Реферат экологически безопасные пластики тема Преподаватель
 Скачать 47.06 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева»
РЕФЕРАТ
К  расноярск 2022Содержание Введение 3 Экологически безопасные пластики 4 Виды пластика и его маркировка 6 Вред и польза пластика 7 Категории биопластиков 8 Преимущества и недостатки биопластика 8 Биопластическая среда 9 Пластмассы на основе крахмала 10 Пластмассы на основе целлюлозы 10 Утилизация пластика 11 Заключение 12     ВведениеБорьба с загрязнением пластиком ведется на нескольких фронтах. Одна из проблем этого материала в том, что он способен сохраняться в окружающей среде в течение длительного времени, а в некоторых случаях даже столетий. Изменяя процесс производства пластика, ученые надеются предложить его функциональные формы, которые быстро, безопасно и естественным образом разлагаются за короткое время. И недавние открытия предполагают, что в будущем это возможно. Сегодня чаще всего пластмассы изготавливаются из химического вещества, полученного из нефти. Оно обрабатывается для образования прочных углеродных связей между отдельными мономерами, которые объединяются в длинные цепи, образуя полимер полипропилен. Таких процессов не происходит в природе, поэтому в естественной среде обитания таким связям очень трудно распасться. Значительная часть исследований пластмасс сосредоточена на новых методах переработки, которые могут более эффективно разорвать эти цепи и позволить повторно использовать материал. При этом некоторые ученые стремятся создать пластик, который полностью перерабатывается, например, из натуральных материалов и со специальными ферментами, которые расщепляют материал после использования. Биоразлагаемый пластик – это материал, который наносит меньший ущерб окружающей среде, когда подвергается переработке и утилизации. Он полностью или частично разлагается микроорганизмами, чьи ферменты разрушают полимерные цепи материала на мелкие части и за меньшее время. Экологически безопасные пластикиБиопластик из древесного порошка: разлагается за 3 месяца. Команда из Йельского университета совместила древесный порошок и биоразлагаемый растворитель. В итоге, ученые превратили отходы с лесопильных заводов в суспензию органических полимеров и целлюлозы с водородными связями и переплетением на наноразмерном уровне. Затем, в ходе исследования, ученые отлили суспензию в виде биопласта. После, ученые провели эксперимент. Они закапали листы биопластика в почву, где молекулярные связи начали распадаться за две недели, и полностью образцы разложились за три месяца. Биопластик также продемонстрировал высокую механическую прочность, стабильность при удерживании жидкостей и устойчивость к УФ-излучению. В дополнение к быстрому разложению, биопластик также можно вернуть в его первоначальную суспензионную форму. Это позволяет извлекать и повторно использовать растворитель. Биопластик из отходов: разлагается за 12 месяцев. Ученые из Института производственных систем и технологий дизайна им. Фраунгофера в Германии использовали промышленные отходы в виде жиры, которые содержат большое количество остаточных минералов. В камере ферментации генетически модифицированные бактерии метаболизировали эти минералы, превращая их в биополимер полигидроксибутират. Микробы хранили его в своих клетках в жидкой форме в качестве источника энергии. После того, как PHB был впоследствии растворился, ученые смешали его с запатентованными химическими добавками. С их помощью PHB быстро затвердевали. В результате получился полиэфир, полученный биологическим путем. Авторы разработки показали, что материал проявляет свойства, аналогичные свойствам полипропилена. Также эксперименты показали, что, если сложный полиэфир на основе PHB поместить на обычную свалку, естественные микроорганизмы полностью разрушат его в течение 6-12 месяцев. Встроенные ферменты разлагают материал за несколько дней. Ученые из Лаборатории Беркли разработали способ встраивать небольшие количества коммерческих ферментов непосредственно в сам пластик, чтобы материал разрушался сам по себе, где бы они ни оказался. При этом,чтобы пластик оставался в стабильной форме, исследователи добавили в материал четырехмономерный статистический гетерополимер (RHP). Его задача — рассеивать ферменты на расстоянии нескольких нанометров друг от друга. В результате получается пластик, который остается стабильным при регулярном использовании, но начинает разрушаться только при контакте с компостной почвой или горячей водой. В ходе испытаний команда обнаружила, что замачивание пластика