Кремень FMZ Реклама
Kremen FMHM Реклама

О биоразлагаемости PLA

Sergey_engineer
Идет загрузка
Загрузка
04.09.2020
19432
44
Расходные материалы

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

46

Все прекрасно знают, что PLA-пластик является биоразлагаемым, а значит экологичным. С другой стороны в Интернете можно найти результаты наблюдений такого рода:

-А вот я закопал напечатанную из PLA-пластика деталь в землю на полгода-год и с ней ничего не случилось.

- А у меня несколько распечатанных деталей используются на даче и постоянно контактируют с водой и находятся на улице, и с ними тоже ничего не случилось.

О биоразлагаемости PLA

Вирусная картинка о биоразлагаемости PLA.

Немного вводит в заблуждение, подробнее в конце статьи.

У меня у самого есть пара деталей, которые уже несколько месяцев находятся на открытом воздухе и с ними все в порядке. И тут возникает вопрос: что подразумевают под биоразлагаемостью PLA-пластика? В каких условиях он начинает деградировать? Для того, чтобы разобраться в этом я обратился к научной литературе.

Не претендую на исчерпывающий обзор данной темы. Углубился в изучение ровно до того момента, пока не получил ответы на поставленные вопросы. Итак, в 1996 году была опубликована работа [1] американских ученых, в которой исследовалась деградация PLA в обычных комнатных условиях и в морской воде.

В исследовании под комнатными условиями подразумевалась температура 21°С и влажность 50%. Установлено, что в таких условиях PLA-пластик начинает демонстрировать заметное снижение механических характеристик через год хранения. Под заметным снижением подразумевается, что только через год накапливаются такие изменения, которые уже можно зафиксировать. Т.е. пластик через год только начинает терять свои свойства.

А в морской воде образцы хранились не в лабораторных условиях, а прямо в открытом море, начиная с весны. Поэтому температура строго не поддерживалась. В таких условиях изменение свойств наблюдалось уже через 12 недель.

О биоразлагаемости PLA

Из этой же научной работы можно узнать о механизме деградации PLA-пластика. Процесс можно разделить на несколько стадий:

1. На первом этапе идет насыщение пластика влагой из окружающей среды; 

2. Далее попавшая в полимер влага активирует процесс гидролиза, что приводит к уменьшению молекулярной массы;

3. На последнем этапе микроорганизмы перерабатывают продукты гидролиза.

В работе [2] (литературный обзор) говорится о том, что PLA-пластик в окружающей среде разлагается в интервале времени от шести месяцев до двух лет. На длительность существенное влияние оказывают температура, влажность и наличие в пластике низкомолекулярных добавок.

После прочтения этих двух работ становится ясно, что PLA-пластик разлагается в окружающей среде. Но вспомним эксперименты обычных пользователей, которые закапывали напечатанные детали на полгода, и с ними ничего не произошло. Возможно, что в пластике присутствуют стабилизирующие добавки. Но есть и другая причина.

В 2006 году была опубликована работа японских ученых [3], в которой говорится, что в почве PLA-пластик разлагается относительно медленно. Эксперимент показал, что чистый PLA за шесть недель нахождения в почве вообще не изменился. На рисунке ниже чистый PLA-пластик обозначен крестиком.

О биоразлагаемости PLA

На графике показано изменение массы образцов, закопанных в землю на шесть недель.

Другая группа японских ученых [4] провела исследование штаммов микроорганизмов взятых из почвы и выделила из них несколько десятков, способных перерабатывать биодеградируемые полимеры (такие как полигидроксибутират, поликапролактон, полибутиленсукцинат) Было установлено, что ни один из них не способен разлагать PLA-пластик.

Ученые приходят к выводу, что микроорганизмы, способные разлагать PLA-пластик встречаются довольно редко.

На основании всего выше сказанного можно заключить, что PLA-пластик в обычных комнатных условиях или на улице на открытом воздухе может прослужить несколько лет. И даже в земле срок его службы будет не сильно меньше.

Таким образом, получается, что в окружающей среде PLA-пластик относительно стабилен, а экологичным его делает то, что его можно перерабатывать в биореакторах, в которых создаются специальные для этого условия: присутствуют штаммы микроорганизмов, способные перерабатывать PLA-пластик и поддерживается температура 58±2°С и высокая влажность. В таких биореакторах пластик перерабатывается полностью и вредных для окружающей среды веществ не остается. Он разлагается на углекислый газ, воду и биомассу, которая безвредна для окружающей среды. Подробнее о разложении PLA-пластика в биореакторах можно почитать в работе американских ученых [5].

По поводу обложки поста – картинка, скорее всего, вводит в заблуждение. Как вы уже поняли, просто выкинутая бутылка из чистого PLA-пластика за 80 дней так не разложится. В ней либо добавки, укоряющие разложение, либо это демонстрация разложения в биореакторе. Автором картинки значится некий dr. Mariano Ramirez.

На этом пока все.

Источники:

1. Sinclair R. G. The Case for Polylactic Acid as a Commodity Packaging Plastic. Journal of Macromolecular Science, Part A, V.33(5), 1996, p.585–597.

2. Garlotta D. A Literatire Reciew of Poly(Lactic Acid). Journal of Polymers and the Environment, V.9(2), 2001, p.63–84.

3. Ohkita T., Lee S.-H. Thermal degradation and biodegradability of poly (lactic acid)/corn starch biocomposites. Journal of Applied Polymer Science, V.100(4), 2006, p.3009–3017.

4. Suyama T., Tokiwa Y., Ouichanpagdee P., Kanagawa T., Kamagata Y. Phylogenetic Affiliation of Soil Bacteria That Degrade Aliphatic Polyesters Available Commercially as Biodegradable Plastics. Applied and Environmental Microbiology, V.64(12), 1998, p.5008–5011.

5. Castro-Aguirre E., Auras R., Selke S., Rubino M., Marsh T. Enhancing the biodegradation rate of poly(lactic acid) films and PLA bio-nanocomposites in simulated composting through bioaugmentation. Polymer Degradation and Stability, V.154, 2018, p.46–54.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

46
Комментарии к статье