Il film completamente biodegradabile è un materiale cinematografico che può essere completamente scomposto in acqua, anidride carbonica e biomassa da microrganismi in condizioni specifiche. È diverso dalle "materie plastiche degradabili" o "materie plastiche parzialmente degradabili". Il suo processo di degrado non lascia residui dannosi ed è un materiale ecologico che soddisfa gli standard internazionali (come EN13432, ASTM D6400).
Questo tipo di film è generalmente realizzato in polimeri naturali o materiali a base biologica modificati, come l'acido polilattico (PLA), il polibutilene adipato tereftalato (PBAT), i polimeri a base di amido, il poliidrossialkanoati (PHA), ecc. La sua caratteristica è che può essere completamente decomposta attraverso il metabolismo di microorganismi come il cambio, i terreni, il PHA), ecc. Inquinamento dei rifiuti di plastica.
Le materie prime dei film completamente biodegradabili sono principalmente divise in due categorie: una è polimeri naturali e l'altro è polimeri a base biologica sintetica.
I polimeri naturali includono amido di mais, farina di manioca, cellulosa, chitosano, ecc. Queste materie prime sono ampiamente disponibili e hanno una forte rinnovabilità.
I materiali polimerici a base biologica sintetica sono principalmente acido polilattico (PLA) e PBAT. Il PLA deriva da zuccheri fermentati ed è uno dei materiali biodegradabili più utilizzati. PBAT è un copolimero a base di petrolio ma completamente biodegradabile, di solito miscelato con PLA o amido per migliorare la tenacità e la morbidezza.
La ragionevole combinazione di questi materiali può soddisfare le esigenze dei film in packaging, agricoltura, consegna espressa, e-commerce e altri campi.
Rispetto ai film di plastica tradizionali (come PE, PP, PVC, ecc.), I film completamente biodegradabili hanno le seguenti differenze chiave:
* Diversi impatti ambientali: Le materie plastiche ordinarie sono difficili da degradare nell'ambiente naturale e sono soggette a inquinamento a lungo termine, mentre i film completamente biodegradabili possono essere completamente decomposti dai microrganismi in condizioni ragionevoli.
* Percorsi di degradazione diversi: Le materie plastiche ordinarie sono più "decomposizione fisica" o "decomposizione ossidativa", che è un processo lento e può persino richiedere centinaia di anni, mentre i film completamente biodegradabili appartengono alla "decomposizione biologica" e di solito sono degradati entro pochi mesi a un anno.
* Materiali di origine diversi: Le materie plastiche ordinarie sono principalmente realizzate in petrolio, mentre i film biodegradabili possono essere parzialmente o interamente derivati da risorse rinnovabili a base vegetale.
Queste differenze rendono i film biodegradabili che hanno un valore alternativo nella trasformazione verde.
Sebbene i film biodegradabili sottolineino gli attributi di protezione ambientale, hanno anche alcune proprietà fisiche, tra cui:
* Trasparenza: Alcuni materiali come il PLA hanno una buona trasparenza e sono adatti per l'imballaggio del display.
* Resistenza alla temperatura: Generalmente, la resistenza al calore non è buona come la plastica tradizionale, ma dopo la modifica, può essere utilizzata in tenuta a calore, a vapore e altri ambienti.
* Forza e duttilità: Materiali come PBAT hanno una buona flessibilità e proprietà di trazione e possono essere aggravati con il PLA per migliorare le proprietà meccaniche generali.
* PROCEDABILITÀ: Può essere formato da soffio, fusione, estrusione e altri metodi, adatti alle attrezzature di elaborazione in plastica esistenti e facili da promuovere l'industrializzazione.
Sebbene queste proprietà siano diverse dalla plastica tradizionale, possono soddisfare i requisiti funzionali di base in molti scenari di applicazione.
Il processo di degradazione dei film completamente biodegradabili dipende principalmente dall'azione dei microrganismi. Il suo effetto di degradazione è influenzato da vari fattori ambientali come temperatura, umidità, valore del pH, tipo e numero di microrganismi.
* Ambiente di compostaggio: Alta temperatura, alta umidità e ambiente di compostaggio aerobico sono più adatti per il suo degrado e di solito si decompone entro 3-6 mesi.
* Ambiente del suolo: Il tempo di degrado nel suolo naturale è relativamente lungo, il che può richiedere da 6 a 12 mesi, a seconda dell'attività del suolo.
* Ambiente marino: Alcuni materiali possono anche degradare nell'acqua di mare, ma a un ritmo più lento, quindi non tutti i materiali completamente biodegradabili sono adatti per l'uso marino.
Dopo il degrado, non verranno lasciati microplastici dannosi o metalli pesanti, ed è sostanzialmente innocuo per piante, animali e umani.
I film completamente biodegradabili sono stati ampiamente utilizzati in molti settori, specialmente nelle seguenti aree, che mostrano il loro potenziale di sostituzione:
* Imballaggio alimentare: Utilizzato per sacchetti di verdure e frutta, sacchetti di cibo cotto, sacchetti di posate, ecc., Che possono contattare direttamente il cibo.
* Pacciame agricolo: Utilizzato per coprire la terra coltivata, aumentare la temperatura del suolo e inviare direttamente nel terreno dopo l'uso senza riciclaggio.
* Film di imballaggi industriali: come imballaggi elettronici, pellicola a prova di polvere, pellicola di avvolgimento del pallet, ecc.
* Express and Shopping Borse: Sostituire i sacchetti di plastica PE usa e getta, supportare la stampa personalizzata e la tenuta a calore.
*Prodotti medici e sanitari: Utilizzato per guanti usa e getta, imballaggi di abbigliamento, ecc., Per una facile maneggevolezza e riciclaggio.
L'ambito dell'applicazione continua ad espandersi, il che promuove anche la continua ottimizzazione delle prestazioni dei materiali e l'aggiornamento del processo.
Sebbene i film completamente biodegradabili abbiano un potenziale ambientale, affrontano comunque diverse sfide nel processo di promozione:
* Costo elevato: Rispetto alla plastica a base di petrolio, il costo delle materie prime e della lavorazione è relativamente elevato.
