لاستیک و پلاستیک

[*mishi* 11920]

دانشمندان آمریکایی توانسته اند به وسیله پوست پرتقال و دی اکسید کربن، یک نوع پلاستیک جدید بسازند. این شیوه در آینده ممکن است جایگزین استفاده از نفت به عنوان ماده اصلی برای تولید مواد پلاستیکی شود.

پژوهشگران دانشگاه کورنل با ترکیب دی اکسید کربن که عمده ترین گاز گلخانه ای است و یک نوع روغن موجود در پوست پرتقال یک پلیمر تازه ساخته اند.

پلاستیک ها یک نوع پلیمر هستند که از ملکول های بلند زنجیره ای با پایه کربنی تشکیل شده است.

لیمونین یک نوع ترکیب کربنی است که 95 درصد روغن موجود در پوست پرتقال را تشکیل می دهد و از آن برای خوشبو کردن مواد پاک کننده استفاده می شود.

جفری کوتس، استاد شیمی در دانشگاه کورنل در ایتاکا در ایالت نیویورک آمریکا و همکارانش از یکی از مشتقات این روغن به نام اکسید لیمونین به عنوان یکی از مصالح تولید پلیمر استفاده کردند.

محققان از یک ملکول کمکی یا کاتالیزور استفاده کردند تا اکسید لیمونین وادار کنند طی فعل و انفعالی شیمیایی با دی اکسید کربن، پلیمر تازه ای به نام کربنات پلی لیمونین تشکیل دهد.

این پلیمر دارای بسیاری از خصوصیات پلی استیرین است که در بسیاری از محصولات پلاستیکی یک بار استفاده می شود.

پروفسور کوتس گفت: تقریبا تمامی پلاستیک های موجود، از پلی استیرین در لباس گرفته تا پلاستیک هایی که برای بسته بندی مواد غذایی و محصولات الکترونیکی استفاده می شود، با استفاده از نفت، به عنوان یک ماده اصلی تشکیل دهنده، ساخته شده است.

ااگر بتوان مصرف نفت را کنار گذاشت و در عوض از منابع فراوان، قابل تجدید و ارزان استفاده کرد، در آن صورت باید درباره آن تحقیق کنیم.

نکته هیجان انگیز در مورد این مطالعه این است که ما با استفاده از منابع کاملا قابل تجدید قادریم پلاستیکی با کیفیت خیلی خوب بسازیم.

تیم آقای کوتس علاقه مند است از دی اکسید کربن نیز به عنوان جایگزینی برای مصالح سازنده پلیمرها استفاده کند.

این گاز را می توان جدا کرده و از آن برای تولید پلاستیک هایی مانند اکسید پلی لیمونین استفاده کرد.

دی اکسید کربن عمده ترین گاز گلخانه ای است که در اثر سوزاندن سوخت های فسیلی و قطع درختان جنگل ها در هوا متصاعد می شود.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[محمــد 4415]

اندازه گيري نفوذپذيري گاز

 

تعيين نفوذپذيري بخار آب

با توجه به اثر انحلال پذيري گازها و بخارهاي محيط بر افت خواص مکانيکي پلاستيک هاي بسته بندي و نيز افت ترکيبات فرار غذا نظير طعم دهنده ها يا گازها (CO2) به همراه انتقال احتمالي ترکيبات نامطبوع محيطي به ماده بسته بندي شده، اهميت اندازه گيري مقدار نفوذپذيري بيش از پيش مشخص مي شود. از اين رو، در اغلب موارد نفوذپذيري کم نسبت به گازها مزيت بزرگي در حفظ کيفيت ماده غذايي به شمار مي رود که با عنوان کلي خواص بازداري پلاستيک طبقه بندي مي شود.

 

 

اصول کار

نفوذپذيري گازي عبارت از جريان يک نواختي از يک گاز است که از روي نمونه پلاستيکي که به شکل فيلم، ورق، لايه دار و پلاستيک پوشش داده شده با کاغذ يا فويل آلومينيوم است، عبور داده مي شود. نفوذپذيري گاز معمولا براي گازهايي مانند اکسيژن، ازت و دي اکسيد کربن موجود در مواد غذايي و دارويي است. نفوذپذيري به حفظ رنگ، طعم و بوي محصولات غذايي کمک مي کند. بعضي از مواد غذايي نياز به تنفس با اکسيژن دارند و در بعضي عکس اين حالت است. براي مثال، قهوه نياز به بسته بندي با خاصيت نفوذپذيري بسيار کم در برابر اکسيژن دارد تا قهوه طعم خود را حفظ کند. بدين ترتيب، نفوذپذيري گاز در کاربردهاي بسته بندي در اتمسفر کنترل شده نياز است. با اندازه گيري نفوذپذيري مي توان سرعت انتقال گاز، نفوذپذيري گاز و نفوذپذيري (اگر نمونه يکنواخت باشد) را به دست آورد. روش کار به دو حالت مونومتري و حجم سنجي است. اندازه گيري نفوذپذيري اکسيژن بر اساس روش فشار يکسان در 25 درجه سانتي گراد انجام مي گيرد. نمونه ها پيش از اندازه گيري به مدت 3 روز در رطوبت نسبي 50 درصد نگهداري مي شوند. در شکل 1 نفوذپذيري گاز از درون يک فيلم پلاستيکي و نمونه اي از يک دستگاه ساده اندازه گيري نفوذپذيري نشان داده شده است.

 

شکل1- نمايي از نفوذپذيري گازي در دو فاز و دستگاه اندازه گيري نفوذپذيري

 

طرز کار با دستگاه نفوذپذيري گازي

1- نمونه آزمايش را در اتاقک آزمون طوري قرار دهيد که فضاي آن را به دو قسمت تقسيم کند. يک طرف نمونه در معرض گاز نيتروژن قرار گيرد، در حالي که طرف ديگر در معرض گاز اکسيژن قرار داشته باشد.(شکل2)

شکل2- نمايي از دستگاه اندازه گيري نفوذپذيري اکسيژن

اگر چه فشار دو طرف يکسان است ولي اختلاف فشار جزيي اکسيژن بين دو طرف باعث انتقال آن به طرف ديگر مي شود و گاز نيتروژن حامل آن را به حسگر تحويل مي دهد.

2- آزمايش زماني کامل مي شود که غلظت گاز اکسيژن در طرف حاوي گاز نيتروژن به مقدار ثابت برسد.

 

محاسبات

1- سرعت انتقال اکسيژن (O2TR) بر اساس مقادير اکسيژن معين شده به وسيله حس گر دستگاه معين مي شود.

2- با تقسيم آن بر اختلاف فشار اکسيژن در دو طرف فيلم و ضخامت متوسط فيلم نفوذپذيري محاسبه مي شود:

P=(Q/t.A)*X/ΔP

در اين معادله، P نفوذپذيري اکسيژن، Q مقادير اکسيژن در بخش حاوي گاز نيتروژن، X ضخامت فيلم، A سطح نفوذ، t زمان نفوذ و ΔP اختلاف فشار جزيي گاز نفوذکننده در عرض فيلم است.

 

اندازه گيري نفوذپذيري بخار آب

اصول کار

نفوذپذيري بخار آب، عبارت از مقاومت يک ماده در برابر نفوذ بخار آب است. نفوذپذيري بخار آب در فيلم پلاستيکي با قابليت آنها در تازه نگه داشتن محصولات غذايي، جلوگيري از جبس رطوبت متصاعد شده از محصولات مرطوب يا جلوگيري از کپک زدن محصولات خشک مرتبط است. براي تعيين مقدار نفوذپذيري بخار آب به وسيله فيلم پلاستيکي دو روش کار وجود دارد(روش استاندارد ASTM و روش استاندارد USP-25).

