Для чого використовується добавка, наприклад d2w

«Сімплекс» та Symphony Environmental Plastics (Великобританія) уклали договір на постачання до Росії добавки для розкладання полімерів. Добавка d2w дозволяє перетворити звичні всім поліетилени, поліпропілени, полістироли в пластики, що розкладаються.

• Мастербатч.

• Вводиться полімер у співвідношенні 1% добавки до 99% основного матеріалу.

• Застосовується у виробництві виробів із поліетилену, поліпропілену, полістиролу.

• Розкладає полімери через заданий період часу (від кількох місяців до кількох років).

• Безпечна для контакту з харчовими продуктами – підтверджено сертифікатами випробувань провідних лабораторій світу, зокрема, сертифікатом лабораторії RAPRA.

Виробник - Symphony Environmental Technologies plc, Великобританія ( www.symphonyplastics.com , www.degradable.net ).

d2w: де використовується?

• Пакети для різноманітних потреб.

• Вироби для медицини (рукавички, бахіли, фартухи).

• Полімерні плівки для пакування продуктів харчування, цигарок, одягу, журналів тощо. буд.

• Укривні, пухирчасті плівки.

• Жорстка упаковка (одноразовий посуд, пляшки).

Добавка d2w: як працює?

• Є каталізатором реакції руйнування та окислення вуглецевих зв'язків у молекулах полімеру через “запрограмований” рецептурою період часу. У звичайних умовах це займає сторіччя!

• Оптимальна для упаковки з коротким терміном служби (у першу чергу - пакетів фасувань).

На фото: пакет із добавкою на стадії крихкості, руйнування.

Добавка успішно використовується у 60 країнах світу. Найбільші клієнти – роздрібні мережі, мережі готелів, ресторанів (Walmart, Tesco, KFC, Pizza Hut та багато інших).

19.04.2011 Продаємо скипидар Нижній Новгород

Для чого використовується добавка, наприклад d2w

Досвід роботи компанії «Сімплекс» з добавкою для розкладання полімерів d2w показує, що цей новий продукт цікавий для вітчизняних виробників упаковки. опис механізму розкладання за допомогою d2w виробів з поліолефінів.

Щодня ми ходимо в магазини, і все, що ми звідти несемо, упаковано в пластик: плівку, пакет, мішок, коробку, пляшку, блістер і т.д. . Все це викидається, потрапляє в переважній більшості на смітник і залишається там назавжди нетлінними монбланами, розповзаючись вдалину і вшир, захоплюючи все нові й нові території.

Як правило, левова частка пластиків, що використовуються для упаковки, припадає на поліетилен (ПЕ) та поліпропілен (ПП). Усього в світі щорічно виробляється 66 млн тонн ПЕ та 60 млн тонн ПП.

Якщо врахувати, що щодня видобувається 87 млн. барелів нафти, а для виробництва полімерних матеріалів (ПМ) використовується 50% нафти (побічного продукту екстракції сирої нафти), то можна собі уявити, яка кількість природних ресурсів планети витягується з її надр, щоб, зрештою зрештою, осісти на її поверхні «мертвим вантажем».

У Великобританії підрахували, що кожен із 60 млн її громадян на рік «виробляє»:

• – 0,5 тонни побутових відходів;
• – 1,5 тонни промислового сміття;
• – 2,0 тонни будівельного сміття;
• - 3,1 тонни сільськогосподарських відходів та відходів, що утворюються внаслідок видобутку копалин.

Разом – 430 млн. тонн щорічно. Такими темпами можна заповнити сміттям знаменитий Альберт Холл менш ніж за шість годин. Щодо Росії такої достовірної статистики немає, але навряд чи ми «смітимо» менше, ніж в інших країнах.

Зараз у країнах Заходу питанням «Що таке сміття?» все частіше можна почути: "Сміття - це цінні матеріали в неправильному місці" або "Сміття - це сировина для майбутніх поколінь".

А що можна зробити із пластиковим сміттям? На це питання існує 3 варіанти відповіді, кожен із яких має свої недоліки:

1. Використовувати заново як вторинну сировину в тих же менш вимогливих застосуваннях. Нестача - Великі енерговитрати.

2. Спалити, отримати енергію (піроліз). Нестача - Погіршення екологічної обстановки: шкідливі виділення в атмосферу, виділення великої кількості СО2

3. Залишити на звалищі, закопати. Нестача - Постійне зростання біоінертної (нерозкладається в природних умовах) маси.

Загалом, вторинна переробка пластикового сміття – завдання трудо- та енерговитратне. Економічна ефективність її під великим сумнівом: сміття треба зібрати, відсортувати, промити тощо. буд. З іншого боку, вторинний матеріал демонструє значне погіршення властивостей проти первинним.

Як же бути?

