Bioműanyagok Gáspár Melinda Réczey Istvánné

Az előadások a következő témára: "Bioműanyagok Gáspár Melinda Réczey Istvánné"— Előadás másolata:

1 Bioműanyagok Gáspár Melinda Réczey Istvánné
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

2 A hulladékprobléma A hulladékok mennyisége és összetétele
Egyre növekvő, ellenőrizhetetlen mennyiség Európai nagy városokban: 0,9 kg szemét/fő/nap A hulladékok 6-12%-át a műanyagok teszik ki („white pollution”) Hosszú élettartamú, akár évig is fennmaradhatnak A hulladék 1-2%-a csomagoló anyagokból ered Több, mint a fele a háztartásokból származik Főleg polietilén, PVC, polipropilén, polisztirol és poliuretán Szelektív gyűjtés hiánya miatt a hulladék nagyobbik része a lerakodókba kerül, ahol szinte lebonthatatlan marad

3 Hulladékkezelési technológiák
Eddigi megoldások Talajfeltöltés ( átlagosan a hulladékok 85%-a) Dél-Amerikában 97% Linköpingben, Svédországban 4%) Égetés Újrahasznosítás Lehetőségek: A műanyag hulladékok és ezen belül a csomagolási hulladékok mennyiségének csökkentése – Ez nem igazi megoldás! A természetben lebomló biodegradálható polimerek fejlesztése – Ez lehet a jövő

4 Műanyag vs. „BIO”műanyag
Polietilén szatyor Műanyag= szintetikus úton szintetikus anyagokból előállított termék Bioműanyag= természetes vagy szintetikus úton természetes alapanyagokból (biopolimerekből) előállított termék Közös bennük: - mechanikai és fizikai tulajdonságaik - küllemük - felhasználási területük Bioműanyag szatyor

5 Bioműanyagok környezetvédelmi jelentősége, előnyeik
a bioműanyag előállításakor nem keletkeznek környezetre káros melléktermékek biodegradábilisak, bomlásukkor nem keletkeznek mérgező anyagok lebonthatóságuk miatt csökken a hulladékkezelés költsége a termelési hulladék és a hibás termék visszavezethető a gyártási folyamatba előállításuk megújuló nyersanyagokra támaszkodik CO2 semlegesek komposztálhatók, anaerob módon biogáz előállításra felhasználhatóak (további CO2 kibocsátás csökkentés!!!) A megújuló alapanyagokról hallva az energetikai célokon (bio-üzemanyag, biogáz, stb.) túlmenően mind többet hallani a jobbára növényi eredetű keményítőből és cellulózból készített műanyagok kedvező tulajdonságairól. Ezeknek a csomagolóanyagoknak (bio-polimereknek) óriási környezetvédelmi előnyük abban rejlik, hogy hulladékként – ha nem is rövid időn belül – lebomlanak. Lebomlásuk során nem keletkeznek mérgező anyagok. E csomagolóanyagok ugyanis hulladékká válásuk után – a talajban (és vízben) élő baktériumoknak, gombáknak és más lebontó szervezeteknek köszönhetően – néhány hét vagy hónap alatt lebomlanak. Előbb feldarabolódnak, majd feltárolódásuk és lebomlásuk után visszajutnak a természetes anyagok körforgásába. Ezáltal a hagyományos műanyagokhoz képest csökkennek a hulladékkezelés költségei. Többek között azáltal is, hogy nincs szükség a műanyagok szétválogatására. Környezetvédelmi előnyük másrészt abban rejlik, hogy előállításuk megújuló nyersanyagforrásokra (=növényekre) támaszkodik, ezáltal takarékoskodni lehet az értékes fosszilis nyersanyagokkal. Ezzel közvetve a CO2-kibocsátást is csökkenteni lehet, következésképpen még a klímavédelmet is szolgáljuk. Ha pedig a komposztálás anaerob módon biogáz-üzemben történik, úgy további CO2-kibocsátás csökkenéssel lehet számolni, szintén a klímavédelemhez járulva. E környezetbarát csomagolóanyagok főleg az élelmiszeriparban használhatók fel jól – hálók, tasakok, fóliák, stb. készítésére. Ezeket jól lehet használni a zöldség-gyümölcs- csomagolásban, de más élelmiszerek csomagolásában is kiválóan alkalmazhatók. A kert- és tájépítésnél a belőlük készült kötöző fonalak, szalagok a betakarítás után a megmaradt növényi részekkel együtt a komposztba kerülhetnek. A mezőgazdaságban, főleg kertészetben használt fóliákat így nem kell külön összegyűjteni, azok akár a földön hagyva beszánthatók. Mindezek a tulajdonságok olyan nagy környezetvédelmi előnyöket jelentenek, melyek miatt a jövőben a biopolimerek szélesebb körű alkalmazására lehet számítani. A biopolimerek előnyei A biodegradábilis műanyagokból előállított csomagolószerek használat után maradék nélkül komposztálhatók, bomlástermékeik pedig beépülnek az elemek természetes körforgásába, így a biopolimer alapú csomagolószerek alkalmazása alternatív megoldást jelenthet a csomagolóipar számára a környezetszennyezés mérséklésére, valamint a szilárd csomagolási hulladékok mennyiségének csökkentésére. A megújuló nyersanyagok csomagolóipari hasznosítását számos további érv is indokolja, többek között így mérsékelhető az egyre csökkenő mennyiségű fosszilis anyagok felhasználása.  A megújuló nyersanyagok alkalmazása kedvezően befolyásolja az ún. üvegházhatást is, mivel az atmoszférából széndioxidot kötnek meg. Így lebomlásuk vagy elégetésük során a széndioxid-koncentrációt nem növelik, legfeljebb a felvett mennyiséget juttatják vissza a természetes körforgásba. A természetes alapú csomagolószerek mennyiségének növekedése a mezőgazdaság szerkezeti gondjain is segíthet. Az alapanyagok túltermelésből és a termőföldek kényszerű pihentetéséből eredő nehézségek a megújuló nyersanyagok közvetlen ipari felhasználásával áthidalhatók. Bizonyos bioműanyag típusokhoz mezőgazdasági melléktermékek vagy rosszabb minőségű termények is felhasználhatók alapanyagként. Fontos előnyük az is, hogy az előállításkor nem keletkeznek a környezetre káros melléktermékek, a termelési hulladékok és hibás tételek könnyen visszavezethetők a gyártási folyamatba.

