不同的生物塑料是如何生产的？

随着世界越来越关注塑料废物对环境的负面影响，生物塑料已成为传统石化塑料的有前途的替代品。

生物塑料来自可再生资源，可生物降解，使其成为更具可持续性的选择。 然而，并非所有的生物塑料都是一样的，生产不同类型的生物塑料的方法也不同。 在本文中，我们将探讨不同类型的生物塑料及其生产方法。

什么是生物塑料？
生物塑料是传统塑料的替代品，由不可再生的化石燃料制成。 与由石油制成的传统塑料不同，生物塑料是由可再生生物质资源生产的，例如植物脂肪和油、玉米淀粉、稻草、木屑、锯末和回收的食物垃圾以及其他类似材料。 许多生物塑料更环保，但仍具有许多与传统塑料相同的优点，例如柔韧性和耐用性。

您可以通过以下文章了解更多关于生物塑料的信息：

8种不同的生物塑料和生产工艺
1. 淀粉生物塑料
淀粉生物塑料是从玉米、马铃薯和木薯淀粉等可再生资源中获得的可生物降解塑料。
淀粉生物塑料是使用淀粉和增塑剂的组合制造的。 以下是用淀粉生产生物塑料的一般步骤：
- 材料选择：生产淀粉基生物塑料的原材料通常是玉米、土豆和木薯等可再生资源。
淀粉提取：制造过程的第一步是从选定的原材料中提取淀粉。 这通常是通过洗涤淀粉颗粒并将其与原料的其他成分分离来完成的。
添加增塑剂：淀粉提取后，与甘油或山梨糖醇等增塑剂混合。 增塑剂可提高生物塑料的柔韧性和耐用性。

挤出：然后将淀粉和增塑剂混合物加热并通过模具挤出以形成所需的形状。 其他添加剂如水、颜料和填料也可以添加到混合物中以改善生物塑料的性能。
- 成型：将挤出的生物塑料进行成型和成型，制成各种产品，如餐具、袋子和包装材料。
- 精加工：最后一步涉及通过去除多余材料和抛光表面来精加工生物塑料产品。
淀粉生物塑料为传统塑料提供了一种可持续且环保的替代品，因为它们源自可再生资源，并且可生物降解和可堆肥。 一些应用程序是：
- 包装材料（例如袋子、容器、包装纸）
- 餐饮服务用品（例如餐具、盘子、杯子）
- 农业应用（例如覆盖物、育苗盆）
- 纺织品（例如服装、配饰）
- 医疗器械（例如注射器、手术手套、管子）
2. 纤维素基生物塑料
纤维素生物塑料是由纤维素制成的生物塑料，纤维素是一种存在于植物细胞壁中的天然聚合物。 这些生物塑料是可再生和可生物降解的，因此成为传统塑料的环保替代品。

从纤维素生产生物塑料的过程包括以下步骤：
纤维素提取：通过称为粉碎的过程从木浆或棉花等植物来源中提取纤维素，其中植物材料通过化学或机械方式分解。
溶解性：纤维素被提取后溶解在离子液体或N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）等溶剂中。 这个过程需要将纤维素分解成更小的分子，这些分子可以被塑造成不同的形状。
模塑和成型：然后使用注塑或挤出等技术将可溶性纤维素模制成片或模制成不同的形状。
- 干燥和整理：最后一步涉及干燥纤维素基生物塑料和整理以获得所需的表面特性。纤维素生物塑料与传统塑料相比具有许多优点。 首先，它们来自可再生资源，例如来自植物的纤维素，比基于化石燃料的塑料更具可持续性。 此外，基于纤维素的生物塑料是可生物降解和可堆肥的，这意味着它们可以被自然过程分解，不会造成长期的环境污染。
纤维素生物塑料的碳足迹也很低，因为与传统塑料相比，它们生产所需的能源更少。 此外，基于纤维素的生物塑料可以回收再利用，有助于减少浪费并促进循环经济。

