Perfekta polymerer - polymerer som balanserar fysiska egenskaper och miljöeffekter - finns inte, men polybutylentereftalat (PBAT) är närmare perfektion än många.
Efter decennier av att ha inte stoppat sina produkter som hamnar i deponier och hav är syntetiska polymertillverkare under press för att ta ansvar. Många fördubblar sina ansträngningar för att främja återvinning för att avbryta kritiken. Andra företag försöker ta itu med avfallsproblemet genom att investera i biologiskt nedbrytbara biobaserade plast såsom polylaktinsyra (PLA) och polyhydroxi-fettsyraestrar (PHA), i hopp om att naturlig nedbrytning kommer att lindra åtminstone en del av avfallet.
Men både återvinning och biopolymer står inför hinder. Trots år av ansträngningar återvinner till exempel fortfarande mindre än 10 procent av plasten. Och biobaserade polymerer-ofta jäsningsprodukter-kämpar för att uppnå prestanda och skala för de syntetiska polymererna som de är avsedda att ersätta.
PBAT kombinerar några av de gynnsamma egenskaperna hos syntetiska och biobaserade polymerer. Det härstammar från vanliga petrokemiska produkter - raffinerad tereftalsyra (PTA), butanediol och adipinsyra, men det är biologiskt nedbrytbart. Som en syntetisk polymer kan den lätt massproduceras, och den har de fysiska egenskaperna som behövs för att göra flexibla filmer jämförbara med traditionella plast.
Intresset för PBAT ökar. Etablerade producenter som Tysklands BASF och Italiens Novamont ser en ökad efterfrågan efter decennier av att vårda marknaden. De förenas av mer än ett halvt dussin asiatiska producenter som förväntar sig att affärer för att polymeren kommer att blomstra när regionala regeringar driver för hållbarhet.
Marc Verbruggen, tidigare VD för PLA -tillverkare NatureWorks och nu en oberoende konsult, anser att PBAT är "den billigaste och enklaste bioplastprodukten att tillverka" och han tror att PBAT blir den främsta flexibla bioplasten, den är före Poly Succate Butanediol Ester ( PBS) och PHA -konkurrenter. Och det kommer sannolikt att rankas tillsammans med PLA som de två viktigaste biologiska nedbrytbara plasten, som han säger blir den dominerande produkten för styva applikationer.
Ramani Narayan, professor i kemiteknik vid Michigan State University, sa att PBAT: s huvudsakliga försäljningsplats-dess biologiskt nedbrytbarhet-kommer från esterbindningar, snarare än kol-kol-skelettet i icke-nedbrytbara polymerer som polyeten. Esterbindningar hydrolyseras lätt och skadas av enzymer.
Till exempel är polylaktinsyra och PHA polyestrar som bryts ned när deras esterbindningar går sönder. Men den vanligaste polyestern - polyeten tereftalat (PET), som används i fibrer och läskflaskor - bryts inte lika lätt. Detta beror på att den aromatiska ringen i sitt skelett kommer från PTA. Enligt Narayan gör ringarna som ger strukturella egenskaper också hydrofobt husdjur. "Vatten är inte lätt att komma in och det bromsar hela hydrolysprocessen," sade han.
BASF tillverkar polybutylentereftalat (PBT), en polyester tillverkad av butanediol. Företagets forskare letade efter en biologiskt nedbrytbar polymer som de lätt kunde producera. De ersatte en del PTA i PBT med fettdiakidglykolsyra. På detta sätt separeras de aromatiska delarna av polymeren så att de kan vara biologiskt nedbrytbara. Samtidigt lämnas tillräckligt med PTA för att ge polymeren värdefulla fysiska egenskaper.
Narayan anser att PBAT är något mer biologiskt nedbrytbar än PLA, vilket kräver att industriell kompost sönderdelas. Men det kan inte konkurrera med kommersiellt tillgängliga PHA: er, som är biologiskt nedbrytbara under naturliga förhållanden, även i marina miljöer.
Experter jämför ofta de fysiska egenskaperna hos PBAT med polyeten med låg densitet, en elastisk polymer som används för att göra filmer, såsom skräpväskor.
PBAT blandas ofta med PLA, en styv polymer med polystyrenliknande egenskaper. BASF: s Ecovio -varumärke är baserat på denna blandning. Till exempel säger Verbruggen att en komposterbar shoppingväska vanligtvis innehåller 85% PBAT och 15% PLA.
Novamont lägger till en annan dimension till receptet. Företaget blandar PBAT och andra biologiskt nedbrytbara alifatiska aromatiska polyestrar med stärkelse för att skapa hartser för specifika tillämpningar.
Stefano Facco, företagets nya affärsutvecklingschef, sa: ”Under de senaste 30 åren har Novamont fokuserat på applikationer där nedbrytningskapacitet kan ge mervärde till själva produkten. ”
En stor marknad för PBAT är mulch, som sprids runt grödor för att förhindra ogräs och hjälpa till att behålla fukt. När polyetenfilm används måste den dras upp och ofta begravas i deponier. Men biologiskt nedbrytbara filmer kan odlas direkt tillbaka i jorden.
En annan stor marknad är komposterbara sopor för matservice och heminsamling av mat och gårdsavfall.
Väskor från företag som Biobag, som nyligen förvärvats av Novamont, har sålts hos återförsäljare i flera år.
Posttid: 26-11-21