6 Bioműanyagok alkalmazhatóságának problémái
- funkcionális tulajdonságaik csak az esetek kis hányadában érik el a hagyományos műanyagokét, így fontos megvizsgálni, hogy szakítószilárdságuk, hegeszthetőségük, vagy záró tulajdonságaik megfelelőek-e az ipari elvárásoknak - gyakran a bio-csomagolóanyag, illetve csomagolóeszköz előállításához a feldolgozó- és csomagológépek átállítása, vagy cseréje szükséges, és ennek költségei szintén jelentősek lehetnek - előfordul, hogy maga a nyersanyag és az előállításhoz felhasznált adalékok drágábbak, a kőolaj alapú műanyagoknál használtaknál A biológiailag lebomló műanyag csomagolószerek alkalmazása több műszaki-gazdasági kérdést is felvet. Egyrészt funkcionális tulajdonságaik csak az esetek kis hányadában érik el a hagyományos műanyagokét, így fontos megvizsgálni, hogy szakítószilárdságuk, hegeszthetőségük, vagy záró tulajdonságaik megfelelőek-e az ipari elvárásoknak? Gyakran a bio-csomagolóanyag, illetve csomagolóeszköz előállításához a feldolgozó- és csomagológépek átállítása, vagy cseréje szükséges, és ennek költségei szintén jelentősek lehetnek. Gyakori probléma, hogy maga a nyersanyag és az előállításhoz felhasznált adalékok drágábbak, a kőolaj alapú műanyagoknál használtak. Ahhoz, hogy mind az ökológiai, mind az ökonómiai hatások objektíven értékelhetők legyenek, minden újonnan kifejlesztett biodegradábilis anyag esetében szükséges az ökomérleg elkészítése, ahogy ez a hagyományos műanyagok esetében megtörtént. - ahhoz, hogy a környezetvédemi és gazdasági hatások objektíven mérhetőek legyenek, ökomérleg készítése szükséges.

