Perfekta polymerer - polymerer som balanserar fysiska egenskaper och miljöeffekter - existerar inte, men polybutylentereftalat (PBAT) är närmare perfektion än många.
Efter årtionden av misslyckande med att förhindra att deras produkter hamnar på soptippar och hav, är tillverkarna av syntetiska polymerer under press att ta ansvar. Många fördubblar sina ansträngningar för att främja återvinning för att avvärja kritik. Andra företag försöker lösa avfallsproblemet genom att investera i biologiskt nedbrytbar biobaserad plast som polymjölksyra (PLA) och polyhydroxifettsyraestrar (PHA), i hopp om att naturlig nedbrytning ska lindra åtminstone en del av avfallet.
Men både återvinning och biopolymerer möter hinder. Till exempel, trots år av ansträngningar, återvinner USA fortfarande mindre än 10 procent av plasten. Och biobaserade polymerer - ofta jäsningsprodukterna - kämpar för att uppnå prestanda och skala hos de syntetiska polymerer som de är avsedda att ersätta.
PBAT kombinerar några av de fördelaktiga egenskaperna hos syntetiska och biobaserade polymerer. Det härrör från vanliga petrokemiska produkter - raffinerad tereftalsyra (PTA), butandiol och adipinsyra, men det är biologiskt nedbrytbart. Som en syntetisk polymer kan den enkelt masstillverkas och den har de fysikaliska egenskaper som behövs för att göra flexibla filmer jämförbara med traditionella plaster.
Intresset för PBAT ökar. Etablerade producenter som tyska BASF och italienska Novamont ser en ökad efterfrågan efter decennier av att vårda marknaden. De får sällskap av mer än ett halvdussin asiatiska producenter som förväntar sig att affärer för polymeren ska blomstra när regionala regeringar driver på för hållbarhet.
Marc Verbruggen, tidigare VD för PLA-tillverkaren NatureWorks och nu en oberoende konsult, anser att PBAT är "den billigaste och enklaste bioplastprodukten att tillverka" och han tror att PBAT håller på att bli den framstående flexibla bioplasten. Den ligger före polysuccinatbutandiolester ( PBS) och PHA-konkurrenter. Och det kommer sannolikt att rankas tillsammans med PLA som de två viktigaste biologiskt nedbrytbara plasterna, som han säger håller på att bli den dominerande produkten för stela applikationer.
Ramani Narayan, professor i kemiteknik vid Michigan State University, sa att PBAT:s främsta försäljningsargument - dess biologiska nedbrytbarhet - kommer från esterbindningar snarare än kol-kolskelettet i icke-nedbrytbara polymerer som polyeten. Esterbindningar hydrolyseras lätt och skadas av enzymer.
Till exempel är polymjölksyra och PHA polyestrar som bryts ned när deras esterbindningar bryts. Men den vanligaste polyestern - polyetylentereftalat (PET), som används i fibrer och läskflaskor - bryts inte ner lika lätt. Detta beror på att den aromatiska ringen i dess skelett kommer från PTA. Enligt Narayan gör ringarna som ger strukturella egenskaper även PET hydrofob. "Vatten är inte lätt att få in och det saktar ner hela hydrolysprocessen," sa han.
Basf tillverkar polybutylentereftalat (PBT), en polyester tillverkad av butandiol. Företagets forskare letade efter en biologiskt nedbrytbar polymer som de lätt kunde producera. De ersatte lite PTA i PBT med fettdisyraglykolsyra. På så sätt separeras de aromatiska delarna av polymeren så att de kan vara biologiskt nedbrytbara. Samtidigt finns tillräckligt med PTA kvar för att ge polymeren värdefulla fysikaliska egenskaper.
Narayan tror att PBAT är något mer biologiskt nedbrytbart än PLA, vilket kräver industriell kompost för att bryta ned. Men det kan inte konkurrera med kommersiellt tillgängliga PHA, som är biologiskt nedbrytbara under naturliga förhållanden, inte ens i marina miljöer.
Experter jämför ofta de fysiska egenskaperna hos PBAT med lågdensitetspolyeten, en elastisk polymer som används för att göra filmer, såsom soppåsar.
PBAT blandas ofta med PLA, en styv polymer med polystyrenliknande egenskaper. Basfs varumärke Ecovio är baserat på denna blandning. Till exempel säger Verbruggen att en komposterbar shoppingpåse vanligtvis innehåller 85 % PBAT och 15 % PLA.
Novamont lägger ytterligare en 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 nedbrytningsförmåga kan ge mervärde till själva produkten. "
En stor marknad för PBAT är kompost, som sprids runt grödor för att förhindra ogräs och hjälpa till att behålla fukt. När polyetenfilm används måste den dras upp och ofta grävas ner på soptippar. Men biologiskt nedbrytbara filmer kan odlas direkt tillbaka i jorden.
En annan stor marknad är komposterbara sopsäckar för matservering och heminsamling av mat och trädgårdsavfall.
Väskor från företag som BioBag, nyligen förvärvade av Novamont, har sålts hos återförsäljare i flera år.
Posttid: 26-11-21