* Condizioni di degradazione limitate: Non tutti gli ambienti possono degradare rapidamente e l'uso ragionevole deve essere guidato.
* Consapevolezza limitata del consumatore: Alcuni utenti finali non sono ancora chiari sui principi e sulla classificazione del degrado.
* Il sistema standard deve essere migliorato: Alcuni prodotti "degradabili" sul mercato hanno occhi e perle miscelati e il sistema di supervisione e certificazione deve essere migliorato con urgenza.
Le tendenze di sviluppo future si concentreranno sulla riduzione dei costi di produzione, sull'ottimizzazione delle prestazioni dei materiali, nell'espansione di fonti di materie prime e nel rafforzamento dell'istruzione ambientale e del supporto politico.
Sullo sfondo della promozione globale della trasformazione verde e a basse emissioni di carbonio, il problema dell'inquinamento da plastica sta diventando sempre più importante. Come materiale alternativo verde, il film completamente biodegradabile non solo soddisfa la funzione di imballaggio di base, ma può anche essere decomposto in sicurezza nell'ambiente naturale per ridurre l'onere ambientale. Comprendere i suoi principi, le prestazioni e le condizioni applicabili aiuterà i governi, le imprese e i consumatori a fare scelte più sostenibili, promuovendo al contempo la trasformazione ambientale dell'intera catena industriale.
I prodotti in plastica sono stati a lungo ampiamente utilizzati in imballaggi, materiali da costruzione, necessità quotidiane e altri campi a causa della loro leggerezza, durata e basso costo. Tuttavia, le materie plastiche tradizionali sono estremamente difficili da degradare nell'ambiente naturale e sono soggette a inquinamento bianco, accumulo microplastico e altri problemi, che hanno suscitato problemi ambientali e di salute globali. Come nuovo tipo di materiale ecologico, il film completamente biodegradabile sta gradualmente sostituendo la plastica tradizionale in alcuni campi.
La plastica tradizionale deriva principalmente da risorse non rinnovabili come il petrolio e la loro lavorazione si basa sull'energia fossile, che produrrà una certa quantità di emissioni di carbonio durante il processo di raffinazione e sintesi. Le materie plastiche tradizionali comuni includono polietilene (PE), polipropilene (PP), polivinil cloruro (PVC), ecc. Questi materiali hanno strutture stabili e una lunga durata di servizio, ma sono difficili da decomprimere dall'ambiente naturale.
Le materie prime di film completamente biodegradabili sono principalmente derivate da risorse rinnovabili, come amido di mais, canna da zucchero, manioca, acido lattico, ecc. Tra questi, acido polilattico (PLA), polibutilene adipate tereftalato (PBAT) e polimeri modificati con amido sono rappresentanti comuni. Questi materiali possono raggiungere un certo grado di neutralità del carbonio durante il processo di produzione e ridurre gradualmente la dipendenza dalle risorse non rinnovabili.
Il problema più grande con la plastica tradizionale è che il ciclo di degradazione è estremamente lungo. In condizioni naturali, le materie plastiche come PE e PP possono richiedere centinaia di anni per degradare gradualmente e le sostanze chimiche dannose possono essere rilasciate durante il processo, causando danni agli ecosistemi di suolo, acqua e marini.
Relativamente parlando, i film completamente biodegradabili possono essere scomposti in acqua, anidride carbonica e una piccola quantità di biomassa entro 3-6 mesi in un ambiente di compostaggio aerobico. Possono anche degradare lentamente nel suolo e nell'acqua e la velocità specifica dipende dalla temperatura ambiente, dall'umidità e dall'attività microbica. Il suo processo di degradazione non lascia microplastici e ha poca interferenza con l'ecosistema, quindi ha gradualmente ottenuto il riconoscimento in scenari come l'imballaggio alimentare e i film agricoli.
Le materie plastiche tradizionali sono relativamente mature nelle proprietà meccaniche, con una buona resistenza alla trazione, allungamento a rottura e resistenza all'impatto e sono adatte a applicazioni di imballaggio e portamenti di carico in una varietà di condizioni difficili. In particolare, PE e PP hanno una buona flessibilità e stabilità e sono la forza principale della moderna confezione di plastica.
Le prestazioni di film completamente biodegradabili sono in costante miglioramento. I materiali PLA sono rigidi ma fragili e PBAT è flessibile ma facile da deformarsi, quindi le prestazioni complessive sono generalmente migliorate dal composto. Ad esempio, una miscela di PBA PBAT o amido PLA può prendere in considerazione sia la forza che la morbidezza. Sebbene le proprietà meccaniche complessive non siano al momento non completamente equivalenti alle materie plastiche tradizionali, hanno funzionalità di sostituzione di base negli imballaggi leggeri e prodotti di utilizzo a breve termine.
Le materie plastiche tradizionali sono forti nella stabilità termica e hanno una vasta gamma di temperature di lavorazione. Possono essere prodotti in serie attraverso la modanatura del pompino, lo stampaggio a iniezione, l'estrusione e altri metodi e sono ampiamente adattati alle attrezzature industriali esistenti. Può essere ripetutamente riscaldato, fuso e modellato per un facile riciclaggio.
La stabilità termica dei film completamente biodegradabili è relativamente limitata. Ad esempio, il PLA è facile da deformarsi ad alte temperature e la sua temperatura di ammorbidimento è di circa 60 ° C, il che limita la sua applicazione in imballaggi caldi o trasporto ad alta temperatura. In termini di apparecchiature di elaborazione, la maggior parte dei materiali a base biologica può essere elaborata utilizzando attrezzature in plastica tradizionale modificata, ma sono più sensibili alla temperatura e alla frequenza di taglio e i parametri di processo devono essere regolati in modo mirato.
Le materie plastiche tradizionali non causano danni immediati durante l'uso, ma i loro problemi di gestione dei rifiuti stanno diventando sempre più importanti. Una grande quantità di rifiuti di plastica non può entrare nell'efficace sistema di riciclaggio e si trova comunemente in spazi pubblici come fiumi, oceani e strade, che colpiscono l'ambiente vivente di animali e piante. Le microplastiche possono anche entrare nel corpo umano attraverso i corpi idrici, ponendo rischi per la salute.