7 Bioműanyagok és a hulladékkezelés
A szelektív gyűjtés itt is fontos: - szelektív gyűjtésnél a komposztálható és a hagyományos csomagolóanyagok megkülönböztetése nélkülözhetetlen, mivel a biodegradális csomagolóanyagok nagyon hasonlóak hagyományos társaikhoz - a lebomló csomagolóanyagok az élelmiszer hulladékokkal együtt kezelhetők A biológiailag lebomló műanyagok hulladékká válva alapvetően kétféle módon hasznosíthatók: aerob módon, azaz komposztálással, melynek terméke a komposzt, vagy anaerob módon, vagyis fermentálással, mely folyamat során biogáz állítható elő. Mindkét eljárásnál kizáró tényező az egészségre, illetve a környezetre káros bomlástermékek képződése. A biológiailag lebomló csomagolószereknek elsősorban az élelmiszercsomagolások területén van jövőjük, mivel így az élelmiszerhulladékkal együtt kezelhetők. Meg kell azonban jegyezni, hogy a hulladékok szelektív gyűjtése ez esetben is fontos. Ha a lerakóban tárolt műanyagokat később újrahasznosítják, nem megengedhető a bioműanyagok és más műanyagok keveredése, mert már egészen kis mennyiségű biodegradábilis komponens is leronthatja a hagyományos műanyagok minőségét, gátolva az újrafeldolgozást. Másrészről viszont, ha nem lebomló műanyag kerül a deponálandó biohulladékba, az az előállított komposzt minőségét rontja le jelentősen. A hatékony szelektív gyűjtéshez a komposztálható csomagolóanyagok megkülönböztetése nélkülözhetetlen, mivel a biodegradális csomagolóanyagok nagyon hasonlóak hagyományos társaikhoz. A biológiailag lebomló műanyagok hulladékká válva alapvetően kétféle módon hasznosíthatók: aerob módon, azaz komposztálással, melynek terméke a komposzt, vagy anaerob módon, vagyis fermentálással, mely folyamat során biogáz állítható elő. Mindkét eljárásnál kizáró tényező az egészségre, illetve a környezetre káros bomlástermékek képződése.

8 Ismertető jelek a bioműanyagból készült termékek csomagolásán
Ami biológiailag lebomló, az nem biztos, hogy komposztálható is. Ez azt jelenti, hogy a bioműanyagok komposztáló berendezésben történő biológiai lebomlásának a gyakorlatban szokásos idő alatt (azaz 6-10 héten belül) végbe kell mennie. A bioműanyagok komposztálhatóságát Németországban a DIN-Norm V as szabvány előírásainak való megfelelés bizonyítja. Egy bioműanyag terméket csak ezután lehetséges az IBAW e.V. (International Biodegradable Polymers Association and Working Groups) által kifejlesztett, un. „magonc“ szimbólummal ellátni. A műanyaghoz nagyon hasonló külsejükből kifolyólag a termékeket nem lehet megkülönböztetni a hagyományos műanyagoktól. Az ismertetőjel ezért elsősorban a hulladékszelektálásra vonatkozó információt szolgálja. Náhány szimbólum, ami bioműanyagot jelent (nem csak Námetországban).

9 A bioműanyagok néhány felhasználási területe
Példa Érv/előny Kertészet „virágcserepek“, virágföldzsákok, kötözőanyagok természetközeli, komposztálása kézenfekvő, a konvencionális újrahasznosítás a szennyeződések miatt nehéz, legtöbbször rövid használati idő Mezőgazdaság fóliák lsd. kertészet Orvostechnika operációs anyagok cérnák, csavarok, kapszulák, implantátumok ártalmatlan felszívódás és lebomlás a testben, rövid élettartam Csomagolás zsákok, bevásárlószatyrok, fóliák, poharak stb a konvencionális újrahasznosítás a szenynyeződések és az anyagok széles skálája miatt nehéz, rövid használati idő Kényelmi termékek higiéniai termékek pelenkák, egészségügyi betétek biohulladékzacskók, golf-tee nehézkes az újrahasznosítás (lsd. csomagolás), természetközeli Gyorséttermi/ catering termékek tányérok, evőeszközök, szívószálak, poharak Nem mindig lehetséges vagy gazdaságos a többutas termékek használata, nehézkes az újrahasznosítás (lsd. csomagolás) A biológiailag lebomló termékek fejlesztése bő húsz évvel ezelőtt kezdődött. Biológiailag lebomló azt jelenti, hogy az anyagot mikroorganizmusok (gombák, baktériumok) szén-dioxidra, vízre és humuszra bontják. „Bevetésük“ a rövid használati idejű termékek esetében válik ésszerűvé, mint például zöldségek, gyümölcsök csomagolása, élelmiszer-maradékokat tartalmazó gyorséttermi csomagolások, kertészeti cikkek, mezőgazdasági fóliák, biohulladék gyűjtésére szolgáló szemeteszsacskók. A bioműanyagok még nem olyan elterjedtek a piacon, de néhány országban már (Nagy- Britannia, Hollandia, Olaszország, Németország) egyre gyakrabban megtalálhatók a szupermarketek polcain. Különösen a bioélelmiszerek esetében közkedvelt a biocsomagolás bár a termékpaletta napjainkban már igen széles, a virágcseréptől kezdve a pelenkáig sok minden megtalálható rajta. Egy felmérés szerint ban európaszerte tonna bioműanyagot használtak fel, mely duplája a 2001-es mennyiségnek. Ennek legnagyobb részét a komposztálható szemeteszsákok és védőcsomagolások teszik ki. Spanyolországban, Olaszországban, Franciaországban és Németországban már több mint 5000 ha-on használnak komposztálható fóliákat a mezőgazdaságban és a kertészetekben.