в воде при комнатной температуре в течение трех месяцев не привело к его разрушению — этот процесс запускается только при небольшом повышении температуры. Биопластик на растительной основе: разрушается за 4 года. Компания NEC также работает над формами экологически чистого пластика и создала рецепт воздания материала, который долговечен, как и традиционный пластик, но гораздо более безопасен для окружающей среды. Новый материал NeCycle на 50% состоит из целлюлозы, полученной из несъедобных растений — древесины и соломы. Авторы разработки отмечают, что его можно использоваться для литья под давлением, как и обычные пластмассы. Это дает ему те же характеристики, что и у обычных пластиков. При этом, при его создании не используются ископаемые ресурсы, а также он не загрязняет естественную среду, разлагаясь примерно за четыре года. В компании NEC заявили, что уже готова к массовому производству NeCycle. Пластик распадается за неделю на солнечном свете. Исследователи из Китая создали новый вид пластика, который разлагается всего за неделю под воздействием солнечного света и кислорода. Новый материал появился случайно, когда автор исследования Лян Ло из Китайского университета науки и технологий Хуачжун работал над усовершенствованным типом химического датчика. Ученый-материаловед разрабатывал новую полимерную пленку, которая меняла цвет в зависимости от уровня pH. Этот процесс был обусловлен уникальной молекулярной структурой материала: цепочки мономеров придают пленке темно-красный цвет и уносят его, когда эти связи разрываются. В ходе экспериментов своей команды Луо обнаружил, что темно-красный цвет пленки быстро исчез, а сам материал разложился после нескольких дней нахождения на солнечном свете. Разрыв этих связей как раз является общей целью исследований по переработке пластмасс. Пластик не подходит для использования в бутылках из-под газировки или сумках для покупок, поскольку под воздействием солнечного света и воздуха он быстро разлагается и полностью разлагается в течение недели. При этом не оставляя после себя разрушающих окружающую среду фрагментов микропластика. Где новый пластик пригодится, так это в гибкой электронике или смартфонах — там он будет изолирован от воздуха и света в течение всего срока службы. Виды пластика и его маркировкаОпределить, насколько безопасен конкретный вид пластмассы, можно с помощью маркировки. Она обозначена на упаковке цифрой. Непромаркированный пластик в России запрещен, но тем не менее встречается часто. Использовать такой пластик означает заведомо рисковать здоровьем. 1— ПЭТФ (PET/PETE) — полиэтилентерефталат. Это пластик, из которого изготавливают бутылки, одноразовые стаканчики, тарелки и другую посуду, прочие емкости и упаковку (для соусов, косметики, специй). 2— HDPE (ПВД) — полиэтилен высокой плотности (низкого давления). Из этой пластмассы изготавливают емкости для жидкостей, одноразовые пакеты, посуду для пищевых продуктов, игрушки, банки и контейнеры для косметики и бытовой химии, канистры, ведра. 3— ПВХ (PVC) — поливинилхлорид. Из него изготавливают пищевую пленку, иногда также бутылки, пакеты, игрушки, так как материал достаточно гибкий. 4 — LDPE (ПЭНД) — полиэтилен низкой плотности (высокого давления). Из него делают пакеты, бутылки, различные контейнеры и емкости, детские игрушки. 5— ПП (РР) — полипропилен. Из этого материала производят посуду для пищевых продуктов (тарелки, ложки, вилки, стаканчики), баночки и упаковку для сметаны, йогуртов, творожков. 6— ПС (PS) — полистирол. Этот вид пластика чаще всего используют для изготовления одноразовой посуды, а также вспененных подложек для мяса, яиц, овощей и фруктов. 7— OTHER (О) — прочие виды пластика. В эту группу включены все виды пластиков, которым не присвоен собственный буквенный код. Из таких материалов изготавливают самую разную продукцию, в том числе для хранения и упаковки пищевых продуктов. Вред и польза пластикаPET или PETE — самый распространенный вид пластмасс. При повторном использовании выделяет вещества, токсичные для человеческого организма. HDPE (ПВД) считается относительно безопасным для человека, но может выделять формальдегид (бесцветный газ), который негативно сказывается на дыхательной и нервной системах. LDPE (ПЭНД) безопасен при соприкосновении с продуктами питания. Но при нагревании и разложении способен выделять формальдегид. ПП (РР) также можно считать относительно безопасным, но при высоких температурах он выделяет формальдегид. Иными словами, абсолютно безопасного пластика не существует, каждый его вид может причинить