Il film completamente biodegradabile sottolinea che può essere naturalmente degradato senza riciclaggio dopo l'uso ed è adatto a scenari di imballaggio che non sono facili da riciclare in modo centralizzato, come i film agricoli e le borse per alimenti usa e getta. I prodotti dopo il degrado non rimarranno nell'ambiente per lungo tempo e non contengono additivi per metalli pesanti, riducendo l'onere ecologico. Tuttavia, va notato che non sono adatti per essere miscelati nel tradizionale sistema di riciclaggio in plastica, che è facile causare l'inquinamento dei materiali.
Le materie plastiche tradizionali hanno un basso costo unitario a causa della tecnologia matura e della grande scala di produzione, in particolare nel mercato degli imballaggi in blocco. Questo è anche un fattore realistico che rende al momento difficile essere completamente sostituiti.
Il costo del film completamente biodegradabile è principalmente influenzato dai prezzi delle materie prime, dal controllo del processo e dalle dimensioni del mercato e di solito è superiore al 30% superiore rispetto alla plastica tradizionale simile. Sebbene i costi stiano gradualmente diminuendo con il progresso tecnologico e il miglioramento della catena industriale, la sostituzione su larga scala richiede ancora slancio multipli come la guida politica, il supporto del meccanismo di mercato e la consapevolezza dei consumatori.
L'ambito dell'applicazione della plastica tradizionale copre quasi tutti i campi di vita e industriali, dalle borse per la spesa dei supermercati alle parti auto, dai dispositivi medici ai materiali di isolamento dell'edificio, che mostrano una vasta gamma di versatilità.
I film completamente biodegradabili sono attualmente utilizzati principalmente nei prodotti a ciclo di vita, come:
* Sacchetti di imballaggio alimentare;
* Cibo fresco e imballaggi espressi;
* Sacchetti di immondizia, borse per cacca di animali domestici;
* Pacciame agricolo;
* Packaging di protezione medica.
Questi campi hanno requisiti più elevati per la degradabilità dei film, mentre i requisiti per la resistenza e la resistenza alle intemperie a lungo termine sono relativamente bassi, diventando così il mercato target principale per lo sviluppo di materiali biodegradabili.
La maggior parte delle materie plastiche tradizionali sono state incluse nei sistemi di ispezione e produzione di qualità maturi di vari paesi, come ISO, ASTM, ecc., Con standard di sicurezza unificati.
I film completamente biodegradabili devono soddisfare specifici sistemi di certificazione biodegradabili, come ad esempio:
* EU EN13432 Standard;
* US ASTM D6400 Standard;
* STANDARD GB/T 19277, ecc.
È inoltre necessario superare test di degradazione del compostaggio, test di ecotossicità e test di metalli pesanti per dimostrare la sua capacità di degradazione e la sua compatibilità ecologica nell'ambiente naturale. Il miglioramento del sistema standard aiuterà il mercato a svilupparsi in modo standardizzato ed evitare i prodotti di "degradazione falsa" di confondere il mercato.
La plastica tradizionale e i film completamente biodegradabili differiscono in molti aspetti delle prestazioni, ognuna con i propri vantaggi. Le materie plastiche tradizionali sono più mature nelle proprietà fisiche, nel controllo dei costi e nella compatibilità delle attrezzature; Mentre i film biodegradabili enfatizzano il valore ambientale, la rinnovabilità e la degradabilità e sono adatti per scenari di applicazione specifici.
Nell'uso effettivo, la scelta dei materiali dovrebbe essere basata su una valutazione completa del ciclo di vita del prodotto, possibilità di riciclaggio, pressione delle politiche ambientali e preferenze dei consumatori. Con il progresso tecnologico e l'espansione della portata del settore dei biomateriali, si prevede che i film completamente biodegradabili assumano responsabilità ambientali in più segmenti e forniscano più soluzioni al problema dell'inquinamento da plastica.
I film completamente biodegradabili sono un tipo di materiale che può essere scomposto in anidride carbonica, acqua e biomassa mediante azione microbica nell'ambiente naturale. Il suo vantaggio fondamentale è che può essere completamente degradato in un certo periodo di tempo, senza inquinanti solidi residui ed evitare problemi microplastici. Sebbene il materiale stesso abbia il potenziale per il degrado, l'effetto di degradazione nell'uso effettivo è ancora influenzato da più fattori esterni e interni.
La temperatura ambiente è uno dei principali fattori esterni che influenzano l'efficienza di degradazione. I microrganismi hanno un intervallo di temperatura ottimale durante il decomposizione di biopolimeri, di solito da 30 ℃ a 60 ℃. A temperature più basse, il metabolismo microbico rallenta, risultando in un tasso di degradazione più lento; Mentre una temperatura troppo alta può inibire la sopravvivenza di alcuni microrganismi.
In condizioni di compostaggio, la temperatura viene spesso generata dal metabolismo dei microrganismi stessi. Quando si entra nella fase calda (> 50 ℃), il processo di degradazione viene accelerato, specialmente per materiali come l'acido polilattico (PLA). Nel suolo naturale o nei corpi idrici, a causa delle grandi fluttuazioni della temperatura, il tempo di degradazione può essere significativamente esteso. Nella valutazione del materiale o nell'applicazione effettiva, il ciclo di degradazione deve essere valutato in base alla temperatura ambiente specifica.
L'umidità svolge anche un ruolo importante nel degrado di film completamente biodegradabili. La maggior parte dei materiali biopolimeri sono più facilmente degradati dai microrganismi dopo l'idrolisi. Un ambiente umido promuove la trasmissione e la diffusione degli enzimi, che favoriscono il verificarsi di reazioni enzimatiche.
In un ambiente di compostaggio, è considerato più appropriato mantenere un'umidità del 40%-60%. L'umidità troppo bassa inibirà la riproduzione dei microrganismi, mentre un'umidità troppo elevata può portare alla formazione di zone anaerobiche, che porteranno a odore o decomposizione incompleta. Per i materiali del film, l'umidità accelererà anche la lisi superficiale, aumentando così l'area dell'attacco microbico. Pertanto, il controllo dell'umidità è un mezzo importante per migliorare l'efficienza di degradazione.
