با پیشرفت علم شیمی و پلیمر در چندین دهه اخیر مواد پلاستیکی به دلیل استحکام و وزن سبکشان و در عین حال قیمت مناسب آنها جایگزین بتن و فلز شده اند. پلیمرهایی نظیر پلی اتیلن و پلی پروپیلن در صنایع مختلف کاربرد دارد و هر چه بیشتر از این پلیمرها در صنایع مختلف مانند بسته بندی، ساخت قطعات مختلف به کار گرفته شد.
اما متاسفانه به دلیل اینکه آنها قابلیت تجزیه پذیری تا هزاران سال را ندارند در طبیعت می‌ماند و مشکلات محیط زیستی زیادی را سبب میشود. رفته رفته پلیمرهای زیستی نیز کشف شد. که هر چه بیشتر برای به کار گیری آنها در دنیا تحقیقات لازم انجام میشود. بایو پلاستیک‌ها میتواند از پسماند محصولات کشاورزی و یا رشد و کشت میکروارگانیسمها تهیه شود.
یکی از پلیمرهای کاربردی زیستی که از میکروارگانیسمها تهیه میشود پلیمری به نام پلی هیدروکسی آلکانوات یا همان PHA میباشد. در حدود ۳۰۰ نوع باکتری تحت شرایط کاهش عنصر غذایی از جمله نیتروژن، فسفر، گوگرد و … در حضور کربن میتواند PHA را با وزن مولکولی ۲۰۰۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰۰۰ دالتون تولید کند. مقدار سنتز PHA به عوامل مختلف از جمله شرایط رشد باکتری، نوع باکتری، بستر مناسب، منبع کربن مناسب و نسبت بالای کربن به نیتروژن بستگی دارد.
محصول پیشنهادی: پلی لاکتیک اسید
خواص زیست محیطی پلی هیدروکسی آلکانوات
اما مشکل اساسی در تهیه PHA هزینه بالای تولید و خواص فیزیکی و مکانیکی ضعیف آنها است. در صورتی که پلاستیکهای معمول مشتق شده از نفت قیمتی به مراتب پایین‌تر دارد. بنابراین برای بهینه شدن بین خواص زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری و قیمت مناسب با خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب میتوان از موادی در آنها برای کاهش هزینه و افزایش استحکام به کار برد. برای مثال میتوان از محیط کشت ارزان و منابع کربن ارزان نظیر روغن گیاهی، اسید چرب، پسابهایی نظیر آب پنیر و باکتری موجود در آن، پسماند روغن سرخ کردنی، مواد زائد کشاورزی استفاده کرد. روشهای مختلفی برای افزایش تولید PHA و تولید PHA های جدید در آزمایشات مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از چالش‌ها در تولید پلاستیک PHA ضخامت آن است که نسبت به پلیمرهای نفتی بیشتر است که سبب استفاده بیشتر مواد پایه و افزایش هزینه آن میشود.
کاربرد PHA چیست؟
آنها در صنایع مختلف اعم از صنایع بسته بندی، داروسازی، پزشکی، تولید زیست سوخت‌ها کاربرد دارد.
مزایای پلاستیک زیستی PHA
مزایای PHA که نوعی پلاستیک زیستی باکتریایی است به شرح زیر میباشد:
• قابلیت تجزیه بیولوژیکی آنها به CO2 و آب
• ایجاد کمترین خطرات برای محیط زیست
• تولید از منابع قابل تجدید به جای منابع فسیلی
• امکان تولید آنها با استفاده از ضایعات کارخانجات صنایع غذایی و سایر صنایع
• قابلیت فرایندپذیری و کوپلیمر شدن برای افزایش خواص فیزیکی و مکانیکی
• عدم آلودگی محیط زیستی در حین فرایند تولید
• افزایش عمر مفید مواد غذایی بسته بندی شده
• قابلیت تبدیل به کمپوست
با توجه به اینکه این ترموپلاستیک حالت سخت دارد؛ طیف گسترده‌ای از کاربرد از الاستومر تا رزین را در برمیگیرد. این پلیمر زیستی به سفتی پلی آمید ۶ (PA6) و پلی کربنات (PC) است؛ بنابراین با خواص ویژه زیست تخریب پذیری، قابلیت زیستی ۱۰۰ درصد و کاهش گاز گلخانه‌ای تولید آن مهم است.