вред здоровью человека. А теперь — пластики, которые представляют опасность всегда, а не только при нагревании, разложении, многоразовом использовании или контакте с алкоголем. С осторожностью используйте пластик с маркировкой OTHER. При повреждении сделанной из него посуды или после истечения срока годности он начинает выделять канцероген, который может вызвать диабет или гормональный сбой. Большое количество канцерогена также выделяет ПС (PS). Самый опасный вид пластика — ПВХ (PVC). При сжигании он выделяет в воздух очень токсичные диоксины. Содержащиеся в нем пластификаторы могут вызывать поражение печени и почек, бесплодие, рак. При возможности ограничьте использование изделий из ПВХ. Категории биопластиковМы можем разделить биопластики на четыре категории в зависимости от того, сколько времени им требуется на разрушение: Разлагаемый Все виды пластика поддаются разложению в нужное время и в условиях окружающей среды. Однако нефтяной пластик распадается на крошечные фрагменты, но никогда не вернется к своим компонентам, поэтому он продолжает загрязнять окружающую среду своими химическими веществами. Биоразлагаемый Биопластик поддается биологическому разложению, а это означает, что если его оставить в окружающей среде, микроорганизмы в почве разрушат компоненты биопластика в течение нескольких месяцев, и он вернется в свою естественную форму целлюлозы и других компонентов. Компостируемый Биопластики, которые микроорганизмы могут разлагать на биомассу при определенных условиях и временных масштабах, называются компостируемыми. Не все биопластики можно компостировать. Биопластики должны соответствовать стандартам ASTM D6400, чтобы получить этикетку как компостируемые. Оксо-разлагаемый В некоторых биопластиках есть прооксиданты, которые ответственны за их разрушение. Но до сих пор остаются сомнения в том, полностью ли биопластик разрушается или нет. Преимущества и недостатки биопластикаМногие страны принимают среду из биопласта, чтобы уменьшить вредное воздействие нефтяного пластика. Биопластик имеет много преимуществ перед традиционным пластиком, и вот некоторые из них: При производстве биопластиков ископаемое топливо и невозобновляемые ресурсы не используются; В процессе производства биопластиков в атмосферу выделяется меньше парниковых газов; Биопластики биоразлагаемы, не содержат токсинов и подходят для медицинских целей; Биопластик может показаться золотой заменой пластику, но у него есть свои недостатки, которые мы не можем игнорировать: Стоимость производства биопластика высока, но она меняется по мере того, как все больше компаний производят его; Компостирование возможно только на участках компостирования; Не все биопластики подлежат вторичной переработке или биоразложению; Они могут препятствовать процессам переработки нефтяных пластиков; Биопластическая средаБиопластик может показаться лучшим вариантом, чем пластик, но между ними есть некоторое сходство. Биопластики биоразлагаемы, но не полностью биоразлагаемы. Биопластик распадается на миллионы частей, но не возвращается в исходное состояние, если его оставить в окружающей среде. Морские или наземные животные могут проглотить эти кусочки и столкнуться с теми же проблемами, если бы они ели традиционный пластик. Нам нужны биореакторы, чтобы разрушать биопластики до их первоначального состояния, а биореакторы - это промышленность с многомиллионными доходами. В противном случае для полного разрушения биопластика требуются определенные температура, давление и наличие микроорганизмов. Проще говоря, естественное биоразложение биопластиков происходит очень медленно, поскольку для разложения им требуются сложные условия. Кроме того, поскольку биореакторы слишком дороги для установки повсюду, большинство биопластиков попадает на свалки, а затем в океаны. Этим они ничем не отличаются от традиционного пластика. Биопластики могут содержать тяжелые металлы, как и пластмассы, и могут фрагментироваться под воздействием ультрафиолетового излучения и истирания. Эти фрагменты могут оставаться в окружающей среде столько же, сколько и пластик, и вносить свой вклад в ее загрязнение. Мы верим, что биопластическая среда решит глобальную проблему пластикового загрязнения, но это не вся правда. Биопластики так же вредны для окружающей среды, как и нефтяные пластики, если не разлагаются должным образом. Нам необходимо как можно больше утилизировать нефтяные пластики и понимать, как использовать биопластики, чтобы спасти природу от их вредного воздействия. Пластмассы на основе крахмалаТермопластичный крахмал