3. 蛋白质生物塑料
蛋白质生物塑料是由大豆蛋白、乳清蛋白和玉米蛋白等天然蛋白质制成的生物塑料。
从蛋白质生产生物塑料的过程包括几个步骤：
提取：第一步是从植物或动物来源中提取蛋白质。 这可以通过不同的方法完成，例如沉淀、过滤或离心。
纯化：提取蛋白质后，进行纯化以去除任何杂质并确保蛋白质处于最纯净的状态。
- 混合和成型：纯蛋白质与其他天然材料（如淀粉或纤维素）混合并成型为不同的形状和形状。
整理：最后一步涉及干燥基于蛋白质的生物塑料并对其进行整理以达到所需的表面特性。
应用领域：
- 食品行业：人类和动物营养素供应商和食品包装
- 运输物流：二级或警卫
- 替代化学粘合剂/胶粘剂：替代刨花板和其他半成品，例如用于贸易展馆的那些。
- 农业：农业包括覆盖物、植物粘合剂、葡萄藤夹和氮肥储存。
- 园艺：看台、花盆等。
- 林业：识别标志、幼树保护管等。
- 一次性渔具：如贻贝网、领带夹等。
- 娱乐：烟花、填充狩猎弹药筒等。
基于蛋白质的生物塑料的好处包括其可再生和可生物降解的特性、低碳足迹和多功能性。 它们也是无毒的，可安全用于食品和医疗应用。 此外，基于蛋白质的生物塑料可以回收再利用，减少浪费，促进循环经济。
4. 生物来源的聚乙烯
生物衍生聚乙烯，俗称可再生聚乙烯，是一种由乙醇制成的聚乙烯，通过脱水转化为乙烯。 它可以使用多种原料生产，例如小麦籽粒、甜菜和甘蔗。

生物基聚乙烯的生产过程包括以下步骤：
- 种植材料：甘蔗或玉米作为可再生生物质来源种植。 甘蔗是生产生物基聚乙烯的常用原料，因为它含有高含量的蔗糖，可以转化为乙醇。
- 发酵：生物质发酵产生乙醇。 甘蔗或玉米被压碎并与水混合形成汁液，然后加热制成糖浆。 然后使用酵母发酵糖浆，将蔗糖转化为乙醇。
脱水：纯乙醇脱水生成乙烯。 乙醇经过提纯以去除任何杂质，然后用​​催化剂脱水以生产乙烯。
- 聚合：然后，乙烯聚合形成聚乙烯。 乙烯使用催化剂进行聚合，催化剂将乙烯分子结合在一起形成聚合物。
所得聚乙烯可用于与传统聚乙烯相同的应用。
简而言之，生物衍生聚乙烯是一种很有前途的传统聚乙烯替代品，可实现更可持续的未来。 它有助于减少碳足迹、生物降解性、多功能性和提升品牌形象，使其成为各行各业的有吸引力的选择。 随着对环境可持续性的日益关注，未来对生物基聚乙烯的需求可能会增加。

5.脂肪族聚酯
脂肪族聚酯是由重复的酯基组成的长链聚合物。 它可以被细菌和其他生物体分解，这就是为什么它被认为是一种可生物降解的分子。 由于这种特性，脂肪聚酯比普通聚酯更环保。
脂肪族聚合物的应用包括：
- 促进组织工程，创造支架
- 组装给药系统
- 创建医疗设备
- 在生物技术和医学领域取得重大进展
脂肪聚酯由许多不同的天然物质制成，包括：
丙交酯：由两个或多个乳酸分子组成的环状酯
乙交酯：乳酸和乙醇酸共聚形成乙交酯。
己内酯：另一种用于生物医学工程的生物医学聚合物是己内酯。
脂肪聚酯的生产过程通常包括以下步骤：
单体生产：用于制造脂肪族聚酯的单体通常取自可再生资源，并通过化学或酶促工艺分解原材料生产。
聚合：然后使用酸或酶等催化剂将单体聚合或连接在一起。
纯化：然后通过洗涤、沉淀或层析等方法纯化所得聚合物以去除任何杂质或未反应的单体。
- 加工：精制脂肪聚酯可以通过挤出、注塑或熔融纺丝加工成各种形式，如薄膜、纱线或铸件。
后处理：一些脂肪聚酯可能需要额外的后处理以增强其性能或功能（例如热定型、表面改性或与其他材料混合）。
6. 聚酰胺 11 . 生物塑料
聚酰胺生物塑料 11，也称为 PA 11 或尼龙 11，是一种源自蓖麻油的可生物降解和生物磁性聚合物。 它于 1947 年由来自 Servigny Organico 企业的三位法国科学家发现。 由聚酰胺 11 制成的纤维首先用于制造薄纺织品。 由于生产成本高，它们在 1970 年代被尼龙取代。
PA11 生物塑料的生产是一个相对简单且环保的过程，因为它使用可再生资源，并且比传统的石化塑料产生更少的温室气体排放。 以下是制造过程的简要概述：
蓖麻油提取物：蓖麻油是从蓖麻植物的种子中提取的。
精制：粗制蓖麻油经过精制以去除水分、游离脂肪酸和其他污染物等杂质。
蓖麻油聚合：然后将纯蓖麻油聚合形成尼龙 11。 这涉及将蓖麻油与催化剂结合并将其加热至高温。