 

روش کار در استاندارد ASTM E96-95

براي اندازه گيري نفوذپذيري در برابر بخار آب با استفاده از دستگاه نفوذپذيري بخار آب، ابتدا در اتاقک پاييني دستگاه آب مقطر و در اتاقک بالايي حس گر براي کنترل دما و رطوبت نسبي (23 درجه سانتي گراد و 15 درصد RH) قرار مي گيرد. نمونه هاي فيلم پلاستيکي بين دو اتاقک قرار داده مي شود. جريان هوا با سرعت تقريبي 750 ميلي ليتر بر دقيقه از فيلم گذرانده مي شود. سيليکاژل به عنوان جاذب براي جذب رطوبت موجود در هوا استفاده مي شود. وزن سلول حاوي سيليکاژل طي يک روز به فواصل زماني 2 ساعت اندازه گيري مي شود تا ميزان بخار آب عبور کرده از فيلم معين شود. 5 تکرار براي هر فيلم انجام مي گيرد. منحني وزن بخار آب بر حسب زمان رسم مي شود. از شيب اين منحني تقسيم بر مساحت موثر فيلم، سرعت انتقال آب (WVTR) به دست مي آيد.

(Perm=WVTR(L AΔR

در اين معادله، Perm ثابت نفوذپذيري، L ضخامت فيلم، A مساحت فيلم و P فشار تدريجي بخار آب است. براي محاسبه نفوذپذيري بخار آب مي توان از معادلات زير استفاده کرد:

 

با ضرب کردن ضخامت فيلم و تقسيم بر اختلاف فشار بين سطح داخلي و خارجي نفوذپذيري نسبت به بخار آب به دست آيد:

 

که در آن افزايش وزن سيليکاژل، X ضخامت فيلم بر حسب ميلي متر، A مساحت بخش در معرض قرار گرفته فيلم(متر مربع)، زمان در معرض قرار گرفتن (h) و اختلاف فشار جزيي بين سطح داخلي و خارجي فيلم (kPa) است.

شکل 4 طرز آماده سازي سلول اندازه گيري انتقال بخار آب از يک فيلم پلاستيکي را نشان مي دهد.

شکل4- سلول انتقال بخار آب براي فيلم ها:(الف) قرار دادن فيلم روي سلول، (ب) وزن کردن سلول و (ج) قرار دادن سلول داخل دسيکاتور

 

روش کار در اسناندارد USP-25

مواد و وسايل: کلريد سديم خالص، کلريد کلسيم خشک، آب مقطر خالص، ظروف مخصوص اندازه گيري (ويال)، دسيکاتور، چراغ گاز، بالن ژوژه 100 ميلي ليتري، تراوزي تجزيه اي، آون.

روش کار

1- ابتدا 10 عدد از ظروف يا بسته بندي هاي مربوط به نمونه را برداشته و درون هر کدام مقدار 400 گرم کلريد کلسيم خشک (انيدر) با مش 4-8 بريزيد که قبلا براي مدت يک ساعت داخل آون در دماي 110 درجه سانتي گراد نگه داري شده است. سپس، درب آنها را کاملا درزبندي کرده و توزين کنيد. براي اين کار مي توان از لايه پلي اتيلني که پوششي از فويل آلومينيومي دارد استفاده کرد و با گرما کاملا درب پوش ظروف را محکم کرد.

2- 10 عدد لوله خشک ديگر که داخل آنها خالي است، به عنوان بسته هاي کنترل انتخاب و درب آنها را نيز به همان شيوه کاملا درزبندي کنيد.

3- 35 ميلي گرم سديم را در بالن ژوژه 100 ميلي ليتري ريخته و با آب مقطر به جم برسانيد.

4- محلول مزبور را داخل دسيکاتوري که قبلا عاري از سيليکاژل است، ريخته و ظروف درزبندي شده نمونه هاي آزمايش و کنترل را (در مجموع 20 عدد) پس از توزين دقيق داخل دسيکاتور قرار دهيد.

5- شرايط را طوري تنظيم کنيد که دما بين 21 تا 25 درجه سانتي گراد و رطوبت بين 72 تا 78 درصد باشد.

6- پس از گذشت 24 ساعت از شرايط دهي، نمونه ها را از دسيکاتور بيرون آورده و اجازه دهيد در شرايط محيط براي مدت 45 دقيقه به تعادل برسند.

7- وزن بسته کنترل را به عنوان واحد ثبت کنيد و دوباره نمونه ها را داخل دسيکاتور در همان شرايط قرار دهيد.

8- پس از مدت يک هفته نمونه ها را از دسيکاتور خارج کنيد و پس از توزين مقادير را ياداشت کنيد.

 

محاسبات

ميانگين سرعت نفوذ بخار آب بر حسب mg/day از معادله زير محاسبه مي شود:

(1/N)[(Wf-Wi)-(Cf-Ci)]

که در آن N تعداد روزهاي تکرار آزمايش پس از گذشت 24 ساعت اوليه،(Wf-Wi) اختلاف وزن اوليه و نهايي هر لوله آزمايش برحسب mg و Cf-Ci)) اختلاف وزن هاي ميانگين اوليه و نهايي لوله هاي کنترل براي فيلم پلاستيکي برحسب mg است. مقدار نفوذپذيري رطوبت نبايد در هيچ يک از بسته ها از 30 ميلي گرم در روز- ليتر و در فيلم نبايد از 25 ميلي گرم در روز- ليتر تجاوز کند.

 

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[*mishi* 11920]

دسته‌اي از مواد پليمري كه در حال حاضر مورد توجه ويژه‌اي قرار گرفته‌اند به ترموپلاستيكالاستومرها( tpe ) معروف هستند كه اين مواد را مي‌توان حد واسط پلاستيك‌ها و لاستيك‌ها در نظر گرفت. متن زير ديدگاههاي مهندس فرخزاد، كارشناس شركت گسترش مواد پيشرفته (وابسته به سازمان گسترش و نوسازي صنايع) در مورد اين مواد است:

مواد پليمري به دو دستة اصلي گرمانرم و گرماسخت تقسيم‌بندي مي‌شوند. پلاستيك‌ها يا مواد گرمانرم موادي هستند كه با حرارت دادن ذوب شده و سپس فرايند شكل‌دهي روي آنها صورت مي‌گيرد. اين دسته از پليمرها را مي‌توان مجدداً بازيابي و ضايعات آنها را مجدداً فرايند نمود. از سوي ديگر لاستيك‌ها دسته‌اي از مواد پليمري هستند كه ابتدا فرايند شكل‌دهي و سپس پخت بر روي آنها صورت مي‌گيرد، ولي پس از پخت قابليت شكلدهي مجدد را ندارند.

 

در كنار اين دو دستة اصلي از پليمرها، دستة سومي تحت عنوان ترموپلاستيكالاستومرها (tpe) نيز وجود دارند كه خواصي مشابه لاستيك‌هاي گرماسخت دارند ولي مانند پلاستيك‌هاي گرمانرم، فرايند شده و ضايعات آنها قابل بازيابي است.

 

تقسيم‌بندي ترموپلاستيكالاستومرها (tpe)

ترموپلاستيكالاستومرها دستهاي از مواد هستند كه بعد از سال 1950 تجاري و به بازار عرضه شدهاند و هماكنون نيز، روز به روز در حال گسترش هستند. اين مواد با توجه به تاريخچة توليدشان به 5 دستة كلي تقسيم‌بندي ميشوند:

 

1- ترموپلاستيكالاستومرهاي پلييورتاني

 

2- ترموپلاستيك­الاستومرهاي پلي‌آميدي

 

3- كوپلي‌مرهاي بلوكي استايرني

 

4- كوپلي‌استرها

 

5- آلياژهاي الاستومري

 

كه از اين ميان آلياژهاي الاستومري و ترموپلاستيكالاستومرهاي پلي‌آميدي، گروههايي از اين مواد هستند كه در دهههاي اخير تجاري و به بازار عرضه شده‌اند.