в настоящее время представляет собой наиболее широко используемый биопластик, составляя около 50 % рынка биопластиков. Простой крахмальный биопластик можно сделать в домашних условиях. Чистый крахмал способен впитывать влагу и, таким образом, является подходящим материалом для производства капсул с лекарственными препаратами в фармацевтическом секторе. Можно также добавить гибкие усилители и пластификаторы, такие как сорбит и глицерин, чтобы крахмал также можно было обрабатывать термопластически. Характеристики получающегося в результате биопластика (также называемого «термопластичным крахмалом») могут быть адаптированы к конкретным потребностям путем корректировки количества этих добавок. Пластмассы на основе крахмала представляют собой сложные смеси крахмала с компостируемыми пластиками, такими как полимолочная кислота, терефталат полибутиленадипата, сукцинат полибутилена, поликапролактон и полигидроксиалканоаты. Эти сложные смеси улучшают водостойкость, а также технологические и механические свойства. Пленки на основе крахмала (в основном используются для упаковочных целей) изготавливаются в основном из крахмала, смешанного с термопластичными полиэфирами для образования биоразлагаемых и компостируемых продуктов. Эти пленки используются специально для упаковки потребительских товаров в журнальных упаковках и пузырьковых пленках. В пищевой упаковке эти пленки рассматриваются как пекарные или фруктовые и овощные пакеты. Компостирование мешков с этими пленками используется при селективном сборе органических отходов. Кроме того, ученые, работающие в Службе сельскохозяйственных исследований, разработали новую плёнку на основе крахмала, которую можно использовать в качестве бумаги. Пластмассы на основе целлюлозыБиопластиками целлюлозы являются главным образом сложные эфиры целлюлозы (включая ацетат целлюлозы и нитроцеллюлозу) и их производные, включая целлулоид. Целлюлоза может стать термопластичной при значительной модификации. Примером этого является ацетат целлюлозы, который дорог и поэтому редко используется для упаковки. Однако целлюлозные волокна, добавленные в крахмалы, могут улучшить механические свойства, газопроницаемость и водостойкость, поскольку они менее гидрофильны, чем крахмал. Группа из Шанхайского университета смогла создать новый зеленый пластик на основе целлюлозы с помощью метода, называемого горячим прессованием. Утилизация пластика На сегодняшний день известно несколько способов утилизации и уничтожения пластмасс: 1) Захоронение на полигонах. От этого способа отказываются страны, заботящиеся об экологии. При сжигании пластмасс образуются опасные для атмосферы диоксиды. 2) Переработка отходов в полимерное сырье по технологии для изготовления изделий. Себестоимость вторичных полимерных материалов намного ниже, чем первичных. 3) Использование в металлургическом производстве. Важнейшей характеристикой отходов пластмасс является их энергетическая ценность. 4) Пиролиз пластмассовых отходов. Этот способ позволяет получить топливо, на 95% состоящее из жидких углеводородов и на 5% из горючего газа. Применение этой технологии выгодно. При использовании данной технологии получаемый на выходе шлак является безопасным продуктом и может быть использован впоследствии для различных целей, в том числе для преобразования его в энергию. 5) Разработка биоразрушаемых полимеров с заданным сроком службы. ЗаключениеСегодня стоит обратить пристальное внимание на биополимеры. Учитывая экологическую чистоту таких материалов, производители могут формировать свой позитивный образ на рынке, а также демонстрировать абсолютно новый уровень развития биополимеров. Многообразие способов переработки новых полимеров создает идеальные условия для распространения их во всем мире. Биополимеры представляют собой продукты синтеза на основе сахара, крахмала, целлюлозы, лигнина и растительных масел. По имеющимся расчетам, в течение жизненного цикла биополимеров (от получения до полного перегнивания на свалке или сжигания в качестве топлива) образуется значительно меньше углекислого газа, чем у пластиков из нефтехимического сырья. Некоторые биополимеры растительного происхождения уже появились на рынке. Примером перерабатываемого полимера могут служить полиэстеры, т.е. полимолочная кислота и полигидроксиалканы. Источники https://ru.wikipedia.org https://www.bibliofond.ru https://plus-one.ru/manual/2021/06/15/kakoy-plastik-samyy-bezopasnyy https://hightech.fm/2021/07/27/eco-friendly-plastic https://www.plasticcollectors.com/ru/blog/is-bioplastic-environment-friendly/ |