PBAT er tættere på perfektion end mange polymerer ⅰ

Perfekte polymerer - polymerer, der afbalancerer fysiske egenskaber og miljøeffekter - findes ikke, men polybutylenrephthalat (PBAT) er tættere på perfektion end mange.

Efter årtier med ikke at stoppe deres produkter, der ender på deponeringsanlæg og oceaner, er syntetiske polymerproducenter under pres for at tage ansvar. Mange fordobler deres bestræbelser på at fremme genbrug for at afværge kritik. Andre virksomheder forsøger at tackle affaldsproblemet ved at investere i biologisk nedbrydeligt biobaseret plast, såsom polylaktinsyre (PLA) og polyhydroxy-fedtsyreestere (PHA), i håb om, at naturlig nedbrydning vil lindre i det mindste noget af affaldet.

Men både genbrugs- og biopolymerer står over for hindringer. På trods af mange års bestræbelser genanvender USA stadig mindre end 10 procent af plast. Og biobaserede polymerer-ofte gæringsprodukterne-kæmper for at opnå ydeevnen og omfanget af de syntetiske polymerer, de er beregnet til at erstatte.

PBAT kombinerer nogle af de fordelagtige egenskaber ved syntetiske og biobaserede polymerer. Det er afledt af almindelige petrokemiske produkter - raffineret terephthalinsyre (PTA), butanediol og adipinsyre, men det er bionedbrydeligt. Som en syntetisk polymer kan den let masseproduceres, og den har de fysiske egenskaber, der er nødvendige for at gøre fleksible film, der kan sammenlignes med dem fra traditionel plast.

Interessen for PBAT er stigende. Etablerede producenter som Tysklands BASF og Italiens Novamont ser øget efterspørgsel efter årtier med at pleje markedet. De er sammen med mere end et halvt dusin asiatiske producenter, der forventer, at forretning for polymeren skal blomstre, når regionale regeringer skubber for bæredygtighed.

Marc Verbruggen, tidligere administrerende direktør for PLA -producenten NatureWorks og nu en uafhængig konsulent, mener, at PBAT er "det billigste og nemmeste bioplastiske produkt at fremstille", og han mener, at PBAT er ved at blive den fremtrædende fleksible bioplastiske, det er foran poly succinat butanediol ester ( PBS) og PHA -konkurrenter. Og det vil sandsynligvis rangere sammen med PLA som de to vigtigste bionedbrydelige plast, som han siger er at blive det dominerende produkt til stive applikationer.

Ramani Narayan, professor i kemiteknik ved Michigan State University, sagde, at PBATs vigtigste salgsargument-dets bionedbrydelighed-kommer fra Esterbindinger snarere end carbon-carbonskelettet i ikke-nedbrydelige polymerer som polyethylen. Esterbindinger hydrolyseres og beskadiges af enzymer.

For eksempel er polylaktinsyre og PHA polyestere, der forringes, når deres esterbindinger går i stykker. Men den mest almindelige polyester - polyethylenterephthalat (PET), der bruges i fibre og sodavlasker - bryder ikke så let ned. Dette skyldes, at den aromatiske ring i dets skelet kommer fra PTA. Ifølge Narayan gør de ringe, der giver strukturelle egenskaber også PET -hydrofobe. ”Vand er ikke let at komme ind, og det bremser hele hydrolyseprocessen,” sagde han.

BASF fremstiller polybutylenrephthalat (PBT), en polyester fremstillet af butanediol. Virksomhedens forskere kiggede efter en bionedbrydelig polymer, de let kunne producere. De erstattede nogle PTA i PBT med fedtdiacid glycolsyre. På denne måde adskilles de aromatiske dele af polymeren, så de kan være bionedbrydelige. På samme tid overlades nok PTA til at give polymeren værdifulde fysiske egenskaber.

Narayan mener, at PBAT er lidt mere bionedbrydeligt end PLA, hvilket kræver, at industriel kompost nedbrydes. Men det kan ikke konkurrere med kommercielt tilgængelige PHA'er, som er bionedbrydelige under naturlige forhold, selv i marine miljøer.

Eksperter sammenligner ofte de fysiske egenskaber af PBAT med polyethylen med lav densitet, en elastisk polymer, der bruges til at fremstille film, såsom affaldsposer.

PBAT blandes ofte med PLA, en stiv polymer med polystyrenlignende egenskaber. BASFs Ecovio -brand er baseret på denne blanding. For eksempel siger Verbruggen, at en komposterbar indkøbspose typisk indeholder 85% PBAT og 15% PLA.

Novamont tilføjer en anden dimension til opskriften. Virksomheden blander PBAT og andre bionedbrydelige alifatiske aromatiske polyestere med stivelse for at skabe harpikser til specifikke anvendelser.

Stefano Facco, selskabets nye forretningsudviklingschef, sagde: ”I løbet af de sidste 30 år har Novamont fokuseret på applikationer, hvor nedbrydningsevne kan tilføje værdi til selve produktet. "

Et stort marked for PBAT er mulch, der spredes omkring afgrøder for at forhindre ukrudt og hjælpe med at bevare fugt. Når polyethylenfilm bruges, skal den trækkes op og ofte begraves på deponeringsanlæg. Men bionedbrydelige film kan dyrkes direkte tilbage i jorden.

Et andet stort marked er komposterbare affaldsposer til madservice og hjemmeopsamling af mad og gårdsaffald.

Tasker fra virksomheder som Biobag, der for nylig er erhvervet af Novamont, er solgt hos detailhandlere i årevis.