z fosilních a obnovitelných zdroj� obsahuje fosilní uhlík nebo uhlík na bio bázi - metoda 14C m��í mno�ství uhlíku na bio bázi v materiálu nebo produktu jako hmotnostní nebo procentuální podíl z celkového podílu organického uhlíku

HMOTNOSTNÍ OBSAH BIO BÁZE/BIO - BASED MASS CONTENT -  popisuje mno�ství biologicky zalo�ené hmoty obsa�ené v materiálu nebo výrobku – je to dopl�ující metoda k metodice 14C a navíc umo��uje ur�it, krom� organického uhlíku i další chemické prvky, nap�íklad kyslík, dusík, vodík

BIOLOGICKY ROZLO�ITELNÉ PLASTY/BIODEGRADABLE PLASTIC -  jsou plasty, které v �ivotním prost�edí slou�í ur�itým mikroorganizm�m pro získání energie - uhlík z plastu je p�i mikrobionálním procesu zcela p�eveden na oxid uhli�itý - proces biodegradace je p�ímo závislý na stavu prost�edí v n�m� probíhá - místo, teplota, vlhkost, doba p�sobení a samoz�ejm� i na rozkládaném materiálu nebo samotné aplikaci - v d�sledku uvedených vliv� se rozkladný proces a jeho výsledek m��e zna�n� lišit - biologická odbouratelnost je spojena se strukturou polymerního �et�zce, ale není závislá na p�vodu surovin - v sou�asné dob� není k dispozici jediná, zast�ešující definice biologické rozlo�itelnosti - jedna z b�n� pou�ívaných je ve standardu ISO a EU - EN 14 995 Plasty - Hodnocení kompostovatelnosti - specifikace a schéma testu

BIOMASA/BIOMASS -  je to materiál biologického p�vodu, s výjimkou materiál� zakotvených do geologických struktur a materiál� transformovaných do fosilních - zkamen�lých - materiál�, tj. jedná se o materiály jako nap�íklad stromy, plodiny, trávy, stelivo, �asy, odpady biologického p�vodu - hn�j, atp.

P�EPRACOVANÉ BIOLOGICKÉ MATERIÁLY/BIOREFINERY -  následná výroba zahrnující široké spektrum produkt� na bio bázi - potraviny, krmiva, chemické látky, v�etn� monomer� nebo stavebních blok� pro bioplasty a energetické produkty - palivo, síla, teplo - z biomasy

UHLÍKOVÁ STOPA/CARBON FOOTPRINT CFPs, respektive PCFs PRODUCT CARBON FOOTPRINT -  sou�et emisí skleníkových plyn� a jejich pohlcení v systému výrobku, vyjád�ené jako ekvivalent oxidu uhli�itého CO2, v�etn� posouzení �ivotního cyklu - ekvivalent CO2 ur�itého mno�ství skleníkových plyn� se vypo�ítá jako hmotnost daného skleníkového plynu vynásobená potenciálem globálního oteplování

UHLÍKOV� NEUTRÁLNÍ - CO2 NEUTRÁLNÍ/CARBON NEUTRAL - CO2 NEUTRAL - uhlíkov� neutrální je takový produkt nebo proces, který má zanedbatelný vliv na celkovou hladinu CO2 v atmosfé�e; tvrzení o uhlíkové neutralit� je velmi slo�ité prokázat;produkty, vezmeme - li v úvahu jejich celkový �ivotní cyklus, ve v�tšin� p�ípad� nedosáhnou na uhlíkovou neutralitu

CELULÓZA/CELLULOSE -  je hlavní slo�kou bun��ných st�n všech vyšších forem rostlinného �ivota, s r�zným procentuálním obsahem v n�m - je to nej�ast�jší organická polysacharidová slou�enina - celulóza je polymerní molekula s velmi vysokou molekulovou hmotností (monomer je glukóza) pr�myslov� získatelná, nap�íklad ze d�eva nebo bavlny k výrob� papíru, plast� a vláken

ESTER CELULÓZY/CELLULOSE ESTER - se získá esterifikací celulózy s organickými kyselinami - pro technické aplikace jsou z ester� celulózy vhodné: acetát celulózy - CA s kyselinou octovou, propionát celulózy - CP s kyselinou propionovou a butyrát celulózy - CB s kyselinou máselnou - smícháním vznikne acetát propionát celulózy CAP nebo CAB celuloze acetát butyrát, ze kterého se, pro zajímavost,  vyráb�jí st�enky originálních švýcarských armádních no��
 

Bioplastové misky z cukrové t�tiny a pšeni�né celulózy od firmy Green Planet Investment s.r.o.