10 Biodegradálható polimerek csoportosítása
A biopolimerek nyersanyagbázisuk és az előállítási mód alapján csoportosíthatók: Poliszacharid alapúak - keményítő - cellulóz - xilán Lignin alapúak Fehérje alapúak (állati és növényi eredetű) - állati eredetű (kollagén, zselatin, kazein, keratin) - növényi eredetű (búza glutén, kukoricazein, szójafehérje) Monomerekből fermentációval előállított polimerek: politejsav (PLA), polihidroxialkanoátok (PHA)

11 Poliszacharid alapú biopolimerek: a keményítő
- növényi eredetű, elterjedt poliszacharid, főként magvakban, hüvelyesekben található gazdag keményítő tartalmú növények pl. a burgonya, a kukorica, a rizs, a búza tartalék szénforrás, a sejtekben granulum formában tárolódik. Két poliszaharidból épül fel: kb 70% amilopektinből és kb 30% amilózból

12 Keményítő ipari felhasználása (példák)
A GreenPower E85 megújuló üzemanyag közel 85%, kukoricából előállított bioetanolt és mintegy 15% benzint tartalmaz. A termék FFVs (Flexi Fuel Vehicles) gépjárművek szabványos motorhajtóanyaga. Keményítő A keményítőt sokféle élelmiszeripari célra használják, pl. gyártanak belőle étkezési keményítőt, izocukrot, illetve enzimes-mikrobiális konverzióval etanolt, melyet üzemanyagként értékesítenek. Pl. a Greenpower E85 megújuló üzemanyag közel 85%, kukoricából előállított bioetanolt és mintegy 15% benzint tartalmaz. A termék FFVs (Flexi Fuel Vehicles) gépjárművek szabványos motorhajtóanyaga. Egy másfajta alkalmazási területe a műanyagipar, ahol keményítőből biológiailag teljesen lebomló műanyagot, termoplasztikus keményítőt (TPS) állítanak elő. Magas fruktóztartalmú izoglükózszirupok (HFCS – High Fructose Corn Syrup). Keményítő alapú, biológiailag lebontható műanyagok TPS Műszaki Kémiai Napok 2005, Veszprém

13 Keményítőből előállított bioműanyag termékek I.
KEMÉNYÍTŐ + PLASZTIKÁLÓ SZER TPS Hőenergia, keverés adalékok Eredet Amilóz/amilopektin arány Jelleg Móltömeg Hőmérséklet Keverési fordulatszám Adalék jellege Jelentősége: ára összemérhető a polisztirénnel nem töltődik fel sztatikusan: elektronikai eszközök szállitására alkalmas kicsi a sűrűsége

14 Keményítőből előállított bioműanyag termékek II., példák
Motorola cég komposztálható mobiltelefon-tartók kifejlesztésébe kezdett. A termék érdekessége, hogy helyet kap benne egy kis zseb, amelybe a fogyasztó egy általa kiválasztott magot helyezhet el; ez akkor kezd el csírázni, ha a mobiltelefontartó a föld alatt van. Mater-Bi® termékek: kukorica keményítőből készülnek, adalék: polikaprolakton (erősebb és vízálló lesz tőle a bioműanyag, …de!!! Az adalék szintetikus, és drága). Cd és optikai lmez: Sanyo Electric, majd a Pioneer olyan speciális polimer alapú új generációs optikai lemezt fejlesztett ki, melynek alapanyaga kukorica, ily módon a lemez környezetbarát módon újrahasznosítható.