Il tipo e il numero di microrganismi sono fattori diretti che influenzano l'efficienza di degradazione. I microrganismi che degradano i materiali completamente biodegradabili includono batteri, funghi, actinomiceti, ecc., Alcuni dei quali hanno speciali capacità di idrolisi enzimatica per materiali come PLA, PBAT o PHA.
Nell'ambiente naturale, la popolazione microbica è complessa e il numero varia notevolmente. Alcune aree potrebbero non avere batteri di decomposizione specifici, con conseguente bassa efficienza di degradazione. Nel sistema di compostaggio, l'efficienza di decomposizione può essere migliorata artificialmente controllando le specie e il numero di microrganismi. Se il design della struttura superficiale del materiale non è favorevole all'attaccamento di microrganismi, può anche ritardare la fase di avvio del suo degrado. Pertanto, comprendere e utilizzare le caratteristiche dei microrganismi è la chiave per promuovere la reazione di degradazione continua.
Diversi tipi di polimeri biodegradabili hanno differenze strutturali, che influenzano direttamente il loro meccanismo e velocità di degradazione. L'acido polilattico comune (PLA) si degrada più lento del polibutilense adipata il tereftalato (PBAT) e il poliidrossialcanoato (PHA). Ciò è correlato alla densità di ramificazione, alla struttura cristallina e all'idrofobicità nella sua struttura molecolare.
Inoltre, plastificanti, riempitivi, stabilizzatori e altri additivi vengono spesso aggiunti ai prodotti reali. Questi componenti possono inibire o accelerare la reazione di degradazione. Ad esempio, l'aggiunta di un po 'di amido naturale può aumentare l'idrofilia e accelerare il processo di idrolisi, mentre alcuni antiossidanti possono ritardare il processo di degradazione. Pertanto, l'ottimizzazione della formula deve bilanciare le prestazioni di degradazione mantenendo le funzioni di base.
Lo spessore e la forma strutturale del materiale del film hanno un impatto diretto sull'effetto di degradazione. Generalmente, maggiore è lo spessore, più è difficile per l'umidità e i microrganismi penetrare profondamente all'interno, con conseguente tasso di degradazione più lento. Soprattutto per le strutture composite a doppio strato o multistrato, lo strato intermedio è difficile da penetrare rapidamente, formando un punto cieco di degradazione.
Al contrario, i materiali sottili o i progetti di struttura porosa sono favorevoli alla penetrazione dell'umidità e all'attacco microbico, migliorando l'efficienza complessiva di degradazione. Inoltre, gli stati di imballaggio arricciati, piegati o sigillati possono anche limitare la circolazione dell'aria e il contatto con l'umidità, ritardando così la reazione di degradazione. Pertanto, l'impatto dello spessore del materiale e della morfologia sul comportamento di degradazione dovrebbe essere completamente preso in considerazione durante la fase di progettazione del prodotto.
L'attività degli enzimi nel processo di biodegradazione è influenzata dal pH. In diverse condizioni di pH, la struttura di enzimi specifici cambierà, influenzando la loro efficienza catalitica. La maggior parte degli enzimi coinvolti nell'idrolisi del poliestere sono attivi in ambienti leggermente acidi e neutri e il valore del pH più adatto è compreso tra 5,5 e 7,5.
Se l'ambiente è troppo acido o alcalino, alcuni enzimi possono essere inattivati o possono verificarsi cambiamenti chimici sulla superficie del materiale, formando uno strato di film chimico che non è favorevole al degrado. Inoltre, se i sottoprodotti acidi prodotti dal processo di degradazione a lungo termine non sono neutralizzati nel tempo, possono anche cambiare l'ambiente di pH locale. Pertanto, il mantenimento di un pH appropriato aiuta a mantenere il funzionamento stabile del sistema di enzimi microbici.
I film completamente biodegradabili possono essere decomposti in ambienti aerobici e anaerobici, ma i percorsi e i prodotti di reazione sono diversi. In condizioni aerobiche, il degrado produce principalmente anidride carbonica, acqua e tracce di acidi organici; In condizioni anaerobiche, possono essere prodotti gas a effetto serra come il metano.
In un ambiente aerobico, ci sono più specie microbiche, il tasso di degradazione è più veloce e i sottoprodotti sono facili da mineralizzare ulteriormente. In un ambiente chiuso o in un ambiente di discariche profonde, l'ossigeno è limitato, con un tasso di degradazione più lento o addirittura l'interruzione. Alcuni materiali come il PLA sono difficili da degradare completamente in un ambiente anaerobico. Lo scenario dell'applicazione materiale dovrebbe scegliere un metodo di trattamento basato sul suo percorso di degradazione per evitare la pressione ambientale causata dall'uso improprio.
Il metodo di utilizzo, la posizione del posizionamento e il successivo percorso terapeutico del film hanno un effetto decisivo sul suo effetto di degradazione finale. Ad esempio, se i prodotti utilizzati come pacciame agricola non vengono riciclati ed elaborati nel tempo dopo l'uso ed esposti al suolo naturale, il loro tempo di degradazione sarà influenzato dalle fluttuazioni ambientali.
Se il prodotto viene miscelato nel normale sistema di trattamento dei rifiuti di plastica, può essere incenerito o discaricato, perdendo il suo significato di degradazione. Al contrario, se viene inviato a una struttura di compostaggio industriale professionale, il materiale può raggiungere la biodegradazione in modo più efficiente. Pertanto, un solido sistema di classificazione del riciclaggio e la consapevolezza ambientale dell'utente sono fattori indiretti che influenzano la realizzazione finale del degrado.
In sintesi, l'effetto di degradazione del film completamente biodegradabile è influenzato da una varietà di fattori, tra cui temperatura ambiente, umidità, comunità microbica, formula del materiale, struttura dello spessore, valore del pH, contenuto di ossigeno e metodi di utilizzo e trattamento. I fattori non esistono in isolamento, ma interagiscono tra loro per determinare congiuntamente la velocità e la completezza della degradazione.
