Bioplasty: Slibné, ale drahé

  • 13.03.2019
  • Zpracování plastů
Bioplasty: Slibné, ale drahé

Jedním z biologických plastů, které v posledních letech vyvolaly velký zájem, je PHA produkované bakteriemi. PHA není jen jeden, ale rodina přirozeně se vyskytujících biopolyesterov s potenciálem nahradit řadu běžných fosilních pryskyřic.

Polyhydroxyalkanoáty sú rodinou plastov na biologickej báze, ktoré sa zdajú mať všetky výhody: sú z obnoviteľných zdrojov, biokompatibilné, biologicky odbúrateľné a môžu byť vyrábané z uhlíkových zdrojov od metánu až po odpadové vody, hoci fermentácia baktérií sa líši podľa surovín.

Dôležité je, že na rozdiel od väčšiny plastov, biologických alebo iných, sa niektoré PHA rozložia aj v oceánoch - čo vyvoláva rastúce nadšenie pre ich použitie vzhľadom na diskusie o plastovom odpade v oceánoch.
Vlastnosti týchto materiálov - môžu byť termoplastické alebo elastomérne - sú variabilné: PHA môžu byť konštruované tak, aby spĺňali výkonové požiadavky širokého spektra aplikácií, na ktoré sa v súčasnosti používajú polyetylén, polypropylén, polystyrén, PET, PVC alebo termoplastický polyuretán na báze fosílnych palív.

PHA sú syntetizované mnohými mikroorganizmami v nepriaznivých podmienkach. Najčastejším PHA, ktorý prvý krát opísal francúzsky vedec Maurice Lemoigne v roku 1925, je poly (3-hydroxybutyrát) alebo P3HB. Odvtedy sa skúmalo mnoho rôznych fermentačných stratégií a následných metód v snahe vytvoriť účinnú produkciu.

PHA material produced by Biopla 
PHA materiál vyrobený spoločnosťou Biopla 


Potenciál PHA nahradiť plasty na fosílnej báze je už dlho objavený a počiatočné úsilie o komercializáciu týchto materiálov sa datuje do osemdesiatych rokov minulého storočia. Problém, aký býva často v prípade plastov na biologickej báze, je cena výroby. PHA stále bojujú, aby konkurovali hromadnej výrobe petrochemických plastov.

Ako povedal konzultant biopolymérov Jan Ravenstijn minulý rok v prezentácii na PHA konferencii, trhová cena PHA má tendenciu byť tri až štyrikrát vyššia ako cena produktov, ktoré majú nahradiť. Jednoduchý fakt, že PHA sú obnoviteľne získavané a biologicky odbúrateľné, nevytvára prirodzený dopyt a "nemôžete ignorovať zákon o  marketingu polymérov," povedal Ravenstijn.

"Vždy, cena a kvalita prichádzajú až na prvom mieste a len vtedy, keď PHA splní požiadavky na cenu/kvalitu, budú zákazníci ochotní ich kúpiť. Až potom sa skutočnosť, že sú biologicky odbúrateľné stane silným a dostatočným argumentom predaja," povedal.

Spracovateľnosť a komercializácia
Okrem toho Ravenstijn spomenul aj niekoľko ďalších otázok, ktoré musia PHA materiály riešiť. Napríklad PHA majú všeobecne nízku hustotu nukleácie a preto pomalú rýchlosť kryštalizácie, čo ich robí menej vhodnými na vstrekovanie, pretože to vedie k dlhým výrobným cyklom.

Ravenstijn ďalej poznamenal, že podľa jeho skúseností trvá viac ako 20 rokov a vyše 1 miliardu dolárov vstupných investícií, aby sa nový polymér stal komerčným úspechom. Počnúc od nuly s novým polymérom a prechádzajúcimi vývojovými štádiami je prijatie zákazníkov a výroba v priemyselnom meradle jednou z najťažších vecí, ktoré treba urobiť, povedal.

PHA 
Priadza spriadaná z PHA vyrobená Mango Materials. 


Potreba aliancií
Práve teraz sa trh PHA ako taký začal postupne formovať vďaka snahám hráčov na tomto trhu. S cieľom znížiť výrobné náklady veľké investície smerujú do vývoja účinných bakteriálnych kmeňov, procesov fermentácie a regenerácie.