15 Cellulóz alapú műanyagok 1.
Regenerált cellulóz Cellulóz- hidrát Viszkóz eljárás Duzzasztás cinkkloridban acetobutirát Etil- Benzil- Metil- acetát nitrát Észterképzés Éterképzés Salétrom- és kénsavval Ecetsavval Ecet- és vajsavval alkohollal

16 Hemicellulóz alapú biodegradálható műanyagok
Xilofán (xylophane): magvak héjából nyerik ki a vízoldható xilánt, amiből vékony filmeket készítenek használható minden olyan területen, ahol gázok áramlását kell megakadályozni, pl. aromatartó csomagolás kávénál egyszerűen felkenhető a papírdobozra, s mivel vízoldható, így más oldószert nem igényel. Felkenés (vagy fúvás) után hőre vagy infravörös fényre szárad. mechanikai tulajdonságok a plasztikáló anyag megválasztásával és mennyiségével szabályozhatóak (pl. xilit, szorbit) a xilán oldalláncainak minősége és mennyisége (elágazások mértéke) szintén befoyásolja a xilán vízoldhatóságát és mechanikai tulajdonságait Xylophane bioplastic is made from agricultural residual products such as bran and seed shells from grains. The product provides a barrier not only against oxygen but also protects against fats and smells, making it especially interesting for storage of spices, coffee and tea. One of the attractive characteristics of Xylophane is that it can be manufactured in a very thin film, which can be applied as a protective layer on the inside of paper or cardboard packaging. And because Xylophane is water-soluble, it can be fixed to the substrate material without using organic solvents. In a process known as dispersion coating, powdered Xylophane is dissolved in water and distributed on the substrate with rollers, rods or blades. The layer is then dried with heated air or infrared light. Xylophane AB Ltd. is cooperating with several partner companies to develop and adapt its barrier material for various applications. Xylophane is currently produced only on a small scale for customer testing, and an important next step will be to scale the process for mass production.[i] Other xylan films were prepared by casting from aqueous solution and their equilibrium moisture content, mechanical properties, morphology and oxygen permeability were measured. The films were transparent and homogeneous and the mechanical properties could be controlled by an addition of plasticizers such as xylitol and sorbitol, but water is also a good plasticizer for xylans. The water content of the films depends on the chemical structure of the xylan, such as branching and its substituents. Arabinoxylan films has low oxygen permeability and can thus be used in packaging for oxygen-sensitive products.[ii] [i] [ii]

17 Állati eredetű, fehérje alapú műanyagok
Kazein alapú műanyagok - műszaru, műselyem, műszál, hidegenyv - a galatit szaruhoz hasonló műanyag, formaldehid segítségével állítják elő kazeinből, színezhető, polírozható, forgácsolható, oldószere nincs (kollagén, zselatin, kazein, keratin) Fehérjealapú műanyagok  A fehérjealapú műanyagok növényi vagy állati eredetű természetes óriásmolekulák, melyek fő alkotóelemei az aminosavak.  Kazein ( tejfehérje ): állati fehérje 17 különböző aminosav maradékból áll tejből állítják elő műselymet, műszálat, hidegenyvet készítenek belőle (Enyvet, zselatinhártyát továbbá készítenek bőrhulladékokból, vérfehérjékből, csontokból.) Műszaru: kazein alapú műanyag hasonló a természetes szaruhoz első olcsó műanyag színezhető, polírozható, forgácsolható nincs oldószere fésűk, gombok, fogantyúk készülnek belőle         Galalit: természetes szaruhoz hasonló műanyag kazeinből keletkezik formaldehid segítségével pl. a műszaru helyettesítésére használják Vérfehérje alapú műanyagok: meggyújtva szenesednek kellemetlen szaguk van műszaru állítható elő belőlük Zein: növényi fehérje műszálak előállítására használják