Останнім часом як би знайдено відповідь на це актуальне питання - використовувати біопластики, або біополімери, тобто.полімери, яким у процесі їх виготовлення надається здатність протягом певного періоду (від кількох тижнів до декількох років) розкладатися з утворенням летких і твердих продуктів, що не завдають шкоди навколишньому середовищу, або вводити додаток, що розкладає полімер, у традиційні поліолефіни.

Про біополімери їх переваги і недоліки вже не раз писали, в тому числі багато цікавої інформації з цієї теми розміщено на порталі Newchemistry. 5 років після закладеного терміну служби. Загальна інформація додатку d2w вже публікувалася на www.newchemistry.ru . (Стаття називається «Пластикове сміття: добавка-руйнівник»).

Нагадаю, що добавка d2w виробляється англійською компанією Symphony (Великобританія) і застосовується у виробництві виробів з поліетилену та поліпропілену - основних матеріалів для виготовлення упаковки. Греція, Італія, Бразилія, Індія та ін.

Механізм розкладання за допомогою добавки d2w наступний: спочатку відбувається процес окислення, викликаний впливом світла, тепла та механічних навантажень;

Розглянемо механізм дії добавки d2w докладніше.

Поліолефіни, які зазнали окисної деструкції, являють собою молекули із зменшеною молекулярною масою та гідрофільними поверхнями.Зменшення молекулярної маси поліолефіну від 300 000 до 40 000 разом із проникненням кисню, що містить функціональні групи (радикали), веде до біорозкладання.

Присутні в добавці солі перехідних металів (кобальту, заліза, марганцю, міді, цинку, церію, нікелю) створюють вільні радикали, які, у свою чергу, ведуть до появи гідро- та пероксидів у формі альдегідів, кетонів, ефірів, спиртів та карбонових кислот . Саме ці продукти потім і піддаються біорозкладу. Численні бактеріальні клітини та грибкові суперечки колонізуються на ділянках розлому та по всій товщині плівки.

Мал. 1.
На малюнку 1 показані фрагменти плівки, в якій розпочато процес розкладання.

Ці фрагменти були занурені у воду та змішані з компостом. Потім вони були вивчені за допомогою растрового мікроскопа. На ділянках великого розпаду виникли колонії мікробів.

Управління швидкістю розкладання поліолефінів здійснюється за допомогою антиоксидантів та прооксидантів. Антиоксиданти визначають індукційний період до розпаду макромолекул у процесі перокислення (induction period to peroxidation), прооксиданти визначають швидкість біорозкладання шляхом абіотичного окиснення.

Мал. 2 Розмноження бактерій на ПЕ плівці з добавкою після початку окислення.

Швидкість розкладання аналогічна швидкості розкладання лігніноцелюлозних природних матеріалів, таких як тирса або солома.

Прооксиданти є каталізаторами процесу окислення та біо-розкладання полімеру. Типовими нетоксичними прооксидантами для поліолефінів є іони перехідних металів у невеликій концентрації. Вони містяться у багатьох природних субстанціях. Наприклад, вміст перехідних металів у їжі та воді, мг/кг:

Залізо – у достатку в м'ясі, здебільшого овочів, воді;
Кобальт – у рибі (0,01), горіхах (0,09), зернових (0,1);
Магній – у зелених овочах (2,0), горіхах (15), хлібі (8,0), інших зернових (6,8), чаї (2,7), воді (до 0,01);
Нікель – в вівсі (0,18), горіхах (1,8).

Поліолефіни, піддані окисленню, перестають бути біоінертною масою, з гідрофобних вони стають гідрофільними (змочуються водою) матеріалами, які сприяють інтенсивному біологічному зростанню. Тести, проведені для підтвердження безпеки продуктів розкладання для грунту, підтвердили: полімери, що оксибіорозкладаються, повною мірою служать як аератор, добрива для рослин.

Таким чином, добавка d2w може успішно застосовуватися у виробництві виробів для сільського господарства та садівництва. Наприклад, для виробництва захисних плівок (мульчуючих, покривних), шпагату та ниток, сіток тощо.

Мал. 3 Кінець жовтня, місяць з моменту укладання плівки

Кінець грудня, три місяці з моменту укладання плівки

Крім того, дослідження показали, що ґрунти, на яких щороку «перегниє» така плівка, є більш родючими, що збільшує врожай у кг/м2 на 15—20 %, тому що результатом роботи мікроорганізмів, крім СО2 та води, є утворення гумусу.

А чи безпечні продукти оксибіорозкладання полімеру для ґрунту?

Відповідь може бути лише позитивною. Адже перекисне окислення під впливом світла і тепла веде до зменшення довжини полімерних ланцюжків та утворення засвоюваних біологічними організмами продуктів окислення.