Zatiaľ boli  úspechy zaznamenané v laboratóriách a pilotnom meradle, krok smerom k industrializácii a komercializácii je naďalej ťažký. Významnými výnimkami sú talianska spoločnosť Bio-on SpA z Bologne, Danimer Scientific, so sídlom v Bainbridge v Georgia (USA), a spoločnosti Newlight Technologies v Irvine v Kalifornii. Podľa spoluzakladateľa a generálneho riaditeľa spoločnosti Newlight Technologies Marka Herrema strávila ich firma 10 rokov snahou znížiť výrobné náklady. Spoločnosť vyvinula vlastný biokatalyzátor na konverziu ovzdušia a skleníkových plynov, ako je metán a oxid uhličitý, do plastov na báze PHA. Prelom prišiel, keď spoločnosť zistila, že ovládaním katalyzácie sa dá dosiahnuť 500% nárast výkonnosti v porovnaní s predchádzajúcim obdobím.

Po prvýkrát tu bol proces, ktorý by mohol konkurovať cenou, výkonnosťou a udržateľnosťou ropným komoditným plastom.  Spoločnosť Newlight Technologies začala partnerstvo s majiteľmi značiek - Ikea  a Body Shop - s cieľom urýchliť rast trhu, stratégia, ktorú prijali aj ďalší výrobcovia PHA, povedal Ravenstijn.

"Vytváranie silných aliancií v hodnotovom reťazci je jediný spôsob, ako uviesť novú rodinu polymérov na trh," zdôraznil.

Získanie stability
PHA sa môžu pochváliť širokou škálou polymérov, ktoré môžu byť všetky kopolymerizované a blendované, čo znamená, že dizajnový priestor tejto materiálovej triedy je veľmi veľký.

PHA 
Holandský PHARIO projekt s Pezy Group na produkciu PHA púzdra na vizitky 


PHA pomaly začínajú prenikať do rôznych oblastí, medzi ktoré patria obaly, lekárske a poťahovacie materiály, polymérne fólie, textilné a farmaceutické výrobky, ako aj výrobky s vysokým objemom nízkej hodnoty, ako sú kompostové sáčky.

Znalosti v priemysloch v ktorých je potrebná kompaundácia a spracovanie PHA materiálov sú aj naďalej veľmi obmedzené. Autori Cambridge Consultants „white papers“ potvrdzujú komentáre Jana Ravenstijna o ťažkostiach pri spracovávaní týchto materiálov a píšu, že vývoj zložitého procesu, ktorý je potrebný pre výrobu s PHA, obmedzuje súčasné outsourcingy na kontraktovanie výrobcov, ktorí už vyvinuli proces výroby PHA.

Napriek tomu, ako uvádzajú Cambridge Consultants, PHA sú materiály, ktoré môžu stáť za vynaloženie extra úsilia.

  • autor:
  • PNE


Mohlo by vás také zajímat

  • Technologie vstřikování plastů s podporou plynu (GIT)

    Technologie vstřikování plastů s podporou plynu (GIT)

    • 14.03.2019
    • Zpracování plastů

    Oblast vstřikování plastů má k dispozici celou řadou technologií umožňujících dosáhnout požadovaného tvaru a kvality výrobku. Patří sem i metoda vstřikování s podporou plynu (Gas Assisted Injection Moulding / Gas Injection-Technology – GIT), která spočívá v přivedení plynu (dusíku) do jádra...

  • PP KOVANDA: Nové technologie a trendy sušení hygroskopických plastových materiálů

    PP KOVANDA: Nové technologie a trendy sušení hygroskopických plastových materiálů

    • 07.03.2019
    • Zpracování plastů

    Sušení a vysoušení materiálu je nedílnou součástí vedoucí ke kvalitě finálního produktu, tedy výlisku. Pro kvalitní zpracování plastů je třeba zvolit vždy adekvátní vysoušecí sestavu a to ne jen vzhledem k spotřebě daného materiálu, ale je zapotřebí zohlednit také správný princip samotného...

  • Fillamentum pouští do prodeje tisknutelný polyvinylchlorid

    Fillamentum pouští do prodeje tisknutelný polyvinylchlorid

    • 05.03.2019
    • Zpracování plastů

    Fillamentum, česká firma, která na světovém trhu patří ke špičce ve výrobě strun do 3D tiskáren, uvádí do prodeje již dlouho očekávaný filament Vinyl 303. Polyvinylchlorid, na jehož vývoji Fillamentum spolupracovalo s německou značkou NAKAN, byl uveden do prodeje 4. března...

  • Společnost CHODOS CHODOV s.r.o. spustila vzdělávací projekt s názvem Rodinná firma

    Společnost CHODOS CHODOV s.r.o. spustila vzdělávací projekt s názvem Rodinná firma

    • 30.01.2019
    • Zpracování plastů

    Vzhledem k momentální situaci na trhu práce v České republice a ochabující zájem žáků o učňovské a řemeslné obory se společnost CHODOS CHODOV s.r.o. rozhodla, ve spolupráci s vybranými základními a středními školami v regionu, spustit inovativní projekt RODINNÁ FIRMA. Název RODINNÁ FIRMA má své...