18 Növényi eredetű, fehérje alapú bioműanyagok
Fehérje alapúak (állati és növényi eredetű) - állati eredetű (kollagén, zselatin, kazein, keratin) - növényi eredetű (búza glutén, kukoricazein, szójafehérje) A fehérje alapú csomagolóanyagok közül elsősorban a búza sikérfehérjével, a gluténnel, és a kukoricazeinnel végeztek kísérleteket a közelmúltban. A kísérleti munka során különböző fehérjekoncentrációjú oldatokból öntéses technológiával előállított fóliák tulajdonságát vizsgálták különböző oldószerek, diszpergáló- és lágyítószerek, valamint a szárítási körülmények függvényében. A fehérje alapú fóliák sajátossága, a relatív nedvességtartalomtól és hőmérséklettől függő gázáteresztő képesség, amely különböző mértékben módosítja az oxigén-, a széndioxid- valamint az etilénáteresztő képességet. Ez a tulajdonsága a lélegző termékek csomagolásánál jelent előnyt. A fehérje alapú fólia hidrofil jellegéből következően viszont, a nagy relatív páratartalmú légtérben nedvességet vesz fel, ami rontja a mechanikai tulajdonságát. Ezért különböző módszereket alkalmaznak a fólia nedvességgel szembeni érzékenységének csökkentésére, például besugárzásos térhálósítást. Fehérje alapú műbelek Nagy szerepük van a kollagénből készült természetes alapú műanyagoknak a műbelek között. Az állati fehérje alapú műbelek jellemzői között fontos megemlíteni, hogy a műbél falát finom fehérjerostok alkotják, így az a levegő, a füst, és a vízgőz által is átjárható. Vízgőz- és gázáteresztő képességük a természetes belekéhez hasonló. E tulajdonsága folytán füstölt – főtt és füstölt – szárított készítmények burkolataként egyaránt használható. A műbél ugyanezen tulajdonsága miatt a gyártás, és a tárolás során is számítani kell vízgőzvesztésre, melynek mennyisége a húsmassza víztartalmától és a környezeti levegő légállapotától függ. 

19 Lignin alapú műanyagok
A lignin különböző egységekből felépülő, változó szerkezetű térhálós aromás polimer - A mikroorganizmusok számára nehezen bontható, a bontás csak aerob körülmények között megy végbe - A növények egyedfejlődése során a sejtfalban rakódik le, annak szilárdságát növeli. - A cellulóz után a második leggyakoribb szerves polimer a földön. A lignin kémiailag módosított változatait régóta használják a műanyagiparban, de ezek nem biodegradábilisak. Gyakran szintetikus polimerekhez keverik.

20 Lignin alapú műanyagok: „folyékony fa”
A legújabb lignin alapú műanyag viszont biodegradálható (Arboform®), és ún. folyékony fából állítják elő (Fraunhofer Institute for Chemical Technology). - a "folyékony fa" 8-10-szer újrahasznosítható - az előállított termék kéntartalma nagyon alacsony, így gyerekjátékok gyártására is alkalmas - a hagyományos műanyagok gyártásánál használt gépek megfelelőek az előállításához. A plasztik olcsó és strapabíró, ezért sokáig remek anyagnak tűnt, ám az utóbbi évtizedekben bebizonyosodott, hogy rendkívül környezetromboló. Ezért már négy évtizede megindultak a kutatások a helyettesítésére. Rendkívül kevés sikerrel. Ám az utóbbi időben két próbálkozás ígéretesnek tűnik. Az egyik a fa egyik összetevője, a papírgyártás során hulladékként elégetett lignin kiaknázása egy német cég részéről. A Tecnaro évek óta olyan anyagot, "folyékony fát" állít elő, amelynek a lignintartalma több mint 50 százalék a korábban maximálisnak tekintett 30 százalékkal szemben. A fő probléma ugyanis az, hogy a műanyag elsőszámú elemét, a petróleumot kell helyettesíteni, és ez a német cégnek, úgy tűnik, minden eddiginél jobban sikerül a ligninnel. Ráadásul a "folyékony fa" 8-10-szer újrahasznosítható. Így aztán a cég egyelőre titokként őrzi az Arboform gyártási technológiáját. Csak annyit lehet tudni róla, hogy a műanyag gyártásához szükséges gépek megfelelőek az előállításához. Toys can be made of liquid wood in future. The advantage is that this bio-plastic, known as ARBOFORM®, is made of one hundred percent renewable raw materials and is therefore not reliant on petroleum. Researchers at the Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT in Pfinztal and the Fraunhofer spin-off TECNARO GmbH have developed the material. But what exactly is liquid wood? "The cellulose industry separates wood into its three main components - lignin, cellulose and hemicellulose," explains ICT team leader Emilia Regina Inone-Kauffmann. "The lignin is not needed in papermaking, however. Our colleagues at TECNARO mix lignin with fine natural fibers made of wood, hemp or flax and natural additives such as wax. From this, they produce plastic granulate that can be melted and injection-molded." Car parts and urns made of this bio-plastic already exist, but it is not suitable for toys in this form: To separate the lignin from the cell fibers, the workers in the cellulose industry add sulfurous substances. However, children's toys should not contain sulfur because, for one reason, it can smell very unpleasant. "We were able to reduce the sulfur content in ARBOFORM by about 90 percent, and produced Nativity figurines in cooperation with Schleich GmbH. Other products are now at the planning stage," says TECNARO's managing director Helmut Nägele. This is a challenging task: Sulfur-free lignins are usually soluble in water - and therefore unsuitable for toys. On no account must they dissolve if they are left out in the rain or if children suck them. With the aid of suitable additives, the TECNARO scientists were able to modify the bio-plastic in such a way that it survives contact with water and saliva undamaged. Can the material be recycled? "To find that out, we produced components, broke them up into small pieces, and re-processed the broken pieces - ten times in all. We did not detect any change in the material properties of the low-sulfur bio-plastic, so that means it can be recycled," says Inone-Kauffmann.