Nel processo di ricerca e sviluppo del prodotto, progettazione e promozione, l'ambiente di applicazione reale dovrebbe essere utilizzato come base e le materie prime, la progettazione strutturale e la formula additiva dovrebbero essere ragionevolmente selezionate. Allo stesso tempo, il supporto politico, la costruzione standard tecnica e la consapevolezza del pubblico promuoveranno anche la più ampia applicazione di materiali cinematografici degradabili nel settore della protezione ambientale.
Con la continua attenzione globale al problema dell'inquinamento da plastica, l'imballaggio ecologico è diventato un problema importante per molti settori. L'imballaggio di plastica tradizionale non è degradabile e facile da causare residui ambientali, il che ha causato oneri ecologici in tutte le fasi di produzione, uso e smaltimento. Il "divieto di plastica" a livello di politica e il riconoscimento dei consumatori dei prodotti verdi hanno promosso il rapido sviluppo di materiali alternativi. In questo contesto, i film completamente biodegradabili hanno gradualmente attirato un'attenzione e un'applicazione diffusa in imballaggi ecologici a causa delle loro caratteristiche di essere degradabili in condizioni naturali e di non produrre residui microplastici.
Il film completamente biodegradabile è un tipo di materiale di imballaggio realizzato con risorse rinnovabili o polimeri degradabili, che possono essere scomposti in anidride carbonica, acqua e biomassa mediante microrganismi a determinate condizioni. Le materie prime comuni per questo tipo di film includono acido polilattico (PLA), polibutilene adipato tereftalato (PBAT), poliidrossiacanoate (PHA), ecc., Che hanno una certa resistenza meccanica, proprietà barriere e proprietà di tenuta a calore e possono ottenere proprietà di protezione ambientale mentre incontrano le funzioni base di pala. Rispetto alle materie plastiche tradizionali a base di petrolio, questo tipo di film non lascia residui tossici ed è adatto per applicazioni di imballaggio con uso a breve termine.
L'imballaggio in plastica usa e getta è diventata una delle importanti fonti di rifiuti solidi urbani a causa della sua ampia applicazione in cibo, consegna espressa, vendita al dettaglio e altri campi. Un gran numero di sacchetti di plastica, imballaggi da asporto, buste di film, ecc. Sono difficili da riciclare o degradare e rimanere nel suolo, nell'oceano e persino entrano nella catena alimentare a lungo, causando estesi rischi ecologici.
L'introduzione di film completamente biodegradabili fornisce un'alternativa a tali problemi. Può essere gradualmente decomposto naturalmente senza strutture di trattamento speciali dopo l'uso. È adatto per un gran numero di scenari che coinvolgono un uso monouso come logistica, cibo e agricoltura. Può ridurre i residui di plastica dalla fonte e ridurre la pressione della discarica e dell'incenerimento.
L'industria alimentare ha molti requisiti per materiali di imballaggio come pulizia, barriera e sigillabilità. Il film completamente biodegradabile è ampiamente utilizzato in sacchetti di frutta e verdura, borse da asporto, borse per fodere, imballaggi per tè e altri scenari perché soddisfa le esigenze di base degli imballaggi alimentari e ha proprietà ecologiche.
I film PLA hanno una certa trasparenza e rigidità, che sono adatti per l'imballaggio di cibi secchi o a bassa misura, mentre i film PBAT hanno una buona flessibilità e possono essere utilizzati per imballaggi morbidi come borse da asporto e borse usa e getta. Attraverso il design della struttura composita, è possibile ottenere anche la multifunzionalità, come resistenza al calore, impermeabile, resistenza all'olio e altre caratteristiche, per soddisfare le diverse esigenze di imballaggio degli alimenti.
L'industria espressa produce un gran numero di sacchetti di plastica, film di riempimento e sacchetti di imballaggio ogni giorno. Le materie plastiche tradizionali sono ampiamente utilizzate a causa del loro basso prezzo e della comoda elaborazione, ma la loro difficoltà di elaborazione e i rischi ambientali stanno diventando sempre più evidenti.
Film completamente biodegradabili sono stati utilizzati in alcuni sistemi Green Express per sacchetti espressi, borse per inviluppo, pellicole elettroniche di fondo per la pena, ecc. Combinati con meccanismi di tracciamento e riciclaggio digitale, questo tipo di materiale di imballaggio può essere utilizzato per un breve periodo e non causerà inquinamento secondario dopo lo smaltimento, che è in linea con la direzione dello sviluppo verde dell'industria espressa. Alcune piattaforme di e-commerce stanno anche cercando di promuovere soluzioni alternative per borse di imballaggio degradabili per migliorare la loro immagine sostenibile del marchio.
L'agricoltura è un'area importante per l'uso di film di plastica, in particolare nei film di terra, che coprono film, sacchetti di piantine, ecc. I film tradizionali del terreno sono difficili da riciclare e i residui nei campi influenzano la permeabilità del suolo e la crescita delle colture.
L'uso di film di terra completamente biodegradabili può gradualmente decomporsi nel terreno dopo che le colture sono state raccolte, evitando il problema di "inquinamento bianco". I film degradabili a base di PLA o PBAT possono essere progettati per avere un tasso di degradazione in base al ciclo di piantagione delle colture, garantendo che le funzioni di ombreggiatura e conservazione del calore siano mantenute durante le operazioni agricole e si decompongono automaticamente dopo la fine, riducendo notevolmente l'onere del riciclo manuale.
Sebbene i film completamente biodegradabili abbiano un grande potenziale in imballaggi ecologici, stanno ancora affrontando molteplici sfide tecniche ed economiche.
Da un lato, alcuni materiali degradabili hanno un elevato consumo di energia durante il processo di produzione, con conseguenti costi generalmente più elevati rispetto alle materie plastiche tradizionali; D'altra parte, l'efficienza di degradazione a bassa temperatura o ambienti asciutti è relativamente bassa, influenzando il loro effetto applicazione in ambienti naturali. Inoltre, le proprietà fisiche del prodotto, come la resistenza alla puntura e le prestazioni di tenuta del calore, sono ancora molto indietro rispetto a quelle dei film tradizionali e devono essere continuamente ottimizzate attraverso i processi di modifica o compositi per soddisfare le esigenze di imballaggio diversificate.
