E-gazeta: Zastosowania biopolimerówPrzewodnik po zrównoważonym przemyśle tworzyw sztucznych
Autor:
Melanie Ehrhardt (odpowiedzialna) | Tłumaczenie wykonane przez sztuczną inteligencję
8 min Czas czytania
Biopolimery coraz częściej przechodzą z etapu badań do praktyki przemysłowej. Dzięki swoim różnorodnym właściwościom stanowią one zrównoważoną alternatywę dla tradycyjnych tworzyw sztucznych i są już z powodzeniem stosowane w takich dziedzinach, jak opakowania, medycyna, rolnictwo i technika.
(Bild: KI-generiert / Dall-E)
Biotworzywy są postrzegane jako wytyczne dla zrównoważonego przemysłu tworzyw sztucznych, ponieważ mogą przyczynić się do zastąpienia surowców kopalnych i zmniejszenia zużycia ropy naftowej. Wiele biotworzyw wytwarza się z surowców odnawialnych i, w zależności od rodzaju materiału, można je poddać recyklingowi lub ulegają one biodegradacji. Dzięki temu pozwalają oszczędzać zasoby i zmniejszać obciążenie środowiska w określonych zastosowaniach.
Jednocześnie wspierają one rozwój nowych materiałów i innowacyjnych procesów produkcyjnych. Chociaż biotworzywa nie są w stanie całkowicie zastąpić tradycyjnych tworzyw sztucznych, wnoszą one istotny wkład w gospodarkę tworzywami sztucznymi opartą na oszczędzaniu zasobów i zrównoważonym rozwoju.
I choć ich udział w rynku jest wciąż bardzo niewielki w porównaniu z tworzywami sztucznymi na bazie ropy naftowej, coraz więcej zastosowań pokazuje, że przejście na biotworzywa może się opłacać. Przegląd najciekawszych obecnie projektów i produktów przedstawia nowy e-book „PlastXnow: Biopolimery w praktyce” (+).
E-gazeta
Biopolimery: od badań naukowych do praktyki
(Zdjęcie: WIN)
Jaką rolę mogą odegrać bioplastiki w przyszłości
Kongres Biopolimerów 2026: Międzynarodowa platforma poświęcona zrównoważonym tworzywom sztucznym, silnie ukierunkowana na praktyczne zastosowania
Oto laureaci nagrody Biopolymer Innovation Award 2026
Bioplastiki w cenie ropy naftowej
Maszyny bezprętowe usprawniają proces próbkowania biotworzyw
Biotworzywa, zwane również biopolimerami, to tworzywa sztuczne wytwarzane w całości lub częściowo z surowców odnawialnych, takich jak kukurydza, trzcina cukrowa czy skrobia ziemniaczana. Niektóre biotworzywa ulegają biodegradacji, inne natomiast nie.
Różnica: pochodzenia biologicznego a ulegające biodegradacji
Termin „na bazie surowców odnawialnych” oznacza, że tworzywo sztuczne jest w całości lub częściowo wytwarzane z surowców odnawialnych, takich jak kukurydza, trzcina cukrowa lub drewno, a nie z ropy naftowej. Tworzywa sztuczne na bazie surowców odnawialnych nie muszą jednak być biodegradowalne.
Termin „biodegradowalny” oznacza, że tworzywo sztuczne może w określonych warunkach ulec rozkładowi przez mikroorganizmy na wodę, dwutlenek węgla i biomasę. Tworzywa biodegradowalne mogą być wytwarzane zarówno z surowców odnawialnych, jak i z ropy naftowej.
Rozróżnienie: rozwiązania typu „drop-in” a nowe materiały
Rozwiązania typu „drop-in” to tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego, które mają takie same właściwości jak tradycyjne tworzywa sztuczne i mogą być stosowane bez konieczności wprowadzania zmian w istniejących zakładach produkcyjnych. Przykładem jest Bio-PE (polietylen pochodzenia biologicznego).
Nowe materiały to nowo opracowane biotworzywa o specyficznych właściwościach. Różnią się one od tradycyjnych tworzyw sztucznych i często ulegają biodegradacji, na przykład PLA.
