Bioplasty – materiály budoucnosti I.

Nejdůležitějšími výrobky z ropy jsou bezesporu motorová paliva, ty jsou však následována dalším typem výrobku, který se doposud vyrábí výhradně z ropy a tím jsou plasty.

Alternativní výrobky, které by mohly produkty vyráběné z ropy nahradit, lze často snadno poznat podle předpony bio-  jsou to tedy především biopaliva a bioplasty.

Společná nálepka bio nám napovídá, že kromě toho, že mohou nahradit klasické výrobky z ropy, představují také nízkou zátěž pro životní prostředí. A v neposlední řadě by se ve všech případech mělo jednat o výrobky z obnovitelných zdrojů, tedy takových, které si můžeme znovu vypěstovat.

V současné době se na trhu nachází řada bioplastů připravovaných však v porovnání s konvenčními plasty v malých množstvích a určených spíše pro speciální aplikace. Vše ale napovídá tomu, že v brzké době můžeme očekávat raketový nástup bioplastů, které by díky obrovské variabilitě všech možných mechanických vlastností mohly začít silně konkurovat konvenčním plastům vyráběným z ropy.

Dosud je nejsilnějším argumentem hovořícím pro konvenční plasty jejich výrazně nižší cena. Bioplasty však disponují zbraní, na kterou slyší spotřebitelé čím dál silněji – ekologickou nezávadností.

Bioplasty se v přírodě působením mikrobů rozloží na CO2, který je pomocí fotosyntézy opět utilizován rostlinami, které z něj opět mohou vyrobit další plast. Nevznikají tedy tuny a tuny tuhého dopadu, který zamořuje okolí velkých měst. Právě tento nepopiratelný ekologický aspekt je velkou výhodou bioplastů a to nejen v očích ekologických aktivistů, ale také armády spotřebitelů, kteří často vybírají výrobek, který jim kromě sebe samého nabízí také nějakou ideu nebo vizi. A právě to bioplasty dělají.

 Obr. 1  - Světový nárůst produkce bioplastů má téměř exponenciální charakter (zdroj IBAW)

plastu.jpg" width=350 border=0>

               Obr. 2 - Z bioplastů je možno vyrobit  široké spektrum produktů

Pod pojmem bioplasty si můžeme představit širokou škálu materiálů, které se od sebe liší chemickým složením, mechanickými vlastnostmi, ale také svým původem – lze mezi ně zařadit jak rostlinné tak původně mikrobiální produkty,  které se však lidé za účelem intenzifikace produkce pokouší produkovat také pomocí rostlin. I přes velkou rozmanitost mají bioplasty společné výrobní schéma. Vstupní surovinou je rostlina. Po její sklizni je v několika technologických krocích vyroben produkt, který se po čase přemění na kompost, který opět poslouží k růstu dalších rostlin. Tím se uzavírá kruh, který lze částečně přirovnat k recyklaci.

                                       Obr. 3  - Recyklační kruh

V současnosti jsou nejdůležitějšími skupinami bioplastů jsou plasty odvozené od škrobu, polymery kyseliny mléčné a polyhydroxyalkanoáty.

 Obr. 4 - Příklady některých výrobců zabývajících se výrobou bioplastů a jejich produktů

BIOPLASTY ODVOZENÉ OD ŠKROBU

Škrob je rostlinný polysacharid, který jako zásobu energie produkuje celá řada rostlin. Chemické vazby přítomné ve škrobu se působením mikrobiálních enzymů snadno štěpí, proto se v přírodě škrob velmi rychle rozkládá – vlastně nepředstavuje pro životní prostředí žádnou zátěž.

Plasty odvozené od škrobu hrají v současné době mezi bioplasty hlavní roli. Jejich podíl na trhu bioplastů dosahuje až 80%. Čistý škrob dokáže absorbovat vlhkost, a proto se ve farmaceutickém průmyslu používá na výrobu lékových kapslí.

Pro použití škrobu jako bioplastu je však potřeba k čistému škrobu přidat speciální aditiva – plastifikátory - například sorbitol nebo glycerin (tyto cukerné alkoholy také nepředstavují pro životní prostředí žádnou zátěž). Získáme tak škrobový termoplast, jehož vlastnosti můžeme ovlivnit množstvím přidaných aditiv.

Druhou možností využití škrobu pro výrobu bioplastu je jeho aplikace s degradovatelnými konvenčními polymery jako jsou polyestery, polyesteramidy, polyesteruretany nebo polyvinylakoholy. Tyto společné aplikace umožňují vytvořit materiál, který je z jedné strany tvořen hydrofilním škrobem a z druhé strany hydrofobním polymerem. Vznikají tak vodě odolné biodegradovatelné fólie.

Díky regulovatelnosti vlastností připraveného materiálu mohou být pro jednotlivá použití připraveny speciální plasty, které jsou ušity na míru konkrétním výrobkům. Již dnes jsou výrobci ze škrobového bioplastu schopni vyrábět balící fólie, různé tašky a pytle, jogurtové kelímky, nápojové kelímky, nádobí, plastové příbory atd.
 
Pro výrobu škrobových bioplastů je možné využít škrob z obilí nebo jiných rostlin, ale pravděpodobně nejčastěji je využíván kukuřičný škrob. Tady ovšem naráží bioplasty na stejný problém jako biopaliva. Protože pochází z rostlin, které lidé už od pradávna využívají ke své obživě, vedlo by jejich masové rozšíření k dramatickému nárůstu cen potravin.

Už dnes můžeme pozorovat vzrůst cen potravin, který je z velké části způsoben zavedením a rozšířením biopaliv. Co teprve až se ke všemu přidají bioplasty. Řada výrobců se proto pokouší vyrábět bioplasty ze surovin, které si s lidskými potravinovými zdroji nekonkurují.

To je však právě u škrobových plastů problém. S řešením přišla nizozemská firma Rodenburg Biopolymers, která vyrábí biopolymer obchodovaný pod komerčním názvem Solanyl. Tento materiál je vyráběn z bramborového odpadu, který vzniká při výrobě krmiv pro hospodářské zvířata. Tato byprodukce krmiv a bioplastu by mohla být elegantním řešením problému konkurence potravin a bioplastů.

     Obr. 5 - Většina firem zabývající se produkci škrobových bioplastů se nachází v Evropě

Autor: Stanislav Obruča

Zdroj: http://www.inovace.cz