Karakteristik, jenis, produksi dan penggunaan bioplastik



itu bioplastik mereka adalah bahan polimer plastik, yang diperoleh dari bahan baku asal biologis, yaitu dari sumber daya alam terbarukan, seperti biomassa pati, selulosa, asam laktat, lemak, protein nabati dan hewani, antara lain.

Istilah bioplastik digunakan untuk membedakan bahan-bahan ini yang berasal dari biologis, dari petroplastik, yang disintesis dari turunan minyak bumi.

Plastik adalah bahan yang mudah dicetak yang dapat berubah bentuk tanpa membobol berbagai kondisi; karena alasan inilah bahan-bahan itu sangat fleksibel.

Sebagian besar plastik diproduksi dari bahan baku yang berasal dari minyak bumi. Petroplastik ini berasal dari ekstraksi dan pemurnian minyak, yang merupakan sumber daya alam yang tidak terbarukan, terbatas, dan lengkap..

Lebih jauh, petroplastik tidak dapat terurai secara hayati dan menghasilkan masalah lingkungan yang serius seperti apa yang disebut "pulau plastik dan sup" di lautan. Ini menyebabkan kematian besar-besaran ikan dan burung laut, karena pencemaran laut dan udara oleh plastik partikel mikro dalam suspensi, dari degradasi fisik mereka.

Selain itu, pembakaran petroplastik menghasilkan emisi yang sangat beracun.

Tidak seperti petroplastik, kebanyakan bioplastik dapat sepenuhnya biodegradable dan tidak berpolusi. Mereka bahkan dapat mendukung dinamika ekosistem.

Indeks

  • 1 Karakteristik bioplastik
    • 1.1 Pentingnya ekonomi dan lingkungan dari bioplastik
    • 1.2 Daya hancur secara biologis
    • 1.3 Keterbatasan bioplastik
    • 1.4 Peningkatan sifat bioplastik
  • 2 Jenis (klasifikasi)
    • 2.1 Klasifikasi sesuai dengan persiapannya
    • 2.2 Klasifikasi berdasarkan bahan bakunya
  • 3 Produksi industri bioplastik
  • 4 Penggunaan bioplastik
    • 4.1 Artikel sekali pakai
    • 4.2 Konstruksi dan teknik sipil
    • 4.3 Aplikasi farmasi
    • 4.4 Aplikasi medis
    • 4.5 Transportasi dan industri udara, laut dan darat
    • 4.6 Pertanian
  • 5 Referensi

Karakteristik bioplastik

Pentingnya ekonomi dan lingkungan dari bioplastik

Baru-baru ini minat yang lebih ilmiah dan industri telah muncul untuk menghasilkan plastik dari bahan baku terbarukan dan yang biodegradable.

Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa cadangan minyak dunia hampir habis dan ada kesadaran yang lebih besar mengenai kerusakan lingkungan yang serius yang disebabkan oleh petroplastik..

Dengan meningkatnya permintaan plastik di pasar dunia, permintaan plastik biodegradable juga meningkat.

Biodegradabilitas

Limbah bioplastik yang dapat terbiodegradasi dapat diolah sebagai limbah organik, dari degradasi cepat dan tidak berpolusi. Sebagai contoh, mereka dapat digunakan sebagai amandemen tanah dalam pengomposan, karena mereka didaur ulang secara alami oleh proses biologis.

Keterbatasan bioplastik

Pembuatan bioplastik yang dapat terbiodegradasi menghadapi tantangan besar, karena bioplastik memiliki sifat yang lebih rendah daripada petroplastik dan aplikasinya, meskipun terus berkembang, terbatas.

Peningkatan sifat-sifat bioplastik

Untuk meningkatkan sifat bioplastik, campuran biopolimer sedang dikembangkan dengan berbagai jenis aditif, seperti karbon nanotube dan serat alami yang dimodifikasi oleh proses kimia.

Secara umum, aditif yang diterapkan pada bioplastik meningkatkan sifat-sifat seperti:

  • Kekakuan dan ketahanan mekanis.
  • Sifat penghalang terhadap gas dan air.
  • Termoresistensi dan termostabilitas.

Sifat-sifat ini dapat dirancang dalam bioplastik melalui metode persiapan dan pengolahan kimia.

Jenis (klasifikasi)

Klasifikasi sesuai dengan persiapan Anda

Bioplastik dapat diklasifikasikan menurut moda persiapannya dalam:

  • Bioplastik yang sintesisnya dibuat dari bahan baku polimer yang diekstraksi langsung dari biomassa.
  • Bioplastik diperoleh melalui sintesis dengan rute bioteknologi (menggunakan mikroorganisme asli atau yang dimodifikasi secara genetik).
  • Bioplastik diperoleh dengan sintesis kimia klasik, dimulai dari monomer biologis (yang akan menjadi batu bata yang digunakan untuk konstruksi mereka).

Klasifikasi menurut bahan bakunya

Juga bioplastik dapat diklasifikasikan menurut asal bahan bakunya:

Bioplastik berdasarkan pati

Pati adalah biopolimer yang mampu menyerap air dan untuk bioplastik ini fungsional, mereka ditambahkan plasticizer yang memberikan fleksibilitas (seperti sorbitol atau gliserin).