- 尼龙 11 造粒：然后将尼龙 11 挤压成球粒或颗粒，可用于制造各种产品。
生物塑料生产：尼龙 11 颗粒通过注塑或其他类似技术熔化并挤出成所需形状。
这种生物塑料的优点
柔韧性、抗紫外线、光滑度、耐化学品、脂肪、酸、盐、天气和燃料，以及耐温度变化、高压、冲击、湿气、磨损和其他因素都是聚酰胺 11 的特性。

聚酰胺11的应用
- 管道：导管、燃料管、液压管、空气管和饮料管。
- 电气：电缆和电线的护套，以及外壳、连接件和夹具。
涂料：用于金属涂装，具有降噪、防紫外线、耐化学性、耐磨、耐腐蚀等作用。
- 纺织品：机织和技术纺织品、内衣、过滤器和刷毛。
运动装备：拍线、孔眼、羽毛球和滑板层都用于球拍运动。

7、多羟基聚氨酯树脂
聚羟基氨基甲酸酯 (PHU) 是一种可生物降解的聚合物，通过将氨基甲酸酯预聚物与含羟基的化合物（例如甘油或山梨糖醇）聚合而成。 PHU 树脂通常来自可再生资源，例如植物油和糖，通常用于包装、生物医学设备和纺织品等多种应用。
PHU塑料的制造过程包括以下步骤：
- 氨基甲酸酯制剂的合成：异氰酸酯化合物与多元醇反应形成氨基甲酸酯制剂。
羟基结合：氨基甲酸酯制剂然后与含羟基的化合物例如甘油或山梨糖醇反应，以将羟基结合到制剂中。
- 聚合：预聚物与结合的羟基聚合，然后使用辛酸锡 (II) 或二月桂酸二丁基锡等催化剂进行聚合。
- 后聚合：聚合后的 PHU 通过交联或扩链等后聚合反应进一步处理，以提高其机械和热性能。
注意：可以修改该过程以包括其他步骤，例如与其他可生物降解的聚合物混合或添加增塑剂以提高灵活性。
与传统石化树脂相比，PHU 树脂具有多项优势。 它们是可生物降解的，可以安全地丢弃在环境中，减少塑料废物的积累。 它们还来自可再生资源，减少了对化石燃料的依赖。 此外，PHU 树脂具有良好的机械和热性能，使其适用于许多应用。
PHU 树脂仍然相对较新，尚未广泛用于商业应用。 然而，在寻找更环保的传统塑料替代品时，这一领域正在进行的研究和开发可能会导致未来 PHU 塑料的使用增加。
8. 转基因生物塑料
转基因生物塑料是由细菌或酵母等转基因生物制成的可生物降解塑料，可产生用于生产生物塑料的特定酶或蛋白质。 这些经过改造的有机体可以被设计成从可再生资源中生产可生物降解的塑料。
转基因生物塑料的生产过程如下：
- 基因的鉴定和克隆：鉴定和克隆负责在自然产生生物塑料的生物体中产生所需生物塑料的基因。 然后将这些基因引入目标生物体，无论是细菌、酵母还是其他微生物。
- 基因改造：然后使用重组 DNA 技术、基因编辑或基因合成等多种技术对目标生物进行基因改造，以引入克隆基因并使其产生可塑性所需的生物体。
发酵：转基因生物随后在生物反应器或发酵罐中培养，环境中营养丰富，含有生产生物塑料所需的原材料。 然后，有机体在生长过程中会产生生物塑料。
收获和精炼：一旦生物塑料被生产出来，它就会从发酵中收获，并使用过滤、离心或溶剂提取等技术进行纯化，以去除任何杂质或污染物、任何污染。
- 加工：纯化后的生物塑料可以通过各种技术加工，如挤出、注塑或吹塑，以生产最终产品。
与传统石化塑料相比，转基因生物塑料具有多项潜在优势。 它们是可生物降解的，可以安全地丢弃在环境中，减少塑料废物的积累。 它们还来自可再生资源，减少了对化石燃料的依赖。
然而，也有人担心转基因生物及其产品对环境的潜在影响。 一些评论家认为，这些生物可能会逃逸到环境中并破坏生态系统，或者它们可能会导致产生抗生素抗性细菌。 与任何新技术一样，转基因生物塑料的开发和使用需要仔细监测和监管，以确保它们是安全的，不会对环境或健康产生负面影响。
生物塑料的生产为传统石化塑料提供了一种有前途的替代品。 随着对可持续材料的需求不断增长，生物塑料的开发和生产将在减少塑料垃圾对环境的负面影响方面发挥越来越重要的作用。