Биополимеры: свойства веществ, классификация, области применения и влияние на окружающую среду

В других материалах мы подробно рассказываем о синтетических полимерах — пластиках. Но полимеры бывают не только искусственными: они есть и в природе. Именно благодаря биополимерам существует жизнь: ведь белок, из которого состоят все живые организмы, тоже полимер. А еще на основе природных полимеров изготавливают аналоги синтетических пластиков. О том, какими бывают биополимеры, об их преимуществах и недостатках поговорим в этой статье.

Что такое биополимеры

Биополимерами, или биопластиками, называют полимерные материалы, изготовленные из растительного сырья либо из углеводородного с добавлением биоразлагаемых компонентов. Это, например, биополиэтилен (его получают из этилового спирта, а тот, в свою очередь, — из сахарного тростника) или полилактид (его производят из пшеницы, кукурузы, мелассы).

У термина есть и другое значение. Так называют полимеры, которые встречаются в природе и могут входить в состав живых организмов. К ним относятся белки, высокомолекулярные углеводы (полисахариды), нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК. В такой трактовке «биополимеры» можно расшифровать как «полимеры биологического происхождения».

Виды биопластиков

В зависимости от того, каким образом разлагается материал, выделяют::

Компостируемые биопластики

Их производят из растительных материалов: крахмала, целлюлозы, лигнина. Такие пластики со временем разлагаются на биомассу, углекислый газ, метан и воду. Но для этого нужны специальные условия — компостирование.

Небиоразлагаемые пластики на основе растительного сырья или биомассы в сочетании с углеводородами

По структуре и свойствам материал напоминает обычный пластик. Его нельзя компостировать, но можно сдать на переработку. Углеродный след таких пластиков ниже, чем у изготовленных из нефтепродуктов.

Существуют также оксоразлагаемые пластики. Их производят с использованием специальных добавок, благодаря которым такие пластики быстрее разрушаются под воздействием кислорода. Именно разрушаются, а не разлагаются: в результате образуется микропластик. Поэтому такие материалы не относятся к биоразлагаемым. Они не подходят ни для компостирования, ни для переработки. В странах Европы оксоразлагаемые пластики запрещены.

Есть и другая классификация биопластиков — в зависимости от состава. По этому критерию выделяют:

Биопластик на основе крахмала

Биопластик не состоит из крахмала полностью: например, при производстве посуды в него добавляют пищевой пластик и связующие вещества

Что производят:
посуда, упаковка, хозяйственные пленки и пакеты

Биопластик на основе целлюлозы

Прочный материал, который по свойствам не уступает обычному пластику.

Что производят:
канцелярские принадлежности, оправы очков, игрушки, медицинские изделия

Белковый биопластик

Производят из казеина или глютена.

Что производят:
пуговицы, пряжки, пленка и упаковка

Биопластик на основе липидов

Изготавливается из растительных масел.

Что производят:
Из касторового масла создали материал, подходящий для 3D-печати. Это же масло иногда используется для производства полиамида и других полимеров

Преимущества и недостатки биопластиков

Само название «биопластик» создает ощущение, что речь идет об экологичном материале, который стоит выбирать, если вы заботитесь об окружающей среде. На самом деле это не совсем так. Попробуем разобраться в преимуществах и недостатках биополимеров.

Преимущества:

1

Некоторые биопластики могут разлагаться быстрее изготовленных из углеводородов. В результате получаются природные материалы, которые не наносят вреда окружающей среде. Но для этого нужно компостирование.

2

Растительное сырье, из которого делают биопластики, относится к возобновляемым ресурсам.

3

У пластика из растительного сырья ниже углеродный след. Кроме того, такой пластик можно делать из отходов пищевой промышленности. Сейчас такие полимеры делает Бразилия, где используются отходы от пищевой промышленности, отходы от кукурузы и сахарного тростника.

Недостатки:

1

По разным оценкам, биополимеры в 2–7 раз дороже синтетических. Все дело в технологиях производства: они пока недостаточно развиты. Это сказывается на цене изделий из биопластика, а следовательно, и на спросе.

2

Хотя некоторые биопластики полностью разлагаются благодаря компостированию, создать условия для этого получается не всегда. На полигонах твердых бытовых отходов изделия из биополимеров разлагаются так же долго, как и обычные пластиковые. А в случае с компостированием многое зависит от температуры и влажности — например, в холодном климате процесс идет намного медленнее. Использовать все преимущества биопластика с точки зрения экологии можно с помощью промышленного компостирования, но возможности для этого пока ограничены.

3

Несмотря на то что растительное сырье относится к возобновляемым ресурсам, использовать его для производства биопластика, возможно, нерационально. Биополимеры изготавливают из пищевых культур. Став массовой, эта практика может усугубить проблемы голода и нехватки пахотных земель.

4

Биопластик сложно переработать. Во-первых, компостируемые и состоящие из смешанного сырья биопластики для переработки не подходят. Во-вторых, биопластик и обычный пластик очень похожи как визуально, так и по свойствам. Перерабатывать вместе их не стоит, а разделять при сортировке отходов — затруднительно.

5

Не весь пластик с маркировкой «био» действительно биоразлагаемый, но у потребителей может создаваться впечатление, что это так. Становится непонятно, зачем сдавать пластик на переработку, если можно просто покупать изделия из биопластика: они будут разлагаться быстро и без вреда для окружающей среды. В то же время главная проблема загрязнения пластиком — именно неправильное обращение с отходами, когда они не перерабатываются и не возвращаются в производство как ресурс.

Подведем итоги

Биополимерами называют полимерные материалы, изготовленные на основе растительного сырья. Некоторые из них можно компостировать — тогда со временем они распадутся на природные элементы без вреда для окружающей среды. Другие можно только сдать на переработку. Но для этого нужно отделить их от обычного пластика, что не всегда получается.

Хотя у биополимеров есть преимущества, нельзя с уверенностью сказать, что они экологичнее обычного пластика. Кроме того, на данный момент изделия из них еще и дороже. Поэтому, если вы заботитесь об окружающей среде, эффективнее отдавать предпочтение предметам из вторичного пластика, выбирать многоразовые альтернативы, сортировать мусор и сдавать пластиковые отходы на переработку. Подробнее о том, как это делать, вы можете узнать в нашем материале.

Что такое
биополимеры
и зачем они нужны

Что такое биополимеры

Виды биопластиков

Преимущества и недостатки биопластиков

Подведем итоги

Читать еще о пластике