Il divieto di plastica a livello nazionale e le politiche di restrizione sono fattori importanti per promuovere l'applicazione di materiali degradabili. Ad esempio, la Cina e molti paesi dell'UE hanno introdotto successivamente misure di controllo dei prodotti in plastica, stipulando che borse per la spesa, sacchetti espressi, stoviglie usa e getta, ecc. Devono utilizzare materiali degradabili.
Allo stesso tempo, l'approvvigionamento verde aziendale e la definizione degli obiettivi di sviluppo sostenibile stanno aumentando continuamente la percentuale di imballaggi ecologici. Con l'aumentare della consapevolezza ambientale dei consumatori, il gruppo disposto a pagare un certo premio per l'imballaggio degradabile sta gradualmente aumentando, espandendo ulteriormente lo spazio di mercato. Gli incentivi politici, la guida industriale e il feedback del mercato terminale costituiscono i tre principali supporti per lo sviluppo di film completamente biodegradabili.
Sebbene i film completamente biodegradabili abbiano caratteristiche di auto-degradazione, il sistema di riciclaggio e trattamento deve ancora essere progettato ragionevolmente in applicazioni pratiche. Alcuni materiali si degradano lentamente in condizioni naturali e se vengono miscelati in normali sistemi di riciclaggio in plastica, possono influire sulla qualità generale.
Stabilendo strutture di supporto come raccolta classificata, compostaggio professionale e riciclaggio della pirolisi, l'obiettivo di degradazione può essere raggiunto in modo più efficiente. Allo stesso tempo, il prodotto stesso deve avere una chiara identificazione per facilitare l'identificazione dei consumatori e il posizionamento classificato. Stabilire un efficace meccanismo di connessione tra la fine dell'applicazione e il trattamento finale è un prerequisito per la promozione completa di materiali di imballaggio degradabili.
Con il continuo avanzamento della tecnologia dei materiali verdi, i film completamente biodegradabili svolgeranno un ruolo più importante nell'imballaggio ecologico. Le tendenze di sviluppo future includono:
Diversificazione delle materie prime, utilizzando risorse rinnovabili più ampie come alghe e manioca;
Integrazione funzionale, come il miglioramento delle proprietà della barriera e le proprietà impermeabili attraverso la nanotecnologia;
Riduzione dei costi e miglioramento dell'efficienza, riducendo i costi di produzione attraverso la produzione su larga scala;
Miglioramento degli standard di certificazione, promuovendo un sistema di classificazione e valutazione unificati per l'industria;
Combinando con la gestione dell'impronta di carbonio e incorporandolo nel sistema ESG aziendale.
Spinto dagli sforzi congiunti di politiche, tecnologia e mercati, si prevede che i film completamente biodegradabili diventeranno una parte indispensabile del sistema di imballaggio ecologico, fornendo un supporto efficace per la costruzione di una società a circolazione delle risorse.
Con l'uso diffuso di prodotti in plastica usa e getta in tutto il mondo, il problema dello smaltimento dei rifiuti di plastica sta diventando sempre più grave. I film di plastica tradizionali sono diventati una delle importanti fonti di inquinamento terrestre e marine a causa della loro stabilità e delle caratteristiche difficili da degradare. Le microparticelle di plastica inquinano le fonti d'acqua, influenzano la salute degli animali selvatici e gradualmente entrano nella catena alimentare umana, innescando una diffusa attenzione da tutti i ceti sociali a materiali alternativi. Il film completamente biodegradabile, come materiale naturalmente degradabile, è diventato un modo per ridurre l'onere ambientale.
Il film completamente biodegradabile si riferisce a un materiale cinematografico che può essere completamente scomposto in acqua, anidride carbonica e materia organica dai microrganismi nell'ambiente naturale, in particolare nel suolo, nel compost o nell'acqua. Le sue materie prime di solito includono acido polilattico (PLA), polibutilene adipate/tereftalato (PBAT), poliidrossialcanoato (PHA), ecc. Questi polimeri possono essere naturalmente decomposti in determinate condizioni e non lascerà frammenti di plastica residui nell'ambiente.
I prodotti in plastica tradizionali includono PE, PP, PET e altri tipi. Hanno una breve durata di servizio ma un lungo ciclo di degradazione. Una volta entrati nell'ambiente naturale, il processo di degrado può durare per centinaia di anni. Nel processo, non solo distruggono l'ecosistema, ma rilasciano anche sostanze tossiche che influenzano la salute degli animali e delle piante. I rifiuti di plastica galleggiano nei corpi idrici e si accumulano nel suolo, rappresentando una continua minaccia alla biodiversità. L'uso di film completamente biodegradabili può ridurre tali rischi dalla fonte e ridurre l'effetto cumulativo dell'inquinamento da plastica.
I film completamente biodegradabili utilizzano spesso risorse rinnovabili come materie prime, come l'amido di mais, la bagassa della canna da zucchero, ecc., Che sono fonti più sostenibili di materie prime rispetto alle materie plastiche a base di petrolio. Nel processo di produzione, se la tecnologia di utilizzo e lavorazione dell'energia può essere ottimizzata, il livello complessivo di emissione di carbonio può anche essere relativamente ridotto. Inoltre, alcune materie prime possono anche assorbire l'anidride carbonica durante il processo di semina, il che aiuta a bilanciare l'impronta di carbonio. Spinto dalla produzione verde, l'impatto dell'intero ciclo di vita del prodotto sull'ambiente è relativamente più basso.
Una grande quantità di inquinamento da plastica proviene da scenari di uso usa e getta nella vita quotidiana, come borse per la spesa, imballaggi alimentari, outsourcing espresso, pellicole di copertura agricola, ecc. I film completamente biodegradabili sono adatti a tali usi di imballaggi a breve termine. Possono fornire resistenza all'imballaggio di base, proprietà della barriera e flessibilità. Possono essere naturalmente degradati dopo l'uso, sostituendo efficacemente i tradizionali film di plastica, riducendo così la frequenza e la quantità di rifiuti di plastica.