 

مزايا و معايب اين مواد

به طور كلي ترموپلاستيكالاستومرها كه در برخي موارد به عنوان جايگزيني براي لاستيك‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند، داراي مزايا و معايبي نسبت به اين گروه از مواد هستند. از جمله مزاياي ترموپلاستيك­الاستومرها نسبت به لاستيك‌ها را مي‌توان به اين صورت بيان نمود:

 

1- فرايند توليد ساده‌تري دارند و زمان فرايند آنها نسبت به لاستيك‌ها كمتر است.

 

2- توليد اين دسته از مواد قابليت اتوماسيون دارد و كنترل كيفيت دقيقتري را ميتوان روي آنها اعمال نمود.

 

3- توليد اين محصولات نسبت به لاستيك‌ها نياز به آميزه‌سازي كمي دارد.

 

4- ضايعات اين مواد بر خلاف لاستيك‌ها قابليت بازيابي دارند.

 

5- ميزان انرژي لازم جهت توليد اين محصولات نسبت به لاستيكها كمتر است.

 

6- اين مواد داراي چگالي كمتري هستند.

 

7- ميتوان از روشهاي جديد ساخت مثل جوشكاري و قالب‌گيري بادي براي توليد اين مواد استفاده نمود.

 

8- اين محصولات نسبت به لاستيك‌ها داراي مواد اوليه ارزانتري هستند.

 

در كنار مزاياي ذكر شده براي ترموپلاستيكالاستومرها در مقايسه با لاستيك‌ها، معايبي را نيز براي اين دسته از مواد قايل ميشوند:

 

1- تكنولوژي توليد اين مواد جديد است و نياز به سرمايه‌گذاري اوليه بيشتري دارد.

 

2- اين مواد مانند پلاستيك‌ها بايد قبل از مصرف گازگيري و خشك شوند و دماي كاركرد آنها نبايد از يك حد مشخصي فراتر رود.

 

3- اقتصادي بودن سرمايهگذاري جهت توليد اين محصولات منوط به تيراژ بالاي توليد آنهاست.

 

4- ترموپلاستيك‌ الاستومرها عموماً داراي سختي زيادي هستند كه اين امر كاربرد آنها را در دماهاي پايين محدود مي‌كند.

كاربردها و روشهاي توليد

اين مواد كاربردهاي بسيار متنوعي دارند كه روز به روز نيز گسترش پيدا مي‌كنند. بخش عمده‌اي از مصرف اين مواد در صنعت خودرو است به گونه‌اي كه در حال حاضر، تزئينات داخلي و خارجي خودروها، سپرها، ضربه‌گيرها و قطعات ديگر لاستيكي مورد استفاده در خودرو توسط اين مواد جايگزين شده‌اند. از كاربردهاي ديگر اين مواد مي‌توان به چسب‌ها، واشرها، دزدگيرها، پوشش‌ها، عايق‌هاي صوتي، پوشش‌هاي سيم و كابل، وسايل ورزشي، وسايل پزشكي، هوا و فضا و كاربردهاي كشاورزي اشاره نمود.

 

توليد اين مواد، انواع روشهاي قالبگيري از جمله قالبگيري تزريقي، قالبگيري بادي، ترموفرمينگ، اكستروژن و غيره را در برمي‌گيرد. قالبهاي طراحي‌شده براي اين مواد از نظر جنس، مشابه قالب‌هاي توليد پلاستيك هستند و در مقايسه با قالبهاي طراحي‌شده براي لاستيك‌ها، با توجه به نوع فرايند قالب‌سازي گرانتر هستند.

 

ملاحظات جهاني

در دنياي كنوني جهت انتخاب و كاربرد يك ماده بايد عوامل متعددي را در نظر گرفت كه بعضي از آنها بسيار مهم و ضروري هستند. در رابطه با ترموپلاستيكالاستومرها نيز ملاحظاتي وجود دارد كه با در نظر گرفتن اين ملاحظات، اين مواد مي‌توانند در بسياري از موارد جايگزين لاستيك‌ها شوند. بعضي از اين ملاحظات و عوامل رويكرد به اين مواد را مي‌توان به اين صورت بيان نمود:

 

1- امروزه ملاحظات زيست‌محيطي از اهميت بسيار زيادي برخوردار است و توليدكنندگان موظف به رعايت استانداردهاي زيست‌محيطي در حين توليد و پس از آن هستند كه در مورد اين مواد مشكلات زيست‌محيطي اندك است.

 

2- كاهش مصرف انرژي در حين توليد بسيار حايز اهميت است؛ اين موضوع مدتي است در كشور ما نيز مطرح و پيگيري مي‌شود. جهت توليد ترموپلاستيكالاستومرها در مقايسه با لاستيك‌ها به دليل حذف فرايند پخت، مصرف انرژي به ميزان قابل توجهي كاهش مييابد.

 

3- نيازهاي بازار جهاني به مواد استاندارد شده هر روز بيشتر مي‌شود؛ به اين صورت كه استاندارد كردن اين مواد بسيار آسانتر از لاستيك‌ها است و اين امر به اين علت است كه لاستيك‌ها آميزه‌اي از چندين ماده مختلف هستند و مي‌توانند تركيبات بسيار متنوعي داشته باشند.

 

4- ترموپلاستيك‌الاستومرها نسبت به قطعات لاستيكي كيفيت بالاتري دارند كه اين به علت كنترل كيفيت دقيقتر و بازرسي‌هاي ويژهاي است كه در حين توليد بر روي اين مواد صورت ميگيرد.

 

بررسي بازار داخلي

نرخ رشد جهاني بازار ترموپلاستيكالاستومرها در حدود 8 الي 10 درصد در سال پيش‌بيني شده است در حالي كه اين رشد براي پلاستيك‌ها 1 الي 3 درصد و براي لاستيك‌ها بازاري با نرخ رشد 0 الي 2 درصد در سال وجود دارد كه اين نشان‌دهندة بازار رو به رشد توليد و مصرف اين مواد است.

 

همچنين پيش‌بيني‌هايي براي بازار ايران نيز صورت گرفته است به طوريكه با بررسيهاي به عمل آمده پيشبيني ميشود: قطعات چقرمه‌شده حداقل 3000 تن، عايقهاي epdm حداقل 5000 تن و قيرپليمرها حداقل 5000 تن در سال در داخل كشور مصرف ميشوند كه بزرگترين بازار مصرف اين مواد در كشور مربوط به صنايع خودروسازي است؛ هم‌اكنون، اين صنعت بخشي از نيازهاي خود را در اين زمينه از خارج كشور تأمين مي‌كند.

 

در كشور ما مزاياي زيادي وجود دارد كه اين امر باعث رقابتي بودن قيمت محصول توليد شده در داخل كشور مي‌شود كه از جمله اين مزيت‌ها مي‌توان به ارزان بودن نيروي انساني و انرژي و همچنين هزينه­هاي پايين قالب‌سازي در كشور اشاره نمود؛ ضمن اينكه بازار مناسب داخلي و كشورهاي منطقه نيز مي‌تواند بسيار تأثيرگذار باشد.

 

از نظر قيمت تمام‌شدة اين محصولات نيز پيش‌بيني مي‌شود قيمت تمام شده محصولات داخلي حدود 10 تا 20 درصد ارزانتر از مشابه خارجي باشد.