Матеріали з добавкою успішно пройшли випробування на відповідність ASTM 6954 - Інструкції з експозиції та тестування пластиків, що руйнуються в навколишньому середовищі комбінацією окислення та біорозкладу.

Випробування проводяться за методом прискореного старіння протягом 150 - 200 годин при впливі високої вологості, температури повітря близько 30 С і УФ-випромінювання. застосування ртутної лампи, що забезпечує ефект "двох сонців".

Такі випробування проводяться, зокрема, на установці, що називається Bandol wheel (Колесо Бандол), яка дозволяє створювати різні комбінації впливу руйнівних факторів, що імітують вплив різноманітних погодних умов.

Після випробувань проводиться визначення рівня розкладання за допомогою низки показників:

• зміна механічних властивостей – подовження під час розриву;
• визначення числового показника окису вуглецю методом інфрачервоної спектроскопії з Фур'є-перетворенням (що з'явилися в результаті окислення полімеру карбонільні сполуки - органічні кислоти, кетони, альдегіди і т. д. відслідковуються за допомогою ІЧ-спектрометра;) ступінь розкладання;
• зміни у в'язкості - визначення ПТР;

Результати проведених лабораторією Королівського хімічного товариства (Великобританія) порівняльних випробувань зразків поліолефінів з добавкою d2w та наведені на рис.

IPa,b – індукційний період, протягом якого немає зміни механічних чи хімічних властивостей зразка
Eb – подовження при розриві
* - руйнування (крихкання)

Вторинна переробка для полімерів з добавками – не є проблемою: при вторинній переробці не змінюється ПТР, ні показник відносного подовження при розриві. Єдине лише, у процесі вторинної переробки внаслідок дії високих температур витрачаються як каталізатори, і стабілізатори розкладання, чому добавка припиняє свою дію.

У статті «Пластикове сміття: добавка – руйнівник» вже згадувалося, що полімери з добавкою d2w мають Сертифікат лабораторії Rapra на допуск до контакту з харчовими продуктами.

Таким чином, підсумовуємо явні переваги полімерних матеріалів, що оксибіорозкладаються.

Екологічні переваги:

• Мінімальне споживання енергії та викид СО2 під час виробництва.
• Мінімальне забруднення води та повітря під час руйнування.
• Мінімальне використання землі.
• Одним із кінцевих продуктів розкладання є вуглекислий газ на відміну від біополімерів на рослинній основі, що виділяють метан. Метан у 21 раз перевищує вуглекислий газ за своїм впливом на «парниковий» ефект.

Перевагами поліолефінів з добавкою в процесі виготовлення, переробки та використання пакувальних матеріалів є:

• Можливість використання добавки з багатотоннажними полімерами
• Матеріал сертифікований на контакт із будь-якими харчовими продуктами та ідеально підходить навіть для заморожених продуктів.
• Матеріал можна як компостувати, так і повторно переробляти на вироби.
Досвід роботи компанії «Сімплекс» з добавкою d2w показує, що цей новий продукт є цікавим для вітчизняних виробників упаковки. Отже, є надія, що намальована на початку статті апокаліптична картина сміттєвого «монблану» може і не стати реальною.

Як працює біорозкладна добавка d2w?

Пластикові пакети, виготовлені із застосуванням біорозкладається добавки d2w, відносять до класу оксо-біорозкладаються, оскільки їх руйнування відбувається у два етапи: 1) окислення та 2) біорозкладання.

Виробництво та використання

Добавка d2w є солі металу і включається до складу вихідної сировини на стадії виробництва.

Після заданого періоду стабільності, що забезпечується антиоксидантами, що входять до складу d2w, добавка викликає розпад вуглець-вуглецевих зв'язків у молекулярному ланцюгу, що призводить до розщеплення ланцюга та його розриву.

Окислення

Скорочення розмірів молекул дозволяє кисню зв'язуватися з вуглецем з утворенням CO₂. Пластмасові вироби стають крихкими та руйнуються на дрібні пластівці. Процес окислення може йти швидше у присутності світла, тепла та механічних впливів.

До кінця етапу матеріал фактично стає водою, що змочується, і тепер мікроорганізми можуть отримати доступ вуглецю і водню.

Біодеградація

На даний момент це вже не пластик, а матеріал, здатний до біорозкладу.

У результаті біорозкладання отримуємо CO₂, воду та гумус.

Ілюстрація процесу деградації пластикового пакету

Це відео демонструє, як пластиковий пакет розкладається з часом, завдяки унікальній добавкі d2w. Ця добавка перетворює звичайні пластикові вироби наприкінці терміну їхнього корисного використання на матеріал із зовсім іншою молекулярною структурою. На фінальному етапі це вже не пластик, а матеріал, який може бути біо-асимільований у відкритому середовищі так само, як осиновий лист.