DEGRADACE/DEGRADATION -  finálních produkt� - degradace oxida�ní, hydrolitická, fotodegradace, biodegradace - fragmentace, degrada�ní prost�edí - splaškový kal, kontrolované kompostování, simulovaná skládka odpad�

Metody pou�ívané k hodnocení biodegradability -  stanovení:

 - mno�ství vznikajícího oxidu uhli�itého nebo metanu

 - zm�ny molární hmotnosti materiálu

 - zm�ny mechanických vlastností materiálu

 - úbytku hmotnosti materiálu

 - rozsahu fragmentace materiálu

 - kombinace metod

KOMPOST/COMPOST -  p�dní zušlech�ovací materiál s rozkládající se organickou hmotou, která p�d� poskytuje �iviny a zlepšuje p�dní strukturu

KOMPOSTOVATELNÉ PLASTY/COMPOSTABLE PLASTICS -  plasty, které jsou biologicky rozlo�itelné - biodegradabilní - a to za podmínek kompostování - ur�itá vlhkost, teplota, mikroorganismy a �asový rámec - u produkt� takto ozna�ovaných musí být uvedeno p�esné a konkrétní potvrzení o kompostovatelnosti - v domácím prost�edí, v pr�myslovém prost�edí - v�etn� doby pot�ebné pro rozklad - viz EN 14 995 Plasty - Hodnocení kompostovatelnosti

KOMPOSTOVÁNÍ/COMPOSTING -  technika nakládání s odpady, která vyu�ívá p�irozený proces p�em�ny organické hmoty na CO2, vodu a humus a to p�sobením mikroorganism� - kdy� se hovo�í o kompostování bioplast�, obvykle se má na mysli �ízené pr�myslové kompostování k n�mu� jsou, v�tšinou, bioplasty  p�i své likvidaci ur�eny

DROP - IN - BIOPLASTY/DROP - IN - BIOPLASTICS -  chemicky identický plast jako plast vyrobený na ropné bázi, ale vyrobený z obnovitelných zdroj� - nap�íklad bio - PE vyrobený z bio - ethanolu ( z cukrové t�tiny, apod.) nebo �áste�n� na bio - bázi PET nebo PA - PA 410, PA 610, PA 1010, PA 1012, respektive pln� bio PA 510, �i PA 1010

FERMENTACE/FERMENTATION -  biochemické reakce �ízené mikroorganismy nebo enzymy - proteiny, které katalyzují chemické reakce, nap�íklad p�em�na cukru na kyselinu mlé�nou

SKLENÍKOVÝ PLYN/GREENHOUSE GAS GHG -  plynná slo�ka atmosféry - jak p�írodní tak i antropogenní  (jev podmín�ný nebo zp�sobený lidskou �inností), která obsahuje a emituje zá�ení o ur�itých vlnových délkách v rámci spektra infra�erveného zá�ení emitovaného z povrchu Zem�, atmosféry, mrak�

HUMUS/HUMUS - v zem�d�lství - obvykle zralý kompost nebo p�írodní kompost extrahovaný, nap�íklad z lesa nebo jiného p�írodního zdroje pro pou�ití na zlepšení struktury p�dy

SM�S - SLOU�ENINA/COMPAUND/BLEND -  sm�s plast� z r�zných základních materiál� - polymery a aditiva

PR�MYSLOVÉ KOMPOSTOVÁNÍ/INDUSTRIAL COMPOSTING -  proces zalo�ený na definovaných podmínkách –teplota, vlhkost, doba p�sobení - pro p�em�nu biologicky rozlo�itelných odpad� na stabilní, dezinfikované výrobky pou�itelné v zem�d�lství - kritéria pro pr�myslové kompostování jsou uvedena v EN 13 432 - materiály a produkty spl�ující normu by m�ly být certifikovány a odpovídajícím zp�sobem ozna�eny

GENETICKY MODIFIKOVANÉ ORGANISMY/GENETICALLY MODIFIED ORGANISMS GMO -  jedná se o organismy - rostliny a zví�ata, jejich� genetický materiál - DNA - byl zm�n�n, co� je �ástí odborník� i ve�ejností vnímáno jako nep�ípustné s ohledem na zdraví �lov�ka

Je vysoké podez�ení, �e pro výrobu bioplast� se GM plodiny v ur�ité mí�e pou�ívají  

POSUZOVÁNÍ �IVOTNÍHO CYKLU/ LIFE CYCLE ASSESSMENT LCA -  nebo také analýza �ivotního cyklu, ecobalance, od kolébky do hrobu analýza -  je vyšet�ování a ocen�ní environmentálních dopad� zp�sobených daným materiálem, výrobkem nebo slu�bou

PBAT -  polybutylen tereftalátadipát je alifatický, aromatický kopolyester, který má vlastnosti b�ného polyetylenu, ale je technologií pr�myslového kompostování pln� biologicky rozlo�itelný - je vyroben z fosilní ropy, ale ji� jsou první odkazy na jeho výrobu z �áste�n� obnovitelných zdroj�

PBS - polybutylen sukcinát - sto procentn� biologicky odbouratelný polymer , vyrobený z jantarové kyseliny, kterou je mo�no získat na bio - bázi

