Как образуются биоразлагаемые полимеры
Биоразлагаемый полимер представляет собой решение, которое снижает воздействие обычных соединений на окружающую среду. Для получения такого результата продукция производится из сырья из возобновляемых источников, структур ДНК и продуктов, используемых при производстве пластиковой упаковки. В этом случае, и других молекул, таких как ферменты, белки и РНК, за синтез отвечают живые организмы. С другой стороны, синтетические биополимеры и пластики проходят процесс полимеризации, в котором используются элементы из возобновляемых источников, заменяющие нефтепродукты.
Как образуются биоразлагаемые полимеры?
Обычный полимер представляет собой макромолекулу, образованную повторениями небольших структурных единиц, известных как мономеры. В биоразлагаемых полимерах, производимых живыми существами, таких как пептиды, полисахариды, РНК и ДНК, мономерными единицами являются нуклеотиды, аминокислоты и сахара. Кукуруза, производящая крахмал, и сахарный тростник, производящий целлюлозу, являются двумя примерами источников биоразлагаемых полимеров. Кроме того, другие источники имеют более короткую жизнь, чем ископаемые, например нефть, для образования которой требуется много лет.
История биоразлагаемого полимера
Несмотря на то, что целлюлоза была открыта во второй половине XIX века, исследования по ней на некоторое время были заархивированы из-за мировых войн. В этот период исследования были сосредоточены на производстве полимеров из нефти. Но исследования на этом не остановились: в том же десятилетии производство полимеров превзошло производство стали. Однако с ростом цен на нефть из-за высокого спроса и заботы о планете исследователи начали изучать биополимеры.
Каковы основные области применения биоразлагаемого полимера?
Биоразлагаемый пластиковый материал можно использовать несколькими способами. Один из них — в медицине, где полимеры используются при изготовлении имплантатов, швов и костных фиксаторов. Еще одним преимуществом является то, что он усваивается организмом за то же время, что и регенерация тканей. Текущим примером биоразлагаемого полимера является полигидроксиалканоат (ПГА). Произведенный в биореакторах, он содержит бактерии, сохраняющие биополимеры в клетках. В промышленности известной альтернативой является зеленый полиэтилен (ПЭ), который, помимо того, что имеет такое же применение, как ПЭ ископаемого происхождения, улавливает CO2 из атмосферы для производства. Этот тип биополимера используется в производстве автомобилей, косметики, предметов гигиены, игрушек и моющих средств. Полиамид (ПА) — еще один пример биоразлагаемого пластика. Будучи полисахаридами, он производится из кукурузы, картофеля, пшеницы или маниоки. В этом случае удаленный из овощей крахмал подвергается химическому процессу дестабилизации и перегруппировке молекул, образуя пластик.
В чем преимущество биоразлагаемого полимера?
Здесь основным преимуществом является механизм деградации биоразлагаемых полимеров в окружающей среде. Этот процесс является результатом действия встречающихся в природе микроорганизмов, таких как водоросли, грибы и бактерии. Разложение материала происходит при превращении его в более мелкие молекулы, вызывающие меньшее воздействие на окружающую среду. Фактически именно благодаря устойчивым характеристикам биополимеры завоевывают все больше и больше места на полимерном рынке. Делая ставку на биоразлагаемые полимерные продукты, компании-потребители рассчитывают на хороший срок службы и легкость утилизации материала.
С другой стороны, важно знать о некоторых недостатках биоразлагаемых полимеров. Таким образом, даже обладая этим преимуществом по сравнению с традиционными полимерами, естественная биодеградация некоторых биополимеров может привести к образованию газообразного метана (CH4). Кроме того, это соединение реабсорбируется естественными процессами медленнее. Однако можно сделать вывод, что преимущества биополимеров, такие как биосовместимость и меньшее воздействие на окружающую среду, более значительны, чем недостаток в составе биоразлагаемых материалов для замены пластика.