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[*mishi* 11920]

محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی طیفی از ژل‌های الاستیک نرم را تهیه کرده‌اند که در معرض اشعه ماورای بنفش، تغییر رنگ می‌دهند. زمانی که نور UV حذف شود یا ماده گرم شود این تغییر رنگ از بین می‌رود.

ژل با یک نوع ترکیب فوتوکرومیک

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

به نام اسپیروپیران

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

آغشته شده است. این مواد زمانی که در معرض نور UV قرار گیرند تغییر رنگ می‌دهند، و رنگ آنها بسته به محیط شیمیایی اطراف ماده تغییر می‌کند.

پژوهشگران این ژل را از یک ماده سیلیکون منعطف ساخته اند، که می‌تواند به صورت شیمیایی اصلاح شود تا ترکیبات شیمیایی مختلف در ساختار آن قرار گیرد. این امکان تغییر ساختار شیمیایی ماده اجازه می‌دهد تا محققان نحوه تغییر رنگ ماده در معرض نور UV را تنظیم کنند.

دکتر گنزر، پروفسور مهندسی شیمی و بیومولکولی توضیح می‌دهد: “به عنوان مثال، اگر شما بخواهید ماده در معرض نور UV به رنگ زرد درآید، بایستی کربوکسیلیک اسید را در ساختار ژل قرار داد. برای رنگ ارغنی، شما باید از هیدروکسیل استفاده کنید. و چنانچه از هر دو این گروه‌ها استفاده شود، رنگ نارنجی بدست می‌آورید.”

ترکیبات فوتوکرومیک جدید نیستند، اما این اولین بار است که آنها در داخل یک ماده الاستیک، بدون خدشه در خاصیت ارتجاعی آن گنجانیده شده است.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

بالا: تغییر ساختار ماده فوتوکرومیک در اثر تابش UV. پایین: با تابش UV ماده از حالت بی رنگ (چپ) به رنگ ارغوانی (راست) در می آید. الگوهای ستاره ای شکل نیز مشخص است.

محققان همچنین توانستند با استفاده از قالب تنها ساختار بخش هایی از ماده را تغییر دهند و الگوهایی را در آن ایجاد کنند. به عنوان مثال، استفاده از هیدروکسیل تنها در اطراف یک قالب ستاره شکل منجر به تشکیل یک ستاره زرد رنگ در معرض نور UV می‌گردد.

هنوز کاربرد خاصی برای این مواد پیشنهاد نشده است. اما با توجه به ویژگی‌های این ماده، از قبیل انعطاف پذیری، تغییر رنگ درمقابل نور UV ، بازگشت به رنگ اصلی با حذف نور، و امکان ایجاد الگو، مطمئنا کاربردهایی برای این ماده یافت خواهد شد.

نتایج این تحقیقات در مجله

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

به چاپ رسیده است.

[*mishi* 11920]

تعيين ضريب اصطکاک لاستيک با سطوح ديگر از عوامل کليدي در مطالعه برهم کنش قطعات لاستيکي با سطوح ناهموار (در ابعاد ميکرومتر تا ميلي متر) مانند برهم کنش لاستيک-جاده است. ضريب اصطکاک آميزه هاي لاستيکي با عواملي همچون خواص گرانوکشساني آميزه، خواص ناهمواري سطح و عوامل فرايندي مانند فشار اسمي و سرعت لغزش در ارتباط است. به دليل نياز مبرم به اندازه گيري ضريب اصطکاک لاستيک روي سطوح مختلف و تعيين اثر عوامل ذکر شده، دستگاهي طراحي و ساخته شد که قابليت تغيير پيوسته فشار اسمي و سرعت لغزش را دارد. آميزه رويه تاير سواري، به عنوان يکي از پرکاربردترين آميزه ها در بحث اصطکاک و سايش لاستيک، براي ارزيابي دستگاه مورد نظر انتخاب شد. محدوده خواص گرانوکشساني اين آميزه با تغيير ترکيب درصد لاستيک هاي استيرن-بوتادي ان (SBR)و بوتادي ان (BR)معين شد. همچنين، اثر ناهمواري سطوح با انتخاب کاغذهاي سيليکون کاربيد با زبري متفاوت بررسي شد. بررسي هاي آماري نشان داد، دستگاه اندازه گيري ضريب اصطکاک دقت زيادي دارد و بررسي اثر اين عوامل را بر ضريب اصطکاک لاستيک ميسر مي سازد. افزايش فشار اسمي و سرعت لغزش به ترتيب باعث کاهش و عبور از بيشينه در ضريب اصطکاک شد. در ضمن، ضريب اتلاف آميزه و عدم تقارن توزيع ناهمواري سطح بيشترين اثر را بر تغييرات ضريب اصطکاک لاستيک دارد.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

[mim-shimi 25686]

امیر اسلامیان فخر

Eslamianfakhr@gmail.com

Michael Stephensمدیر فنی شرکت Environmental Symphony انگلستان، به پتانسیل پلاستیکهای اُکسازیست‌تخریب‌پذیر نگاهی انداخته است و نقش این محصولات را در مبحث سازگاری پلاستیک‌ها با محیط‌زیست بررسی نموده است.

در سال 2011 یکی از روندهای محیط‌زیستی که توجه گسترده‌ای را به خود جلب نمود، استفاده از فناوری پلاستیکهای اُکسازیست‌تخریب‌پذیر در جهان به عنوان راه‌حلی برای تجمع پسماندهای پلاستیکی در طبیعت است. این موضوع در امارات متحده عربی و مراکش تبدیل به الزام شده است و برخی کشورهای دیگر نیز در آینده به این سمت خواهند رفت.

سوپرمارکت‌ها، نانوایی‌ها و دیگر مصرف‌کنندگان در حال انطباق با این فناوری هستند تا به گونه‌ای اهمیت محیط‌زیست را در برنامه‌های خود نشان دهند و تولیدکنندگان محصولات پلاستیکی نیز این فناوری را به عنوان یک راه‌حل ارزان می‌شناسند که با آن می‌توانند پاسخگوی انتقادات کسانی باشند که می‌گویند محصولات آنها سال‌ها و دهه‌ها در گوشه‌ای از طبیعت باقی می‌مانند و یا در جایی روی آب‌ها غوطه‌ور می‌شوند.

افزودنی‌هایی مانند افزودنی شرکت Symphony Environmental با لوگو و نشان تجاری d2w می‌تواند وسیله‌ای برای کنترل طول عمر پلاستیکهای معمولی باشد و آنها را تبدیل به محصولاتی اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر نماید. افزودنی d2w همان فناوری پلاستیکهایی با طول عمر کوتاه است که جهت کاربرد در پلاستیکهای معمولی و غالباً پلاستیکهای مورد استفاده در صنایع بسته‌بندی طراحی شده است. اگر همه پلاستیک‌ها با افزودنیd2w تولید شده بودند دیگر الان مشکل انباشتگی توده‌های زباله در اقیانوس آرام وجود نداشت. شرکت Symphony Environmental در حال حاضر تأمین‌کننده افزودنی d2w در 92 کشور دنیا از طریق 67 توزیع‌کننده است.

 

افزودنی d2w چگونه کار می‌کند؟

حضور d2wدر محصول باعث می‌شود که پلاستیک معمولی پس از پایان عمر مفیدش در یک فرآیند هوازی و در حضور اُکسیژن تبدیل به ماده‌ای شود که دارای ساختار مولکولی متفاوت است. این محصولات که اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر نامیده می‌شوند نیاز ندارند برخلاف مواد قابل تبدیل به کامپوست، در محیط‌هایی مرطوب و فعال از نظر میکروبی قرار گیرند تا تخریب آنها اتفاق افتد. طول عمر محصولات اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر با تقریب خوبی قابل پیش‌بینی است و در هنگام تولید می‌توان آن را تنظیم نمود.