Trzy przykłady bioplastików
PLA (kwas polimlekowy)
PLA jest wytwarzany z surowców odnawialnych, takich jak skrobia kukurydziana lub trzcina cukrowa. Tworzywo to ulega biodegradacji w warunkach kompostowania przemysłowego. Jest lekkie, przezroczyste i łatwe w obróbce. Zastosowania PLA często spotyka się w opakowaniach, naczyniach jednorazowych, a także w dziedzinie produkcji addytywnej (druk 3D).
Bio-PE (polietylen pochodzenia biologicznego)
Bio-PE jest wytwarzany z trzciny cukrowej i ma takie same właściwości jak tradycyjny polietylen (PE) pochodzący z ropy naftowej. Jest bardzo wytrzymały, trwały i w pełni nadaje się do recyklingu. Ponieważ jest to tak zwane rozwiązanie typu „drop-in”, można go przetwarzać w istniejących zakładach. Bio-PE znajduje zastosowanie w produkcji butelek, folii, rur i opakowań.
PHA (polihydroksyalkaniany)
PHA jest wytwarzany przez mikroorganizmy z surowców roślinnych. Tworzywo to ulega biodegradacji i może rozkładać się nawet w środowisku naturalnym. Nadaje się szczególnie do zastosowań, w których tworzywo sztuczne mogłoby przedostać się do środowiska. Obszary zastosowań PHA obejmują między innymi opakowania, medycynę oraz rolnictwo.
Stan na dzień: 20.11.2020 r.
Jest dla nas sprawą oczywistą, że w sposób odpowiedzialny obchodzimy się z danymi osobowymi użytkowników. Jeśli gromadzimy dane osobowe, przetwarzamy je zgodnie z obowiązującymi przepisami o ochronie danych. Szczegółowe informacje można znaleźć tutaj: Polityka prywatności.
Zgoda na wykorzystanie danych do celów reklamowych
Wyrażam zgodę na wykorzystywanie przez spółkę Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planck-Str. 7-9, 97082 Würzburg, Niemcy, oraz przez wszystkie spółki z nią powiązane w rozumieniu §§ 15 i nast. niemieckiej ustawy o spółkach akcyjnych AktG (dalej: Vogel Communications Group) mojego adresu e-mail do przesyłania mi newsletterów redakcyjnych. Lista spółek stowarzyszonych znajduje się tutaj.
Treść newslettera obejmuje produkty i usługi wszystkich wyżej wymienionych spółek, w tym na przykład czasopisma branżowe i książki specjalistyczne, wydarzenia i targi branżowe, a także produkty i usługi związane z wydarzeniami, oferty i usługi mediów drukowanych i wirtualnych, takie jak inne newslettery informacyjne, konkursy, kampanie leadowe, badania rynku online i offline, specjalistyczne portale internetowe i oferty e-learningowe. Jeśli pobrany został również mój osobisty numer telefonu, może być on wykorzystany do składania ofert dotyczących wymienionych wyżej produktów i usług wyżej wymienionych spółek oraz do badań rynkowych.
Moja zgoda obejmuje również przetwarzanie mojego adresu e-mail i numeru telefonu w celu porównania danych w celach marketingowych z wybranymi partnerami reklamowymi, takimi jak np. LinkedIn, Google i Meta. W tym celu Vogel Communications Group może przekazać wskazane dane w postaci zahashowanej partnerom reklamowym, a partnerzy ci mogą następnie wykorzystywać je w celu ustalenia, czy posiadam również konto w odpowiednich serwisach tych partnerów reklamowych. Grupa Vogel Communications wykorzystuje tę funkcję do celów retargetingu (upselling, cross-selling i budowanie lojalności klientów), tworzenia tzw. grup odbiorców podobnych (Lookalike Audiences) w celu pozyskiwania nowych klientów oraz jako podstawę do wykluczania odbiorców z bieżących kampanii reklamowych. Więcej informacji można znaleźć w sekcji „Porównanie danych w celach marketingowych” w polityce prywatności.
Jeśli otworzę na stronach internetowych chronione treści umieszczone na portalach Grupy Vogel Communications, w tym jej spółek stowarzyszonych w rozumieniu §§ 15 i nast. niemieckiej ustawy o spółkach akcyjnych AktG, muszę zarejestrować się, podając dodatkowe dane, aby uzyskać dostęp do tych treści. W zamian za bezpłatny dostęp do treści redakcyjnych, moje dane mogą być wykorzystywane zgodnie z niniejszą zgodą do tutaj określonych celów. Nie dotyczy to porównywania danych w celach marketingowych.