Selain itu, mereka dicampur dengan poliester yang dapat terbiodegradasi, asam polilaktat, polikaprolakton, antara lain, untuk meningkatkan sifat mekanik dan ketahanannya terhadap degradasi oleh air..

The bioplásticos diuraikan dari pati seperti bahan baku ekonomi, berlimpah dan terbarukan, sebut "termoplastik pati".

Mereka adalah bahan yang dapat dideformasi pada suhu kamar, meleleh ketika dipanaskan dan mengeras dalam keadaan seperti kaca saat pendinginan. Mereka dapat dipanaskan dan direnovasi, tetapi mereka mengalami perubahan sifat fisik dan kimia dengan prosedur ini.

Mereka adalah jenis bioplastik yang paling banyak digunakan dan merupakan 50% dari bioplastik di pasar.

Bioplastik berbasis selulosa

Selulosa adalah senyawa organik paling melimpah di dalam biomassa terestrial, konstituen struktural dinding sel tanaman. Ini tidak larut dalam air, etanol, dan eter.

Bioplastik berdasarkan selulosa pada umumnya adalah ester selulosa (selulosa asetat dan nitroselulosa) dan turunannya (seluloid). Melalui modifikasi kimia selulosa, itu bisa menjadi termoplastik.

Selulosa, yang jauh lebih sedikit hidrofilik (mirip dengan air) daripada pati, menghasilkan bioplastik dengan sifat kekuatan mekanik yang lebih baik, permeabilitas gas yang lebih rendah, dan ketahanan yang lebih besar terhadap degradasi air..

Bioplastik berbasis protein

Dimungkinkan untuk membuat bioplastik dengan menggunakan protein seperti susu kasein, gluten gandum, protein kedelai, dan lainnya.

Khususnya, bioplastik dari protein kedelai sangat rentan terhadap degradasi oleh air dan secara ekonomis mahal untuk diproduksi. Campuran rumit yang lebih murah dan lebih tahan, menyiratkan tantangan saat ini.

Bioplast berasal dari lipid

Bioplastik (poliuretan, poliester, dan resin epoksi) telah disintesis dari lemak nabati dan hewani, dengan sifat-sifat yang mirip dengan petroplastik.

Produksi minyak nabati dan minyak berbiaya rendah dari mikroalga bisa menjadi faktor yang sangat menguntungkan untuk produksi bioplastik jenis ini..

Misalnya, bioplastik poliamida 410 (PA 410), diproduksi dengan 70% minyak dari buah tanaman jarak (Ricinus comunis). Bioplastik ini memiliki titik leleh tinggi (250oC), penyerapan air yang rendah dan ketahanan terhadap berbagai agen kimia.

Contoh lain adalah poliamida 11 (PA 11), yang diproduksi dari minyak nabati, tetapi tidak terurai secara hayati.

Polyhydroxyalkanoates (PHA)

Berbagai jenis bakteri memfermentasi gula dan lipid, menghasilkan sebagai produk sampingan yang disebut senyawa polyhydroxyalkanoates (PHA), yang menyimpan sebagai sumber karbon dan energi.

PHA tidak larut dalam air, dapat terurai secara hayati dan tidak beracun.

Bioplastik dari jenis PHA, menghasilkan serat plastik yang cukup kaku yang dapat terurai secara hayati. Mereka mewakili alternatif yang sangat menjanjikan, mengenai penggunaan petropolimer, untuk produksi perangkat medis.

Asam polylactic (PLA)

Polylactic acid (PLA) adalah bioplastik transparan yang dihasilkan dari jagung atau dekstrosa sebagai bahan baku.

Untuk produksinya, pati terlebih dahulu harus diekstraksi dari jagung atau sumber sayuran lain; selanjutnya asam laktat diperoleh dari ini, berkat aksi mikroorganisme, dan akhirnya proses kimia (polimerisasi asam laktat) diterapkan untuk memperoleh bioplastik.

Bioplastik PLA transparan, memiliki daya tahan rendah terhadap benturan, memiliki sifat termoresistensi dan penghalang, menghalangi masuknya udara. Selain itu, mereka biodegradable.

Bioplastik berdasarkan poli-3-hidroksibutirat (PHB)

Poly-3-hydroxybutyrate (PHB) adalah jenis poliester senyawa kimia, yang diproduksi oleh beberapa bakteri yang memetabolisme glukosa dan pati jagung.

PHB memiliki sifat yang mirip dengan polipropilen petroplastik (banyak digunakan secara komersial), tetapi biaya produksinya sembilan kali lebih tinggi, karena melibatkan produksi biomassa dengan sumber karbon mahal.

Bioplastik ini dapat menghasilkan film transparan, memiliki titik leleh 130oC dan sepenuhnya biodegradable.

Polietilen yang diturunkan secara bio

Polietilen memiliki monomer etilena sebagai unit struktural; yang dapat diperoleh dengan sintesis kimia mulai dari etanol sebagai bahan baku.