21 Monomerekből fermentációval előállított műanyagok (PLA, PHA)
közvetett úton, mikrobiális szintézissel készülnek vízállóak, de már viszonylag alacsony (55°C-tól) hőmérséklettől deformálódnak 0. nap 12. nap 33. nap 45. nap

22 Politejsav alapú biodegradálható műanyagok
Keményítő  Glükóz  Tejsav  Politejsav hidrolízis konverzió polimerizáció

23 Politejsav alapú biodegradálható műanyagok
Burgonyakeményítőből Solanyl® márkanév alatt gyárt politejsav alapú műanyagokat a Rodenburg Biopolymers (Hollandia). Solanyl® termékek: Solanyl IM (fröccsönthető) Solanyl EX (extrudálható) Solanyl CM (rosttal erősített) Solanyl CR (időzített lebomlású) Solanyl BM (degradálható poliészterrel kombinált) PLA előállításával foglalkozó vállalatok: Natureworks Cargill-Dow LLC (USA) Lacty Shimadzu (Japan) Lacea Mitsui Chemicals (Japan) Heplon Chronopol (USA) CPLA Dainippon Ink Chem. (Japan) PLA Galactic (Belgium)

24 Polihidroxibutirát (PHB)
A polihidroxibutirát (PHB) a polihidroxialkanoátok (PHA) csoportjába tartozik – melyet néhány baktériumfajta termel –, a ma használatos polipropilén műanyagok tulajdonságaival bír, ezáltal képes kiváltani azokat a csomagolóanyagokat, hálókat, koffereket, lengéscsillapítókat és számos egyéb tárgyat is, amelyet a mindennapokban használunk.                    PHA előállításával foglalkozó vállalatok: Metabolix cég Biopol termékei (USA) BioCycle brazil termékek Nodax (Procter & Gamble, USA)

25 Összefoglalás: a bioműanyagok jelenlegi helyzete
The world currently utilises approximately 260 million tonnes of plastics each year. Europe uses approximately 53 million tonnes of plastics and the UK utilises approximately five million tonnes of plastics a year. Bioplastics make up about 0.1% of the global market at an approximate consumption volume of 300,000 tonnes per year and experts predict that this market will grow six-fold by 2011 reaching over 1.5 million tonnes per year. In Europe, bioplastic consumption is approximately ,000 tonnes per year and the UK utilises an estimated 15,000 tonnes per year. Forecast market growth is predicted to be greatest in non-biodegradable bioplastics. In future, bioplastics may be more widely used for general food packaging and may also form major components in electronics housings and vehicles. Bioplastics could also be used in more sophisticated applications such as medicine delivery systems and chemical microencapsulation. They may also replace petrochemical- based adhesives and polymer coatings. However, the plastics market is complex, highly refined and manufacturers are very selective with regard to the specific functionality and cost of plastic resins. For bioplastics to make market ground they will need to be more costcompetitive and provide functional properties that manufacturers require.