پلی لاکتیک اسید (PLA): یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای پلاستیک ها

PLA چیست؟

پلی لاکتیک اسید که با نام PLA (اسید پلی لاکتیک) نیز شناخته می شود، یک مونومر ترموپلاستیک است که از منابع آلی تجدیدپذیر مانند نشاسته ذرت یا نیشکر یا تفاله چغندر به دست می آید.

اگرچه این پلاستیک مانند پلاستیک های قبلی است، اما خواص آن به منابع تجدیدپذیر تبدیل شده است و آن را جایگزین طبیعی تری برای سوخت های فسیلی می کند.

PLA همچنان کربن خنثی، خوراکی و زیست تخریب پذیر است، به این معنی که به جای شکستن به میکروپلاستیک های مضر، می تواند در محیط های مناسب کاملاً تجزیه شود.

به دلیل توانایی تجزیه شدن، معمولاً به عنوان یک ماده بسته بندی برای کیسه های پلاستیکی، نی، فنجان، بشقاب و ظروف پلاستیکی زیست تخریب پذیر استفاده می شود.

مکانیسم تخریب PLA

PLA از طریق سه مکانیسم تحت تخریب غیر بیولوژیکی قرار می گیرد:

هیدرولیز: گروه های استر در زنجیره اصلی شکسته شده و در نتیجه وزن مولکولی کاهش می یابد.

تجزیه حرارتی: پدیده ای پیچیده که منجر به تشکیل ترکیبات مختلف مانند مولکول های سبک تر، الیگومرهای خطی و حلقوی با وزن های مولکولی متفاوت و لاکتید می شود.

تخریب نوری: اشعه ماوراء بنفش می تواند باعث تخریب شود. این عامل اصلی است که پلی لاکتیک اسید را در معرض نور خورشید در پلاستیک، ظروف بسته بندی و کاربردهای فیلم قرار می دهد.

واکنش هیدرولیز عبارت است از:

-COO- + H 2 O → -COOH + -OH

سرعت تخریب در دمای محیط بسیار کند است. یک مطالعه در سال 2017 نشان داد که PLA در طول یک سال در آب دریا در دمای 25 درجه سانتیگراد (77 درجه فارنهایت) هیچ افت کیفیتی را تجربه نکرد، اما این مطالعه تجزیه یا جذب آب زنجیره‌های پلیمری را اندازه‌گیری نکرد.

زمینه های کاربردی PLA چیست؟

1. کالاهای مصرفی
PLA در کالاهای مصرفی مختلف مانند ظروف یکبار مصرف، کیسه های خرید سوپرمارکت، روکش لوازم آشپزخانه و همچنین لپ تاپ و دستگاه های دستی استفاده می شود.

2. کشاورزی
PLA به صورت فیبر برای خطوط ماهیگیری تک الیافی و تورهایی برای کنترل پوشش گیاهی و علف های هرز استفاده می شود. برای کیسه های شن، گلدان های گل، تسمه های اتصال و طناب استفاده می شود.

3. درمان پزشکی
PLA را می توان به اسید لاکتیک بی ضرر تجزیه کرد و آن را برای استفاده به عنوان تجهیزات پزشکی به شکل لنگر، پیچ، صفحه، پین، میله و توری مناسب می کند.

چهار مورد از رایج‌ترین موقعیت‌های ممکن اسقاط

1. بازیافت:
این می تواند بازیافت شیمیایی یا بازیافت مکانیکی باشد. در بلژیک، Galaxy اولین کارخانه آزمایشی بازیافت شیمیایی PLA (Loopla) را راه اندازی کرده است. برخلاف بازیافت مکانیکی، زباله ها ممکن است حاوی آلاینده های مختلفی باشند. پلی لاکتیک اسید را می توان از طریق پلیمریزاسیون حرارتی یا هیدرولیز به صورت مونومر به صورت شیمیایی بازیابی کرد. پس از خالص سازی، مونومرها را می توان برای تولید PLA خام بدون از دست دادن خواص اصلی خود استفاده کرد.

2. کمپوست سازی:
PLA را می توان تحت شرایط کمپوست صنعتی، ابتدا از طریق هیدرولیز شیمیایی، سپس از طریق هضم میکروبی و در نهایت تجزیه زیستی تجزیه کرد. در شرایط کمپوست صنعتی (58 درجه سانتیگراد (136 درجه فارنهایت))، PLA می تواند تا حدی (حدود نیمی از آن) در عرض 60 روز به آب و دی اکسید کربن تجزیه شود، و بخش باقی مانده پس از آن بسیار کندتر تجزیه می شود، بسته به کریستالی بودن مواد. در یک محیط بدون شرایط لازم، تجزیه بسیار کند خواهد بود، شبیه به پلاستیک های غیر بیولوژیکی، که به طور کامل برای صدها یا هزاران سال تجزیه نمی شوند.

3. سوزاندن:
PLA را می توان بدون تولید مواد شیمیایی یا فلزات سنگین حاوی کلر سوزاند، زیرا فقط حاوی اتم های کربن، اکسیژن و هیدروژن است. سوزاندن PLA ضایع شده، 19.5 MJ/kg (8368 btu/lb) انرژی تولید می‌کند، بدون اینکه بقایایی باقی بماند. این نتیجه همراه با سایر یافته ها نشان می دهد که سوزاندن روشی سازگار با محیط زیست برای تصفیه اسید پلی لاکتیک زباله است.

4. دفن زباله:
اگرچه PLA می‌تواند وارد مکان‌های دفن زباله شود، اما این انتخاب کمترین سازگار با محیط زیست است، زیرا مواد در دمای محیط به آرامی تجزیه می‌شوند، معمولاً به کندی سایر پلاستیک‌های غیرقابل تجزیه.