Etanol diproduksi dalam fermentasi alkohol oleh mikroorganisme yang memetabolisme tebu, jagung atau lainnya.

Ini adalah bagaimana, menggabungkan fermentasi alkohol dan sintesis kimia etilen dan polietilen, bioplastik yang disebut bio-turunan polietilen dapat diperoleh.

Polietilen bioplastik ini secara kimiawi dan fisik identik dengan petroplastik. Itu tidak biodegradable tetapi dapat didaur ulang.

Polihidroksi uretan

Baru-baru ini ada banyak minat dalam produksi poliuretan bioplastik, bebas dari senyawa yang sangat beracun yang disebut isosianat.

Isosianat banyak digunakan dalam proses produksi industri polimer sintetik (poliuretan yang diterapkan pada plastik seperti spons, busa kaku, pernis, insektisida, lem, bahan peledak, antara lain), baik di pertanian maupun dalam pengobatan.

Ada metode kimia yang disebut Polimerisasi silang polyhydroxyurethanes, yang menghasilkan bioplastik yang sepenuhnya dapat didaur ulang dan gratis isosianat.

Produksi industri bioplastik

Produksi industri bioplastik melibatkan 4 langkah mendasar:

  1. Memperoleh bahan baku (biomassa).
  2. Sintesis polimer.
  3. Modifikasi polimer berfungsi memiliki sifat yang diinginkan sesuai dengan produk akhir yang akan diuraikan.
  4. Dibentuk dari bioplastik dengan metode tekanan tinggi atau rendah, untuk mendapatkan bentuk akhir yang diperlukan.

Penggunaan bioplastik

Saat ini ada beberapa aplikasi komersial bioplastik, karena biaya ekonomi dari produksi mereka dan peningkatan sifat mereka, masih merupakan masalah untuk diselesaikan.

Item sekali pakai

Namun, bioplastik sudah digunakan dalam pembuatan banyak barang sekali pakai seperti kantong plastik, wadah kemasan dan pembungkus makanan, peralatan makan, gelas dan piring plastik yang dapat dimakan.

Konstruksi dan teknik sipil

Bioplastik pati telah digunakan sebagai bahan bangunan dan bioplastik diperkuat dengan nanofibers dalam instalasi listrik.

Selain itu, mereka telah digunakan dalam persiapan kayu bioplastik untuk furnitur, yang tidak diserang oleh serangga xylophagous dan tidak membusuk dengan kelembaban.

Aplikasi farmasi

Mereka telah dibuat dengan kapsul bioplastik yang mengandung obat dan kendaraan obat yang dilepaskan perlahan. Dengan demikian, bioavailabilitas obat diatur dari waktu ke waktu (dosis yang diterima oleh pasien dalam waktu tertentu).

Aplikasi medis

Bioplastik selulosa yang dapat digunakan dalam implan, rekayasa jaringan, bioplastik kitin, dan kitosan telah diproduksi untuk melindungi luka, rekayasa jaringan tulang, dan regenerasi kulit manusia..

Bioplastik selulosa juga telah diproduksi untuk biosensor, campuran dengan hidroksiapatit untuk pembuatan implan gigi, serat bioplastik dalam kateter, antara lain..

Transportasi dan industri udara, maritim dan darat

Busa kaku berbasis minyak nabati (bioplastik) telah digunakan, baik dalam perangkat industri maupun transportasi; onderdil mobil dan aerospace.

Komponen elektronik dari ponsel, komputer, perangkat audio dan video juga telah diproduksi dari bioplastik.

Pertanian

Hidrogel bioplastik, yang menyerap dan menahan air dan dapat melepaskannya secara perlahan, berguna sebagai penutup pelindung tanah yang dibudidayakan, menjaga kelembabannya dan mendukung pertumbuhan perkebunan pertanian di daerah kering dan di musim hujan yang langka.

Referensi

  1. Chen, G. dan Patel, M. (2012). Plastik berasal dari sumber daya hayati: Sekarang dan masa depan. Tinjauan teknis dan lingkungan. Ulasan Kimia. 112 (4): 2082-2099. doi: 10.1021 / cr.20162d
  2. Buku Pegangan Bioplastik dan Biokomposit. (2011). Editor Srikanth Pilla. Salem, AS: Scrivener Publishing LLC. Diterbitkan ulang oleh John Wiley dan putra-putranya.
  3. Lampinen, J. (2010). Tren dalam Bioplastik dan Biokomposit. Catatan Penelitian VTT. Pusat Penelitian Teknis Finlandia. 2558: 12-20.
  4. Shogren, R.L., Fanta, G. dan Doane, W. (1993). Pengembangan plastik berbasis pati: Pemeriksaan ulang sistem polimer yang dipilih dalam perspektif sejarah. Pati 45 (8): 276-280. doi: 10.1002 / star.19930450806
  5. Vert, M. (2012). Terminologi untuk polimer biorelated dan aplikasi (rekomendasi IUPAC). Kimia Murni dan Terapan. 84 (2): 377-410. doi: 10.1351 / PAC-REC-10-12-04