Проблемы развития производства биоразлагаемых полимеров Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Электронный архив УГЛТУ

№ 1 (52), 2015 г. Леса России и хозяйство в них 69

Экология

УДК 678

Т.С. Кутпанова, Ю.Л. Юрьев (T.S. Kutpanova, Y.L. Yuriev) Уральский государственный лесотехнический университет,

Екатеринбург

проблемы развития производства

биоразлагаемых полимеров

(problems of development of production biodegradable polymers)

Растущая экологическая озабоченность потребителей и правительственная политика, которая поощряет сохранение естественных ресурсов, стимулируют рост продаж биоразлагаемых полимеров. Крупнейшие компании и научные центры многих стран занимаются поисками более дешевых технологий получения биопластиков.

Growing environmental concerns of consumers, and government policy, which encourages the preservation of natural resources, stimulate the sales growth of biodegradable polymers. Major companies and research centers in many countries are searching for cheaper technologies for the production of bioplastics.

Всевозрастающий пресс на окружающую среду отходами синтетических полимеров и пластика, отсутствие технологий их переработки - основные стимулы внедрения производства биополимеров.

Биополимеры представляют собой продукты синтеза на основе растительного сырья: сахара, крахмала, целлюлозы, лигнина и растительных масел. По имеющимся расчетам, в течение жизненного цикла биополимеров (от получения до полного перег-нивания на свалке или сжигания в качестве топлива) образуется значительно меньше углекислого газа, чем у пластиков из нефтехимического сырья.

Биоразлагаемость означает, что продукт способен подвергаться разложению на углекислый газ, метан, воду, неорганические соединения, при котором преобладающим механизмом

является ферментативное действие микроорганизмов, Его можно измерить с помощью стандартизированных испытаний в течение определенного времени. Многие биоразлага-емые полимеры являются на самом деле биоэродируемыми, гидробиоразлагаемыми или же фотобиоразлагаемыми. Все биополимеры включены в более широкую категорию «экологически разлагаемых» полимеров.

Способность полимерных материалов разлагаться под действием бактерий и грибов зависит от химических и физических свойств. Для всякого вида полимеров биологическое разложение протекает в два этапа. На первом под действием химических, биохимических и иных агентов происходит разрушение кристаллической макромо-лекулярной структуры, которая в ряде случаев протекает вплоть

до образования мономеров. На втором происходит усвоение остатков макромолекул биологическими организмами (бактериями, грибами и т.д.), которые разрушают вещество до воды, углекислого газа, метана (при анаэробном брожении).

Биополимеры могут производиться по различным технологиям как из сырья на основе животного или растительного материала (возобновляемые ресурсы), так и на основе нефтехимических продуктов. Некоторые биополимеры растительного происхождения уже появились на рынке. Примером перерабатываемого полимера могут служить полиэстеры, т.е. полимолочная кислота и полигидрокси-алканы.

Разработка, уточнение и применение эффективной маркетинговой стратегии являются самым важным этапом для

Электронный архив УГЛТУ

70 Леса России и хозяйство в них № 1 (52), 2015 г.

Экология

любой компании, планирующей вложение значительных средств в биополимеры. Несмотря на гарантированное развитие и рост биополимерной промышленности, существуют определенные факторы, которые нельзя не учитывать.

Маркетинговые стратегии биополимеров, их производства и научно-исследовательской деятельности в этой области определяются:

• уровнем поддержки со стороны государственной политики и законодательной среды в целом: переработанные пластики в определенной степени составляют конкуренцию био-разлагаемым полимерам. Правительственные постановления и законодательные акты, относящиеся к окружающей среде и переработке отходов, могут оказать положительное влияние на увеличение продаж пластиков для различных полимеров. Выполнение обязательств Киотского протокола, вероятно, повысит спрос на определенные материалы на биологической основе;

• развитием цепи поставок в фрагментированной индустрии биополимеров и коммерческим эффектом от экономии за счет масштаба в сравнении с усовершенствованием свойств продукции, при котором она может быть реализована по повышенным ценам;

• выбором сегмента рынка (сельское хозяйство, автомобильная промышленность, строительство);

• базовыми технологиями: технологии ферментации, растениеводство, молекулярная наука, производство сырья для исходных материалов, источников энергии или того и другого, использование генетически измененных или неизмененных организмов в процессе ферментации и производства биомассы.

Преимуществами развития рынка биоразлагаемых полимеров являются:

- развитие высоких технологий для будущего;

- уменьшение выбросов углекислого газа;

- независимость от нефтехимического сырья;

- сохранение рабочих мест в сельскохозяйственном секторе;

- культивирование восстанавливаемых ресурсов;

- новые возможности по переработке пластиков.

На сегодняшний день биораз-лагаемые полимеры, особенно те, которые производятся из биологического сырья, составляют пока очень небольшую долю мирового рынка пластмасс. Согласно заключению недавнего отчета по разлагаемым материалам на биологической основе, выпущенного Институтом перспективных технологических исследований

Еврокомиссии, доля этих материалов на рынке полимеров Европы будет составлять к 2020 г. не более 5 %.

Пока биоразлагаемые пластики из природного сырья не могут составить конкуренцию традиционным по самой простой причине - ценовой. Точно так же использование дорогих биоразлагающих добавок приводит к удорожанию изделий и из традиционных полимеров.

Тем не менее растущая экологическая озабоченность потребителей и правительственная политика, которая поощряет сохранение естественных ресурсов, стимулируют рост продаж биоразлагаемых полимеров. Ожидается, что самые дешевые из сегодняшних биопластиков смогут конкурировать с традиционными по цене к 2020 г. Вместе с тем осознание той реальной цены, которую человечество должно платить за сохранение среды своего обитания, так или иначе приведет к введению серьезных ограничений на использование неразрушающихся изделий массового спроса и переходу к пусть более дорогим, но более экологичным материалам. Поэтому крупнейшие частные компании и научные центры многих стран занимаются поисками новых более дешевых технологий получения биопластиков.