PC - polykarbonát - termoplastický polyester na ropné bázi kritizovaný za obsah BPA -  bisfenol A, který p�sobí zdravotní problém, proto�e se chová jako hormon

PCL -  polykaprolakton - syntetický, na fosilní bázi, biodegradabilní bioplast - pou�ívá se jako sou�ást blend�

PE - polyetylen - termoplastický polymerizát z ethylenu - m��e být vyroben z obnovitelných zdroj�, nap�íklad z cukrové t�tiny p�em�n�né na bio - ethanol

PGA -  kyselina polyglykolová nebo polyglikolid je biologicky odbouratelný termoplastický polymer - lineární, alifatický polyester - vyu�ití jako bariérový materiál v obalovém pr�myslu a v léka�ství

PHA -  polyhydroxyalkanoáty jsou lineární polyestery vyrobené bakteriální fermentací cukru nebo lipid� (organické látky tukové povahy), nej�ast�jším typem PHA je PHB

PHB -  poly - 3 - hydroxy butyrát je PHA - polymer pat�ící do t�ídy polyester�, je produkován mikroorganismy, je to v první �ad� produkt asimilace uhlíku - z glukózy nebo škrobu - a je metabolizován mikroorganismy jako forma zachování energie molekul, PHB má vlastnosti podobné jako PP, je však tu�ší a k�eh�í

PHBH -  poly - 3 - hydroxybutyrát –co - 3 - hydroxyhexanoát je PHA - stejn� jako ostatní biopolymery z rodiny PHA je i PHBH produkován mikroorganismy v procesu kvašení - fermentace, kde se akumuluje v jejich t�le pro jejich vý�ivu, mezi hlavní rysy PHBH pat�í jeho vynikající biologická rozlo�itelnost s vyu�itím hydrolýzy

PLA -  polyaktid nebo kyselina polymlé�ná - biologicky odbouratelný termoplast, lineární alifatický polymer na bázi kyseliny mlé�né, hlavní výrobní proces - fermentace cukru nebo škrobu s pomocí mikroorganism�, kyselina mlé�ná má více forem, b�hem polymerace je mo�no laktidy kombinovat tak, aby získaný PLA plast m�l po�adované vlastnosti

PPC -  polypropylene karbonáte - bioplast vyrobený kopolymerací oxidu uhli�itého s propylenoxidem

PLASTY/PLASTICS -  materiály s dlouhými molekulárními �et�zci z p�írodních i fosilních materiál� vyrobené chemickými nebo biochemickými reakcemi

OBNOVITELNÉ ZDROJE/RENEWABLE RESOURCES -  zem�d�lské suroviny, které nejsou pou�ívány jako potraviny nebo krmiva, ale jako surovina pro pr�myslové vyu�ití nebo jako zdroj energie

SACHARINY - SACHARIDY/SACHARINS - CARBOHYDRATES -  rodina cukr�

ŠKROB/STARCH -  p�írodní polymer - sacharid - se skládá z amylózy a amylopektinu získaných z kuku�ice, brambor, pšenice, tapioky, atd., je - li glukóza p�ipojena na polymerní �et�zec ur�itým zp�sobem, potom se výsledný produkt nazývá škrob, ka�dá molekula se skládá z 300 a� 1 200 glukózových jednotek

TERMOPLASTICKÝ ŠKROB/THERMOPLASTIC STARCH TPS -  škrob, který byl upraven na plast

UDR�ITELNÝ ROZVOJ/SUSTAINABLE DEVELOPMENT -  pokus vytvo�it pro �lov�ka i p�írodní prost�edí co nejlepší dlouhodobé �ivotní podmínky;rozvoj, který uspokojuje pot�eby sou�asné generace, ani� by byla ohro�ena schopnost budoucích generací uspokojovat své vlastní pot�eby;udr�itelnost se týká kontinuity ekonomických, sociálních, institucionálních a environmentálních aspekt� lidské spole�nosti, stejn� jako non - lidského prost�edí

UDR�ITELNOST/SUSTANABILITY -  má t�i dimenze - ekonomickou - sociální - environmentální, které jsou známy pod pojmem trojí udr�itelnosti, to znamená, �e udr�itelný rozvoj sou�asn� a neodd�liteln� zahrnuje ekonomickou prosperitu, ochranu �ivotního prost�edí a sociální spravedlnost, jinými slovy tento pojem �íká, �e firmy mají rozší�it svoji zodpov�dnost o sociální a environmentální rozm�r;udr�itelnost je o tom, �e výrobky vhodné pro dané trhy zárove� s jejich spole�enskými p�ínosy mají i sní�it dopady na �ivotní prost�edí lépe ne� jiné alternativy, které jsou v dané dob� k dispozici;to také znamená závazek k neustálému zlepšování, které by m�lo vést k dalšímu sni�ování ekologické stopy dnešních produkt�, výrob a pou�itých surovin.

Lepší celková ekobilance u bioplast� v porovnání s tradi�ními plasty dosud nebyla potvrzena.

2. �as� »

3.�as� »