Prawo do wycofania zgody
Jestem świadomy(a), że w przyszłości mogę wycofać zgodę w dowolnym momencie. Wycofanie przeze mnie zgody nie ma wpływu na zgodność z prawem przetwarzania, którego dokonano na podstawie mojej zgody do momentu jej wycofania. Aby wycofać zgodę, mogę skorzystać z formularza kontaktowego dostępnego pod adresem https://contact.vogel.de. Jeśli nie chcę już otrzymywać subskrybowanych przeze mnie newsletterów, mogę zrezygnować z subskrypcji naciskając w link znajdujący się na końcu newslettera. Więcej informacji na temat mojego prawa do wycofania zgody, a także konsekwencji wycofania zgody znajduje się tutaj: Polityka prywatności, sekcja Newslettery redakcyjne.
Przegląd: Zastosowania biopolimerów
Bioplastiki mają wiele zastosowań i są już z powodzeniem wykorzystywane w wielu branżach. Należą do nich:
Przemysł opakowaniowy: Opakowania do żywności, folie, butelki i naczynia jednorazowe
Technika medyczna: materiały szewne, implanty, kapsułki i inne produkty medyczne ulegające biodegradacji
Rolnictwo: folie mulczowe, doniczki i powłoki nasion
Przemysł motoryzacyjny: okładziny wnętrza, elementy wykończeniowe i podzespoły wykonane z tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego
Przemysł dóbr konsumpcyjnych: szczoteczki do zębów, zabawki, tekstylia i artykuły gospodarstwa domowego• Druk 3D: Jako filament do druku 3D najczęściej stosuje się PLA
Przykłady z życia: od supermarketu po stok narciarski
Jak biopolimery sprawiają, że sztuczna trawa nie zawiera mikroplastiku
Biopolimery znajdują nowe zastosowania przemysłowe. Projekt NaKura (+) pokazuje, w jaki sposób materiały pochodzenia biologicznego i ulegające biodegradacji po raz pierwszy umożliwiają stworzenie sztucznej trawy wolnej od mikroplastiku. Ta innowacyjna koncepcja materiałowa łączy wysoką wydajność techniczną z przyjaznością dla środowiska, a jednocześnie stanowi odpowiedź na przyszłe wymogi regulacyjne.
Opakowania: ekologiczna siatka dla przemysłu spożywczego
Nowo opracowana siatka ekologiczna (+) po raz pierwszy łączy w sobie właściwości mechaniczne tradycyjnych siatek z tworzyw sztucznych z certyfikowaną kompostowalnością. Ta innowacyjna materiałowa, oparta na skrobi termoplastycznej, może być przetwarzana na istniejących liniach produkcyjnych i otwiera nowe możliwości w zakresie zrównoważonych zastosowań w branży opakowaniowej i rolniczej.
Opakowania: puszka nadająca się do recyklingu, wykonana z bio-PE
Specjalista w dziedzinie opakowań, firma Alpla, oraz producent mikroskładników odżywczych, firma Biogena, opracowali w pełni nadające się do recyklingu rozwiązanie opakowaniowe oparte na odpadach z uprawy trzciny cukrowej. Dzięki zastosowaniu polietylenu pochodzenia biologicznego (Bio-PE) projekt pozwala zaoszczędzić rocznie około 274 ton CO2.
Kosmetyki: Naturalne demakijaż za pomocą jednorazowych płatków złuszczających
Firma CMC Consumer Medical Care GmbH wprowadziła na rynek innowacyjny, przyjazny dla środowiska wacik peelingowy (+), który w całości nie zawiera mikroplastiku. Produkt ten składa się w 100% z czystych włókien bawełnianych w połączeniu z całkowicie biodegradowalnym materiałem złuszczającym. Ponad 50% tego materiału pochodzi z odnawialnych surowców roślinnych.
Sport: wiązania do narciarstwa skiturowe wykonane z bioplastiku
W sekcji technologii wiązań do narciarstwa skiturowego (+) Grupa Lehvoss współpracuje z producentem wiązań Marker oraz firmą Rowa Masterbatch. W tym zakresie wykorzystywane są biopochodne, wzmocnione długimi włóknami szklanymi tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności z serii Luvocom LFT (w szczególności PA410-GF i PA66-LGF). Wynik: lekkie, bezpieczne i oszczędzające zasoby elementy łączące.