با لحاظ نمودن مزایای این محصولات، اگر آنها به عنوان پسماند دور انداخته ‌شوند دوره زمانی لازم برای تکمیل تخریب‌زیستی دوره زمانی مهمی به شمار نمی‌آید. فاز تخریب‌زیستی همزمان و یا پس از فرآیند تخریب هوازی اتفاق می‌افتد. در انتهای فرآیند تخریب هوازی، محصول اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر تبدیل به ذرات بسیار ریزی می‌شود که دیگر پلاستیک نیست و این ذرات برخلاف پلاستیک اولیه، آب‌دوست بوده و زیست‌تخریب‌پذیر هستند. باید در نظر داشت که پس از فرآیند تخریب هوازی، دیگر این ذرات در طبیعت دیده نمی‌شوند و عملاً نمی‌توانند خطری برای حیات‌وحش به شمار آیند و یا در محلهای عبور آب‌ها ممانعت ایجاد کنند.

 

یک کیسه پلاستیکی اُکسازیست‌تخریب‌پذیر همراه با افزودنی d2w با تبدیل به ذرات کوچک شروع به تخریب می‌نماید و این فرآیند آنقدر پیش می رود که ابتدا این ذرات محو شده و در نهایت جذب طبیعت می‌گردند.

تخریب هوازی محصول اُکسازیست‌تخریب‌پذیر می‌تواند در مدت چند ماه بسته به میزان گرما، نور فرابنفش و تنش رخ دهد و تغییر این زمان در مورد محصولات اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر با افزودنی d2w با تغییر گرید قابل انجام است. از طرفی چون در انتهای فاز تخریب هوازی دیگر ذرات باقیمانده قابل مشاهده نیستند زمان تخریب زیستی آنها دارای اهمیت زیادی نیست و ذرات باقیمانده مانند شاخ و برگ درختان هستند که قطعاً زیست‌تخریب‌پذیرند و جالب است که عموماً این شاخ و برگها برای تخریب زیستی نیاز به زمان بیشتری نسبت به ذرات حاصل از تخریب هوازی محصولات اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر دارند.

افزودنی d2w توسط مؤسسات و مراکز پژوهشی معتبر و مستقل تست شده است و تأیید شده است که آلاینده محیط‌زیست نمی باشد و هیچ‌گاه در آن از فلزات سنگین استفاده نشده است. این افزودنی اگر وارد آبهای زیرزمینی گردد و یا توسط حیوانات وحشی و موجودات آبزی و دریایی بلعیده شود هیچ نوع ضرری برای آنها ندارد و فلزات موجود در این افزودنی‌ها از جنس همان عناصر اساسی هستند که برای حیات زندگی حیوانات و گیاهان ضروری می‌باشند.

 

دو نوع مختلف پلاستیکهای زیست‌تخریب‌پذیر

پلاستیکهای زیست‌تخریب‌پذیر دو دسته اصلی هستند که عبارتند از: پلاستیک‌های اُکسازیست‌تخریب‌پذیر(پلاستیک معمولی همراه با افزودنی d2w) و پلاستیکهای مشتق از منابع طبیعی(پلاستیکهای گیاهی و یا پلاستیکهای قابل تبدیل به کامپوست)

پلاستیکهای گیاهی همانند دیگر مشتقات محصولات کشاورزی از منابع آبی و خاکی استفاده می‌کنند و در فرآیند تولید آنها از سوختهای فسیلی استفاده می‌شود. این محصولات سنگین‌تر و گران‌تر از پلاستیکهای اُکسازیست‌تخریب‌پذیر هستند و در محل‌هایی غیر از محلهای تبدیل به کامپوست، به سادگی تخریب زیستی نمی‌گردند. این محصولات در محلهای دفن، متان آزاد می‌کنند(برخلاف محصولات اُکسازیست‌تخریب‌پذیر) و در صورت ورود به چرخه بازیافت با دیگر پلاستیکها، به آن آسیب می‌زنند.

در سال 2011 توسط دولت انگلستان یک پژوهش در مورد ارزیابی عمر مفید(Life Cycle Assessment و یا LCA) محصولات پلاستیکی اُکسازیست‌تخریب‌پذیر، پلاستیکهای معمولی و گیاهی انجام شده که در آن دیده می‌شود که پلاستیکهای معمولی و اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر دارای LCA بهتری نسبت به پلاستیکهای گیاهی می‌باشند. در سال 2012 نیز همین مقایسه LCA در مورد محصولات پلاستیکی معمولی، اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر و گیاهی انجام شد و نتایج آن نشان داد که پلاستیکهای اُکسازیست‌تخریب‌پذیر از نظر محیط‌زیستی برتر از پلاستیکهای معمولی و پلاستیکهای گیاهی هستند. پلاستیکهای گیاهی در 11 پارامتر کلی بررسی‌شده محیط‌زیستی(مانند میزان تأثیر روی گرمایش زمین، میزان تأثیر روی انباشت زباله‌ها و ...) در مقایسه با دو نوع دیگر، بیشترین اثرات مخرب را روی طبیعت از خود بر جای می‌گذارند.

 

آیا محصولات اُکسا‌زیست‌تخریب پذیر محصولاتی برای آینده هستند؟!

به دلایل فوق شرکت Symphony باور دارد که پلاستیکهای اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر تبدیل به یک راه‌حل قابل قبول برای محصولات پلاستیکی گردیده است. پلاستیکهای اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر(پلاستیکهای معمولی همراه با افزودنی بهبود تخریب) از یکی از محصولات جانبی استخراج نفت به نام نفتا تولید می‌شوند. پس از استخراج نفت در گذشته، نفتا با سوختن به عنوان یک ماده آلاینده وارد هوا می‌گردید. اما امروزه پلاستیکها از آن تولید می‌شوند. بنابراین پلاستیک‌های اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر از نفتی تولید می‌شوند که به دلیل نیاز به سوختهای فسیلی همواره باید استخراج شود و هیچ نفت اضافی فقط برای تولید آنها استخراج نمی‌شود.

 

طول عمر قابل کنترل

پلاستیک اُکسازیست‌تخریب‌پذیر نوعی پلاستیک با طول عمر محدود است که این طول عمر در هنگام تولید قابل تنظیم است. در شرایط هوازی پس از پایان عمر مفید تخریب محصول به صورت خودکار آغاز می‌شود و در انتها هیچ ذره‌ای از آن باقی نمی‌ماند. این اتفاق می‌تواند هم در محیط‌های خاکی و هم در محیط‌های آبی صورت گیرد. گرچه نور خورشید و گرما فرآیند تخریب این محصولات را تسریع می‌کنند اما این محصولات برای تخریب لزوماً نیاز به نور خورشید و گرما ندارند. آنچه که این محصولات قطعاً برای فرآیند تخریب نیاز دارند، فقط و فقط اکسیژن است.

قابلیت تنظیم عمر مفید برای این دسته از محصولات یک مزیت مهم زیست‌محیطی است و باعث شده است که آنها بهترین راه حل محیط‌زیستی برای تجمع توده‌های عظیم پلاستیکی باشد که در طبیعت رها می‌شوند و موجب ‌شود تا این توده‌ها تا حدی که هیچ ماده‌ای برای جمع‌کردن وجود نداشته باشد تخریب گردند و در نهایت به طبیعت بازگردند.