Il film completamente biodegradabile può essere gradualmente decomposto dai microrganismi in condizioni adeguate, come un ambiente di compostaggio umido, caldo e aerobico. I suoi prodotti di degradazione sono l'acqua, l'anidride carbonica e la traccia organica e non vengono prodotti residui dannosi. Rispetto alla plastica tradizionale, non forma microplastica difficile da maneggiare e ha un basso rischio di inquinamento secondario al suolo e alla qualità dell'acqua. Guidando ragionevolmente il suo degrado in un sistema di compostaggio chiuso o in un ambiente aperto, è possibile ottenere un ciclo virtuoso dell'ecosistema.
Sebbene il film completamente biodegradabile possa degradare naturalmente, i suoi benefici ambientali saranno più evidenti se può essere combinato con speciali strutture di trattamento di compostaggio. Impostando un meccanismo di riciclaggio classificato e guidando i consumatori a posizionare correttamente l'imballaggio degradabile, l'efficienza del suo utilizzo delle risorse può essere ulteriormente migliorata. Alcuni paesi e regioni hanno stabilito impianti di compostaggio industriali per trattare uniformemente i rifiuti alimentari, i rifiuti di giardinaggio e i materiali degradabili, fornendo supporto alle infrastrutture per la promozione e l'applicazione di tali materiali.
Le scelte dei consumatori quando l'acquisto di prodotti influiscono direttamente sulla domanda del mercato di materiali ecologici. Guidare gli utenti a scegliere attivamente di utilizzare imballaggi completamente biodegradabili attraverso l'educazione scientifica popolare, l'etichettatura dei prodotti e gli incentivi politici è un modo efficace per ridurre l'inquinamento da plastica. Ad esempio, la creazione di aree di supermercati verdi, la fornitura di punti premi ai prodotti utilizzando imballaggi ecologici e l'aggiunta di "opzioni ecologiche" su piattaforme di e-commerce possono promuovere tutti la sostituzione dei materiali alla fine del consumo.
In molti paesi e regioni, i governi hanno introdotto successivamente le restrizioni in plastica e le politiche di divieto di plastica, come il divieto di sacchetti di plastica ultrasottili, promuovendo l'imballaggio verde per la consegna espressa e stipulando il rapporto di sostituzione di stoviglie in plastica usa e getta. È in questo contesto politico che il film completamente biodegradabile è diventato un'alternativa. Attraverso incentivi fiscali, certificazione standard, sussidi per gli appalti e altri mezzi, le politiche possono promuovere efficacemente l'espansione della sua scala di produzione e dell'accettazione del mercato, ridurre ulteriormente i costi di materiale e di elaborazione e promuoverne l'implementazione in più scenari.
Nell'industria alimentare, i film degradabili vengono utilizzati per imballaggi vegetali e di frutta, bustine di tè e sigillatura del vassoio alimentare, che possono ridurre il problema della miscelazione della plastica nei rifiuti alimentari; Nel settore delle consegne espresse, la combinazione di sacchetti espressi degradabili e adesivi elettronici del foglio di faccia è utile per la gestione della classificazione del degrado nel processo di riciclaggio; Nel campo agricolo, i film di pacciame degradabili possono evitare l'inquinamento del suolo causato da film residui; Nell'imballaggio di forniture mediche, l'applicazione di materiali degradabili può alleviare l'onere delle emissioni causato dall'incenerimento. Questi casi pratici hanno ridotto il carico sull'ambiente naturale da dimensioni diverse.
L'imballaggio ecologico sta gradualmente diventando una nuova direzione per la scelta del mercato. Molti proprietari di marchi hanno concetti integrati di protezione ambientale nella responsabilità aziendale e nella progettazione del prodotto e hanno lanciato serie di imballaggi degradabili per rispondere alle aspettative dei consumatori per i prodotti sostenibili. Nel commercio elettronico, supermercati, produzione alimentare e altri campi, il numero di prodotti che utilizzano film completamente biodegradabili è aumentato gradualmente, spingendo il mercato a stabilire gradualmente un sistema di supporto a catena industriale per materiali degradabili.
Sebbene i film degradabili abbiano un potenziale nella protezione ambientale, ci sono ancora problemi come costi elevati, condizioni di degradazione limitate e adattamento della proprietà fisica, che incidono sulla loro più ampia applicazione. Le direzioni di sviluppo future possono includere:
Modifica e ottimizzazione dei sistemi di materiali per renderli più adatti a diversi climi e ambienti di utilizzo;
Promozione delle tecnologie di riduzione dei costi ed efficienza per rendere i prezzi del prodotto più competitivi sul mercato;
Sviluppo della tecnologia di etichettatura identificabile per migliorare l'efficienza dei sistemi di riciclaggio;
Cooperazione incrociata per costruire un ecosistema di imballaggio completo ecologico.
Lo sviluppo sostenibile enfatizza il soddisfacimento delle esigenze delle persone contemporanee senza compromettere la capacità delle generazioni future di soddisfare le proprie esigenze. Ciò propone tre requisiti di base per le materie prime industriali: rinnovabilità delle risorse, sicurezza dell'uso e natura a circuito chiuso del ciclo di vita. I film completamente biodegradabili si basano principalmente su risorse rinnovabili come l'amido di mais, la bagassa e la manioca e hanno alcune caratteristiche sostenibili delle risorse. Dopo l'uso, possono essere degradati in anidride carbonica e acqua dai microrganismi, che si conformano al concetto di ciclo di vita a circuito chiuso.
La produzione globale annuale di materie plastiche ha superato i 400 milioni di tonnellate, di cui i prodotti di plastica usa e getta rappresentano oltre il 40%. Questi materiali hanno cicli di degradazione estremamente lunghi in natura, spesso formando "inquinamento bianco" e mettendo in pericolo la sicurezza ecologica. Di fronte alla crescente pressione dello smaltimento dei rifiuti, sia il lato politico che l'opinione pubblica hanno aspettative più elevate per i sostituti della plastica. È in questo contesto che i film completamente biodegradabili sono nati e promossi e il loro spazio di mercato si sta gradualmente aprendo dalla pressione ambientale.