Aspekty związane z technologią przetwarzania
Zalety polimerów pochodzenia biologicznego
Polimery pochodzenia biologicznego są wytwarzane w całości lub częściowo z surowców odnawialnych, dzięki czemu pozwalają oszczędzać zasoby kopalne. Mogą one zmniejszać emisję CO₂ w całym cyklu życia. Wiele tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego można poddawać recyklingowi tak samo jak tradycyjne tworzywa sztuczne. Ponadto tak zwane rozwiązania typu „drop-in”, takie jak bio-PE, można przetwarzać bez konieczności wprowadzania zmian w istniejących zakładach produkcyjnych.
Zalety polimerów ulegających biodegradacji
Polimery ulegające biodegradacji mogą być rozkładane przez mikroorganizmy w odpowiednich warunkach. Nadają się one szczególnie do produktów o krótkim cyklu życia, takich jak opakowania czy naczynia jednorazowe. Są one również korzystne w zastosowaniach, w których odzyskanie materiału jest trudne, na przykład w przypadku folii rolniczych do ściółkowania. Dzięki temu mogą one w niektórych obszarach zastosowań przyczynić się do zmniejszenia ilości trwałych odpadów z tworzyw sztucznych.
Formowanie wtryskowe z wykorzystaniem biopolimerów
Wiele bioplastików można przetwarzać na konwencjonalnych wtryskarkach. W szczególności biotworzywa typu „drop-in”, takie jak bio-PE lub bio-PET, można przetwarzać bez konieczności wprowadzania zmian w maszynach.
Również bioplastiki, takie jak PLA czy PHA, można wytwarzać metodą formowania wtryskowego, jednak parametry przetwórcze, takie jak temperatura, suszenie i chłodzenie, należy dostosować do właściwości danego materiału. Dzięki temu w większości przypadków nie jest konieczna nowa maszyna, a jedynie odpowiednie ustawienie istniejącej instalacji.
Ograniczenia mechaniczne
Wiele biotworzyw jest bardziej kruchych niż tradycyjne tworzywa sztuczne i dlatego łatwiej ulegają pęknięciom pod wpływem dużych obciążeń. Niektóre materiały charakteryzują się mniejszą odpornością termiczną i mogą ulegać odkształceniom w wyższych temperaturach. Ponadto niektóre biotworzywy mają mniejszą odporność na uderzenia i szybciej ulegają zużyciu przy dużym obciążeniu. Dlatego nie nadają się one do wszystkich zastosowań technicznych i należy je starannie dobierać w zależności od obszaru zastosowania.
Efektywność ekonomiczna i skalowalność
Biotworzywa są obecnie często droższe od tradycyjnych tworzyw sztucznych, ponieważ koszty produkcji i wielkość produkcji są jeszcze mniejsze. Jednak wraz ze wzrostem popytu i rozbudową zakładów produkcyjnych koszty te mogą spaść.
Wiele tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego, zwłaszcza tzw. rozwiązania typu „drop-in”, można już przetwarzać w istniejących zakładach produkcyjnych, dzięki czemu łatwo je skalować. Niektóre nowe biotworzywa wymagają dostosowanych procesów przetwórczych i znajdują się wciąż na etapie rozbudowy produkcji przemysłowej. Ogólnie rzecz biorąc, opłacalność biotworzyw stale rośnie wraz z postępem technicznym i rosnącym popytem.
Podsumowanie i perspektywy
Biotworzywy stanowią ważne uzupełnienie tradycyjnych tworzyw sztucznych, ponieważ pozwalają ograniczyć zużycie surowców kopalnych i – w zależności od rodzaju materiału – mogą przynosić dodatkowe korzyści dla środowiska. Nadają się one już do wielu zastosowań w przemyśle opakowaniowym, medycznym, rolniczym i motoryzacyjnym.
Niemniej jednak nadal istnieją wyzwania, na przykład związane z kosztami, właściwościami mechanicznymi oraz rozbudową odpowiednich struktur recyklingu i kompostowania. Wraz z postępem badań, rozwojem technicznym i rosnącą wielkością produkcji ich znaczenie będzie w przyszłości nadal rosło. Dlatego też przewiduje się, że biotworzywa wniosą istotny wkład w zrównoważoną przetwórstwo tworzyw sztucznych.
Przejrzystość: Niniejszy tekst został również stworzony przy pomocy sztucznej inteligencji.