اگرچه می‌توان این محصولات را با پلاستیکهای معمولی بازیافت نمود و قابلیت تبدیل به محصولات کامپوست‌شونده را در آنها ایجاد نمود اما هدف از طراحی آنها این موضوعات نیست. آنها طراحی شده‌اند تا مشکل پلاستیک‌هایی را که در طبیعت رها می‌شوند و عموماً برای بازیافت جمع‌آوری نمی‌شوند، حل نمایند. این واقعیت که آنها قابل بازیافت هستند برای کسانی که به دنبال یک پلاستیک قابل بازیافت هستند جذاب است اما آنها از تأثیر پلاستیکها روی محیط‌زیست نیز آگاه هستند و می‌دانند که اگر جمع‌آوری نشوند در گوشه‌ای از طبیعت سالها و دهه‌ها خواهند ماند.

 

اهمیت استفاده صحیح از افزودنی

برای تبدیل پلاستیکهای معمولی مانند پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن به محصولات اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر باید مقدار معینی از افزودنی بهبود اُکسایش مانند d2wدر مرحله تولید به آنها افزوده شود. نیازی به تغییر ماشین‌آلات نیست و خط تولید همان خط تولید سابق خواهد بود.

 

در یک فرآیند تولید با اکستروژن، افزودنیd2w در مرحله خوراک دهی و یا همان هاپر به میزان 1% افزوده می شود.

افزودنی‌های بهبود اُکسایش مانند d2w از فلزات واسطه به عنوان کاتالیست استفاده می‌کنند. این فلزات می‌توانند به سادگی و به عنوان یک کاتالیست موجب تخریب گردند. باید در نظر داشت که تخریب پیش از پایان عمر مفید می‌تواند به شدت مضر باشد. راه‌حل این موضوع ایجاد تعادل در ساختار افزودنی در حضور پایدارکننده‌های خاص است که باعث می‌شود افزودنی در طی دوران فرآیند و کاربرد محصول، عمل ننماید و در عین حال پس از پایان عمر مفید تخریب آغاز گردد. این پایدارکننده‌ها می‌توانند به گونه‌ای به کار گرفته شوند که پلاستیک در کاربردهای متفاوتی با زمانهای تخریب مختلف استفاده شود. این افزودنی‌ها باید با دماهای مختلف و مواد اولیه متفاوت سازگار باشند و در عین حال بتوانند عمر مفید لازم برای محصول را فراهم نمایند.

شرکت Symphony قادر است که این عمر مفید را بین 6 ماه تا 5 سال تنظیم نماید. این موضوع به سادگی آنچه که در نگاه اول به نظر می رسد نیست. برقراری تعادل بین این پایدارکننده‌هاست که d2w را تبدیل به یک افزودنی بسیار خاص نموده است و این همان نکته‌ای است که تولید یک افزودنی مؤثر و مناسب را ممکن ساخته است. این دستاورد در Symphony با سالها تلاش و میلیونها دلار هزینه حاصل شده است.

 

استانداردهای ایمنی و فنی

پلاستیکهای اُکسازیست‌تخریب‌پذیر باید دارای ویژگی‌هایی باشند که از طرفی برای انسانها و دیگر موجودات زنده متضمن هیچ‌گونه ضرری نباشند و از سوی دیگر در طبیعت نیز هیچ‌ نوع خللی ایجاد ننموده و آلاینده محسوب نشوند. به همین منظور آنها باید آزمون‌های عدم‌آلایندگی موجود در 207/208 OECD، استاندارد انگلیسی BS 8472 و استاندارد بین‌المللی 6954 ASTM را پوشش دهند تا تأیید گردد که باقیمانده‌های سمی آزاد نمی‌کنند که به محیط آسیب برساند. علاوه بر این موضوع آنها باید با ملزومات اتحادیه اروپا(EU) و امریکا(US) برای محصولاتی که در تماس مستقیم با مواد غذایی قرار می‌گیرند نیز سازگار باشند.

در مراجع و مستندات علمی گفته می‌شود که وقتی جرم مولکولی یک ماده پلاستیکی کمتر از 000/10 دالتون باشد دیگر آن ماده پلاستیک نیست و تبدیل به مواد زیست‌تخریب‌پذیر مانند اسیدهای کربوکسیلیک، آلدهیدها و کتون‌ها شده است. بنابراین در عمل برای تأیید تخریب زیستی این محصولات لازم نیست که تخریب زیستی آنها با آزمون معروف و سنتی تبدیل به دی‌اکسیدکربن که بسیار گران و زمان‌بر است سنجیده شود. پس از پایان مرحله اول تخریب یعنی همان تخریب هوازی، پلاستیک تبدیل به ذرات کوچکی می‌شود که عملاً دیگر دیده نمی شوند و به صورت مداوم کوچک‌تر نیز می‌گردند و به میلیونها ذره دیگر در خاک و اقیانوسها می‌پیوندند و در نهایت مانند آنها بخشی از طبیعت می‌گردند.

پلاستیکهای اُکسازیست‌تخریب‌پذیر و پلاستیکهای قابل تبدیل به کامپوست در بسیاری از موارد با هم اشتباه گرفته می‌شوند. به منظور اجتناب از این اشتباه، کمیسیون اتحادیه اروپا اشاره می‌کند که نباید محصولات قابل تبدیل به کامپوست و یا همان گیاهی را زیست‌تخریب‌پذیر نامید زیرا تخریب‌زیستی آنها تنها در صورت قرارگیری در شرایط خاص تبدیل صنعتی به کامپوست اتفاق می افتد.

 

محصولات اُکسازیست‌تخریب‌پذیر در کشورهای در حال توسعه

به دلیل مزایای قطعی زیست‌محیطی پلاستیکهای اُکسازیست‌تخریب‌پذیر آنها تبدیل به راه‌حلی کاملاً محبوب در برخی کشورها گردیده‌اند. این محصولات به ویژه در مناطقی که میزان پسماند پلاستیک آنقدر زیاد است که قابل جمع‌آوری نیست و همچنان به روشهای سنتی با این پسماندها برخورد می‌شود، بیشتر استفاده می‌شوند. محصولات اُکسازیست‌تخریب‌پذیر به دلیل طول عمر کوتاه، در ممانعت از آلوده‌کردن سواحل و بستن شاه‌راهای حیاتی در منابع آب مزارع ، رودها و .... کاملاً موثر هستند.

با آگاهی بیشتر از مزایای زیست محیطی اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیرها تقاضا برای آنها در سراسر جهان در حال افزایش است. دولت‌ها و شرکت‌های بیشتری این محصولات را در اولویت استفاده جهت کیسه‌های خرید و محصولات پلاستیکی بسته‌بندی و محصولات پلاستیکی دیگر با طول عمر کوتاه قرار می‌دهند. در امارات متحده عربی استفاده از این محصولات و بسته‌بندی‌های اُکسا‌زیست‌تخریب‌پذیر از ابتدای سال 2012 تبدیل به یک قانون لازم الاجرا شده است و هر کسی که کالایی پلاستیکی تولید و یا وارد کند که با این قانون سازگار نباشد باید جریمه بپردازد.

 

 

منبع: ایران پلیمر

[mim-shimi 25686]

پلاستیك های زیستی

ارمغان بیوتكنولوژی برای محیط زیست

اطرافمان انباشته از پلاستیك شده است. هر كاری كه انجام می دهیم و هر محصولی را كه مصرف می كنیم، از غذایی كه می خوریم تا لوازم برقی به نحوی با پلاستیك سروكار داشته و حداقل در بسته بندی آن از این مواد استفاده شده است. در كشوری مثل استرالیا سالانه حدود یك میلیون تن پلاستیك تولید می شود كه ?? درصد آن صرف مصارف داخلی می شود. در همین كشور هرساله حدود ? میلیون بسته یا كیسه پلاستیكی مصرف می شود. گرچه بسته بندی پلاستیكی با قیمتی نازل امكان حفاظت عالی از محصولات مختلف خصوصاً مواد غذایی را فراهم می كند ولی متاسفانه معضل بزرگ زیست محیطی حاصل از آن گریبان گیر بشریت شده است.