I primi materiali biodegradabili hanno avuto problemi come proprietà fisiche deboli, scarsa resistenza alla temperatura e prezzi elevati, che hanno limitato la loro applicazione su larga scala. Negli ultimi anni, con la continua ottimizzazione delle tecnologie di sintesi polimerica come l'acido polilattico (PLA), PBAT e PHA, le proprietà rilevanti sono state notevolmente migliorate. Ad esempio, la nuova generazione di film degradabili può ottenere proprietà di trazione più forti, una migliore trasparenza e proprietà di tenuta a calore e soddisfare vari scenari di applicazione come l'imballaggio quotidiano e il pacciame agricola. Ciò fornisce una base tecnica per la sua ulteriore sostituzione della plastica tradizionale.
Molti paesi e regioni hanno successivamente emanato regolamenti per limitare o vietare prodotti in plastica non degradabili. L'Unione Europea ha emesso la direttiva "Plastica usa e getta", la Cina ha proposto un calendario di "divieto di plastica e restrizione di plastica" e anche economie in via di sviluppo come l'India e l'Indonesia hanno formulato misure di gestione corrispondenti. Queste politiche forniscono dividendi politici per materiali completamente biodegradabili. Allo stesso tempo, gli appalti verdi e i meccanismi di commercio del carbonio forniscono anche incentivi economici per le aziende che utilizzano materiali ecologici, che aiuteranno il mercato ad iniziare rapidamente e gradualmente a formare economie di scala.
Attualmente, i film completamente biodegradabili sono stati inizialmente applicati nei seguenti settori:
* Imballaggio alimentare: utilizzato per borse per la spesa usa e getta, vassoi alimentari, pellicole di tenuta, ecc., Per ridurre la dipendenza dai film di plastica tradizionali;
* Film di pacciame agricole: Sostituire i tradizionali film di pacciame PE, ridurre efficacemente l'inquinamento da film residuo e i problemi di terreno ara plora;
* Logistica e-commerce: Adatto per prodotti di imballaggio verde come sacchetti espressi degradabili e pad di bolle degradabili;
* Packaging di prodotti chimici medici e quotidiani: Alcuni materiali per l'imballaggio dei reagenti, l'imballaggio delle salviette bagnate e l'outsourcing dei prodotti per la cura personale adottano gradualmente materiali ecologici;
* Industrie di servizio come aviazione e hotel di fascia alta: Promuovere la trasformazione verde nella sostituzione di prodotti usa e getta.
La graduale implementazione di questi scenari reali mostra che il materiale viene accettato dal mercato e aumentando gradualmente il volume.
Tendenze di costruzione di layout aziendale e catena industriale
Nel campo dei materiali degradabili, molte aziende hanno iniziato a formare un layout collaborativo a monte e a valle. Dai fornitori di materie prime (come le società di raffinazione dell'amido di mais), impianti di produzione di polimeri biologici, società cinematografiche degradabili, a marchi e rivenditori di applicazioni terminali, è stata gradualmente formata una catena preliminare a circuito chiuso. Ad esempio, alcune aziende stanno migliorando le loro capacità di controllo dei costi e la velocità di risposta al mercato costruendo un sistema industriale integrato di materiali-risolutezza per materiali per materie prime. Questa integrazione verticale dovrebbe abbassare la soglia complessiva dell'applicazione e accelerare il processo di industrializzazione.
L'attuale costo di produzione dei film completamente biodegradabili è ancora generalmente superiore a quello delle materie plastiche a base di petrolio come PE e PP. I motivi principali includono fattori come l'estrazione di materie prime, il processo di polimerizzazione, l'adattamento delle attrezzature e la capacità di produzione insufficiente. Tuttavia, con la piantagione su larga scala di materie prime, l'ottimizzazione iterativa dei processi, la migliore automazione dell'elaborazione e l'espansione della domanda verde dei consumatori, c'è spazio per il calo del costo unitario. Inoltre, se sono inclusi i calcoli del costo del carbonio o i sistemi fiscali ambientali, l'efficienza economica dei materiali ecologici sarà più competitiva.
L'attenzione dei consumatori alle questioni ambientali continua a riscaldarsi. In molti paesi, sempre più persone sono disposte a pagare un premio leggermente più alto per i prodotti sostenibili. Soprattutto tra i giovani gruppi di consumatori, quando scelgono i prodotti, prestano maggiore attenzione alla fonte di ingredienti, ai materiali di imballaggio e alla responsabilità ambientale dietro i prodotti. Come forma di imballaggio verde, i film completamente biodegradabili sono diventati gradualmente un'importante manifestazione di costruzione di immagini del marchio e impegni sostenibili aziendali.
Man mano che la globalizzazione delle normative ambientali si rafforza, le imprese orientate all'esportazione affrontano sempre più requisiti di conformità ambientale. Il "New Deal" dell'UE e il "meccanismo di aggiustamento del bordo del carbonio (CBAM)" e altre normative politiche possono aumentare i costi ambientali nel processo di esportazione degli imballaggi in plastica tradizionali. L'uso di materiali degradabili può aiutare le aziende a soddisfare gli standard internazionali e ottenere la certificazione ambientale (come OK Compost, Tüv Austria, ecc.), Ampliando così le opportunità di esportazione.
Sebbene il potenziale di mercato continui ad espandersi, lo sviluppo di film completamente biodegradabili deve ancora affrontare molteplici sfide:
* Forte dipendenza ambientale dal degrado: Alcuni materiali possono essere effettivamente degradati in ambienti di compostaggio industriali e le strutture di supporto devono essere costruite;
* Problemi di identificazione e classificazione: I consumatori e i sistemi di riciclaggio hanno difficoltà a identificare materiali degradabili, che influiscono sull'efficienza del riciclaggio;
* Standard incoerenti: Paesi diversi hanno definizioni diverse di standard di degradazione, che influenzano le esportazioni di prodotti e la promozione unificata del marchio;
* Performance e saldo dei prezzi: Alcuni scenari hanno requisiti elevati per le prestazioni dei materiali e il processo di sostituzione deve valutare le prestazioni e i costi.
La soluzione a queste sfide richiede innovazione tecnologica, supporto politico e collaborazione del settore.
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