Rodzaje biotworzyw - podział
Biorąc pod uwagę takie kryteria jak źródło pochodzenia oraz podatność na biodegradację, wyróżnia się następujące typy biotworzyw:
- materiały wytwarzane z surowców odnawialnych, ale które nie są biodegradowalne (poliamid (PA), politereftalan etylu (PET)),
- tworzywa biodegradowalne, ale nie pochodzące z odnawialnych surowców - przykłady takich tworzyw to poliadypinian 1,4-butylenu-co-tereftalan 1,4-butylenu (PBAT) oraz polikaprolakton (PCL),
- biotworzywa produkowane z surowców odnawialnych oraz ulegające biodegradacji - np. polilaktyd, skrobia modyfikowana.
Najczęściej wykorzystywanym biotworzywem jest polilaktyd, który stanowi ok. 40% wszystkich wykorzystywanych biodegradowalnych polimerów. Warto zauważyć, że jednocześnie jest on produkowany z surowców oraz ulega biodegradacji. Charakteryzuje się podobnymi do polistyrenu cechami, takimi jak sztywność i kruchość, oraz dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi (moduł wytrzymałości dla tego tworzywa to 60 MPa).
Gdzie mogą być stosowane biotworzywa?
Biotworzywa produkowane z biodegradowalnych polimerów znajdują zastosowanie przede wszystkim w masowej produkcji opakowań. Z tego powodu, mogą stanowić skuteczne rozwiązanie rosnącej ilości odpadów z nieulegających biodegradacji konwencjonalnych materiałów. Mogą być z nich wytwarzane opakowania oraz folie przeznaczone dla przemysłu spożywczego, butelki, sztućce, torby na odpady, jak również elementy wyposażenia wnętrz czy też materiały stosowane do powlekania papieru. Drugim istotnym obszarem dla zastosowania biotworzyw jest medycyna i inżynieria tkankowa, gdzie wykorzystywane są do wytwarzania nici chirurgicznych, implantów czy też kapsułek do dozowania leków.
Jakie są ograniczenia w stosowaniu biodegradowalnych materiałów polimerowych?
Niestety pomimo szeregu korzystnych cech biotworzyw, możliwości ich zastosowania limitowane są przez ich wady. Przede wszystkim uwagę może zwracać stosunkowo wysoka cena - biodegradowalne biotworzywa są droższe od obecnie występujących na rynku materiałów, przy czym poziom ich cen stale się obniża. Co więcej, wykazują one gorsze właściwości mechaniczne, np. zbyt dużą kruchość lub sztywność oraz zbyt niską odporność na rozciąganie.
Biotworzywa są wykorzystywane do produkcji opakowań dedykowanych przemysłowi spożywczemu, a to oznacza dodatkowe wymagania odnośnie ich właściwości barierowych – aby odpowiednio chronić zapakowaną w nie żywność, powinny charakteryzować się niską przepuszczalnością m.in. pary wodnej, tlenu oraz dwutlenku węgla. Mniejsza odporność biotworzyw na temperaturę, wilgoć oraz naprężenia w stosunku do standardowo wykorzystywanych tworzyw sztucznych zwiększa także ryzyko częściowej degradacji tych materiałów już na etapie ich przetwórstwa.
Lista tych niekorzystnych cech jest dłuższa niż można by oczekiwać, jednak stanowi ona podstawę do prowadzenia prac rozwojowych w kierunku doskonalenia biotworzyw. Poprawa właściwości użytkowych jest bowiem szansą na poszerzenie ich aplikacji oraz zastępowanie nimi obecnie stosowanych materiałów nie ulegających biodegradacji.