 

اكثر پلاستیك های معمول در بازار از فرآورده های نفتی و ذغال سنگ تولید شده و غیرقابل بازگشت به محیط هستند و تجزیه آنها و برگشت به محیط چند هزار سال طول می كشد. به منظور رفع این مشكل، محققان علوم زیستی در پی تولید پلاستیك های زیست تخریب پذیر از منابع تجدیدشونده مثل ریزسازواره ها و گیاهان هستند.

واژه زیست تخریب پذیر یا Biodegradable به معنی موادی است كه به سادگی توسط فعالیت موجودات زنده به زیرواحدهای سازنده خود تجزیه شده و بنابراین در محیط باقی نمی مانند. استانداردهای متعددی برای تعیین زیست تخریب پذیری یك محصول وجود دارد كه عمدتاً به تجزیه ?? تا ?? درصد از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود می شود. این استاندارد در كشورهای مختلف متفاوت است. اما دلیل اصلی زیست تخریب پذیر نبودن پلاستیك های معمولی، طویل بودن طول مولكول پلیمر و پیوند قوی بین مونومرهای آن بوده كه تجزیه آن را توسط موجودات تجزیه كننده با مشكل مواجه می كند.

با این حال تولید پلاستیك ها با استفاده از منابع طبیعی مختلف، باعث سهولت تجزیه آنها توسط تجزیه كنندگان طبیعی می شود.

برای این منظور و با هدف داشتن صنعتی در خدمت توسعه پایدار و حفظ زیست بوم های طبیعی، تولید نسل جدیدی از مواد اولیه مورد نیاز صنعت بر اساس فرآیندهای طبیعی در دستور كار بسیاری از كشورهای پیشرفته قرار گرفته است. به طور مثال دولت آمریكا طی برنامه ای بنا دارد تا سال ،???? تولید مواد زیستی را با استفاده از كشاورزی و با بهره برداری از انرژی خورشید با درآمد تقریبی ?? تا ?? میلیارد دلار انجام دهد. در این بین تولید پلیمرهای زیستی جایگاه خاصی دارند. تولید اینگونه پلیمرها توسط طیف وسیعی از موجودات زنده مثل گیاهان، جانوران و باكتری ها صورت می گیرد. چون این مواد اساس طبیعی دارند، بنابراین توسط سایر موجودات نیز مورد مصرف قرار می گیرند و تجزیه كنندگان از جمله مهم ترین این موجودات زنده در موضوع مورد بحث ما هستند. برای بهره برداری از این پلیمرها در صنعت دو موضوع باید مورد توجه قرار گیرد:

دید محیط زیستی:

این مواد باید سریعاً در محیط مورد تجزیه قرار گیرند، بافت خاك را بر هم نزنند و به راحتی با برنامه های مدیریت زباله و بازیافت مواد از محیط خارج شوند.

? دید صنعتی: این مواد باید خصوصیات مورد انتظار صنعت را از جمله دوام و كارایی داشته باشند و از همه مهم تر، پس از برابری یا بهبود كیفیت نسبت به مواد معمول، قیمت تمام شده مناسبی داشته باشند.

در هر دو بخش، مخصوصاً بخش دوم، استفاده از مهندسی تولید مواد برای دستیابی به اهداف مورد انتظار ضروری است.

همانطور كه ذكر شد، تولید پلیمرهای تجدیدشونده با بهره برداری از كشاورزی، یكی از روش های تولید صنعتی پایدار است. برای این منظور دو روش اصلی وجود دارد: نخست استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستی گیاه است. پلیمرهایی كه از این روش تولید می شوند عمدتاً شامل سلولز، نشاسته، انواع پروتئین ها، فیبرها و چربی های گیاهی هستند كه به عنوان شالوده مواد پلیمری و محصولات طبیعی كاربرد دارند. دسته دیگر موادی هستند كه پس از انجام فرآیندهایی مانند تخمیر و هیدرولیز می توانند به عنوان مونومر پلیمرهای مورد نیاز صنعت استفاده شوند.

مونومرهای زیستی همچنین می توانند توسط موجودات زنده نیز به پلیمر تبدیل شوند كه مثال بارز آن پلی هیدروكسی آلكانوات ها هستند.

باكتری ها از جمله موجوداتی هستند كه این دسته از مواد را به صورت گرانول هایی در پیكره سلولی خود تولید می كنند. این باكتری به سهولت در محیط كشت رشد داده شده و محصول آن برداشت می شود.

رهیافت دیگر جداسازی ژن های درگیر در این فرآیند و انتقال آن به گیاهان است كه پروژه هایی در این زمینه از جمله انتقال ژن های باكتریایی تولید PHA به ذرت انجام شده است. نكته ای كه نباید از نظر دور داشت این است كه به رغم قیمت بالاتر تولید پلاستیك های زیست تخریب پذیر، چه بسا قیمت واقعی آنها بسیار كمتر از پلاستیك های سنتی باشد؛ چرا كه بهای تخریب محیط زیست و هزینه بازیافت پس از تولید هیچ گاه مورد محاسبه قرار نمی گیرد. در ادامه مبحث، تولید پلاستیك های زیست تخریب پذیر PHA به طور اختصاصی مورد بررسی قرار می گیرد. تقریباً تمامی پلاستیك های معمول در بازار از محصولات پتروشیمی كه غیرقابل برگشت به محیط هستند، به دست می آیند. راه حل جایگزین برای این منظور، بهره برداری از باكتری های خاكزی مانند Ralstonia eutrophus است كه تا ?? درصد از توده زیستی خود قادر به انباشتن پلیمرهای غیرسمی و تجزیه پذیر پلی هیدروكسی آلكانوات (PHA) هستند. PHAها عموماً از زیرواحد بتاهیدروكسی آلكانوات و به واسطه مسیری ساده با سه آنزیم از استیل-كوآنزیم A ساخته شده و معروف ترین آنها پلی هیدروكسی بوتیرات (PHB) است. در خلال دهه ?? میلادی شركت انگلیسی ICI فرآیند تخمیری را طراحی و اجرا كرد كه از آن طریق PHB و سایر PHAها را با استفاده از كشت E.coli اصلاح ژنتیكی شده كه ژن های تولید PHA را از باكتری های تولیدكننده این پلیمرها دریافت كرده بود، تولید می كرد.

متاسفانه هزینه تولید این پلاستیك های زیست تخریب پذیر، تقریباً ?? برابر هزینه تولید پلاستیك های معمولی بود. با وجود مزایای بی شمار زیست محیطی این پلاستیك ها مثل تجزیه كامل آنها در خاك طی چند ماه، هزینه بالای تولید آنها باعث اقتصادی نبودن تولید تجارتی در مقیاس صنعتی بود. با این وجود بازار كوچك و پرسودی برای این محصولات ایجاد شد و از پلاستیك های زیست تخریب پذیر برای ساخت بافت های مصنوعی بهره برداری شد. با وارد كردن این پلاستیك ها در بدن، آنها به تدریج تجزیه شده و بدن بافت طبیعی را در قالب پلاستیك وارد شده دوباره سازی می كند. در این كاربرد تخصصی پزشكی، قیمت اینگونه محصولات زیستی قابل مقایسه با كاربردهای كم ارزش اقتصادی پلاستیك در صنایع اسباب بازی، تولید خودكار و كیف نیست.

هزینه تولید PHAها با تولید آنها در گیاهان اصلاح ژنتیكی شده و كشت وسیع در زمین های كشاورزی، به نحو قابل ملاحظه ای كاهش خواهد یافت. این موضوع باعث شد كه شركت مونسانتو در اواسط دهه ?? میلادی امتیاز تولید PHA را از شركت ICI كسب كند و به انتقال ژن های باكتری به گیاه منداب بپردازد. مهیا كردن شرایط برای تجمع PHAها در پلاستید به جای سیتوسل، امكان برداشت محصول پلیمری را از برگ و دانه ایجاد كرد. مهم ترین مشكل لاینحل باقی مانده در بخش فنی این پروژه، نحوه استخراج این پلیمر از بافت های گیاهی با روشی كم هزینه و كارآمد است.

 

مشكل دیگر در زمینه PHB است كه در حقیقت مهم ترین گروه از PHAها بوده ولی متاسفانه شكننده بوده و در نتیجه برای بسیاری از كاربردها مناسب نیست. بهترین پلاستیك های زیست تخریب پذیر، كوپلیمرهای پلی هیدروكسی بوتیرات با سایر PHAها مثل پلی هیدروكسی والرات هستند. تولید اینگونه كوپلیمرها در گیاهان اصلاح ژنتیكی شده بسیار سخت تر از تولید پلیمرهای تك مونومر است. در سال ???? این مشكلات به همراه مسائل مالی شركت مونسانتو باعث شد تا این شركت امتیاز تولید PHA اصلاح ژنتیكی شده را به شركت Metabolix واگذار كند. شركت Metabolix در قالب یك پروژه مشاركتی با وزارت انرژی آمریكا به ارزش تقریبی ?/?? میلیون دلار، برای تولید PHA در گیاهان اصلاح ژنتیكی شده تا پایان دهه ???? میلادی تلاش می كند. گروه های دیگری نیز برای تولید PHA در گیاهانی مثل نخل روغنی تلاش می كنند. باید منتظر بود تا سرانجام شاهد تولید اقتصادی این محصولات دوستدار محیط زیست در آینده ای نزدیك بود.

منبع: Aftab.ir

[unstoppable 5989]

با اجازه منم اضافه میکنم...

 

 

پلاستیک‌های زیستی از منابعی تجدیدپذیر بدست آمده و ممکن است دارای میزان قابل توجهی از مواد زیستی باشد یا اینکه تحت شرایط مختلف زيستي، تخریب شوند. در اصل پلاستیک‌های زیستی دو مفهوم ذهنی را همزمان با خود به همراه دارند:

قابلیت یک بار مصرف بودن و یا تجدیدپذیر بودن كه هر دو از ماندگاري محیطی حکایت می‌کنند زیرا که هر دو تمایل به این دارند که انتشار گازهای گلخانه‌ای (به ویژه کربن دی‌ اکسید، co2) را کاهش دهند، هم‌چنین موجب كاهش وابستگی ما به نفت خام مي‌شوند.

مسیرهای مختلف تولید پلاستیک‌های زیستی به لحاظ طرح ذهنی می‌تواند به دو مسیر درجه‌بندی شود. مسیر اول شامل فرآیند شیمیایی یا تخمیر بوده تا شش مواد خام اصلی را بر پایه‌ی مواد نفتی تولید کند که این مواد خام بعدا می‌توانند به پلاستیک‌های مرسوم (اتانول زیستی، اتیلن زیستی یا پلی اتیلن زیستی)، و نیز به مواد خام گازی زیستی (گاز سنتزي، متانول، اولفین‌ها و پلی‌اولفین‌ها) تبدیل شوند. مسیر دوم شامل فرآیند طراحی و توسعه‌ی واحدهای ساختمانی یا مولکول‌های بر پایه‌ی منابع زیستی تجدیدپذیر با استفاده از مسیرهای شیمیایی و یا تخمیر (pla، pha) می‌باشد.

منبع : مجله بسپار

[unstoppable 5989]

بسپارهای زیست تخریب پذیر به منظور تخریب شدن در هنگام مصرف توسط ریزجانداران‌ طراحی شده‌اند. پیشرفت‌های شگفت‌آوری در زمینه‌ی توسعه‌ی فرآیندها و محصولات حاصل از بسپارهایی مثل نشاسته، سلولز و اسید لاکتیک به وجود آمده است. نیاز به ایجاد بسپارهای محلول در آب زیست تخریب‌پذیر جایگزین به جای محصولات وارد فاضلاب شونده مانند شوینده ها و مواد آرایشی دارای اهمیت فراوانی است. مصرف کنندگان که تا به حال منافع اندکی از بسپارهای زیست‌ تخریب پذیری دریافت کرده‌اند، صنایع را مجبور کرده‌اند که رقابت شانه به شانه‌ای در تولید محصولات مقرون به صرفه داشته باشند. گرچه هنوز زیرساخت‌های مناسبی جهت مصرف مواد زیست تخریب پذیر مهیا نیست.

بسپارهای مرسوم مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن تا سال‌های متمادی پس از مصرف از خود ایستادگی نشان می‌دهند. بنابراین این بسپارها جهت کاربردهایی با دوره‌ی زمانی کوتاه مناسب نیستند. به علاوه، پلاستیک‌ها اغلب توسط مواد غذایی و دیگر زمینه‌های زیستی کثیف می‌شوند و بنابراین بازیابی این مواد غیرعملی و معمولاً نامناسب خواهد بود. در مقابل، بسپارهای زیست تخریب پذیر، توسط فعالیت آنزیمی ریزجاندارانی مثل باکتری‌ها، قارچ‌ها و جلبک‌ها تخریب می‌شوند. هم چنین زنجیره‌ی بسپاری آن‌ها ممکن است توسط فرآیندهای غیرآنزیمی مانند آبکافت‌های شیمیایی شکسته شود. فرآیند زیست تخریب پذیری این بسپارها را به دی اکسیدکربن، متان، آب، توده‌ی زنده، مواد گیاخاکی و دیگر مواد طبیعی تبدیل می‌کند. بنابراین این بسپارها به طور طبیعی در یک چرخه‌ی فرآیند زیستی بازیافت می‌شوند.

مصرف جهانی بسپارهای زیست تخریب پذیر از 14 میلیون کیلوگرم در سال 1996 به 68 میلیون کیلوگرم در سال 2001 افزایش یافت. بازارهای هدف برای این بسپارها عبارتند از: مواد بسته‌بندی (کیسه‌های آشغال، کاغذهای بسته‌بندی، اسفنج‌های نرم پر (loose-fill)، ظروف غذا، لفاف‌ها، کاغذ‌های چندلایه)، منسوج نبافته ‌ی یک‌بار مصرف (الیاف مهندسی) و محصولات بهداشتی (پوشک بچه، اسفنج‌های زمین‌شوی نخی)، محصولات یک‌بار مصرف (لوازم رومیزی فست فود، ظروف، کارتن‌های تخم‌مرغ، دسته‌ی تیغ صورت تراشی، اسباب‌بازی‌ها) و ابزارآلات کشاورزی (فیلم¬های کود گیاهی، ظروف حمل محصولات کشاورزی). هرچند تجاری کردن بسپارهای زیست تخریب پذیر مانع رقابت پلاستیک‌های معمول ارزان و آشنا برای مردم، می‌شود ولی لازم است زیرساخت‌‌ها جهت اضمحلال این بسپارها در یک فضای زیست فعال توسعه یابند و این امر مستلزم سرمایه‌گذاری‌های بزرگی است. بدون در نظر گرفتن یک شبکه‌ی گسترده جهت تبدیل این مواد و دیگر مواد زیست مصرف پذیر (غذاها، پسماندها و کاغذهای بازیافت نشده) به کودها و واسط‌های شیمیایی با ارزش، بسپارهای زیست تخریب پذیر محکوم به تلنبار شدن در زباله‌دان‌های بزرگ خواهند شد و در نتیجه زیست تخریب پذیری به تعویق خواهد افتاد.

منبع : مجله بسپار