بیوپلاستیک‌ها یازیست‌پلاستیک‌ها (بهانگلیسی:Bioplastic) مواد پلاستیکی هستند که از منابعزیست‌توده تجدیدپذیر، مانندروغن‌ها و چربی‌های گیاهی،نشاسته ذرت، کاه،خرده چوب،خاک اره،ضایعات مواد غذایی بازیافت شده و غیره تولید می‌شوند.[۱][۲][۳] بیوپلاستیک را می‌توان ازمحصولات جانبی کشاورزی و همچنین ازبطری‌های پلاستیکی استفاده شده و سایر ظروف با استفاده از میکروارگانیسم‌ها تهیه کرد. پلاستیک‌های متداول مانند پلاستیک‌هایسوخت-فسیلی (که پلیمرهای پایه نفتی نیز خوانده می‌شوند) ازنفت یاگاز طبیعی ساخته می‌شوند. تولید این نوع از پلاستیک نه تنها در روند تولیدشان به طبیعت آسیب می‌رسانند، بلکه در روند بازگشت به طبیعت بازه زمانی بسیار طولانی خواهند داشت که آسیب‌های زیست‌محیطی زیادی در پی دارد. از دلایل اصلی روند طولانی تجزیه این مواد، طول بلند زنجیره‌های ملکولی و قوی بودن پیوند میان واحدهای سازنده پلیمر(مونومر Monomer) می‌باشد. دانشمندان با ارائه راه حل تولید پلاستیک‌های زیستی مشکلات زیادی را در این زمینه حل کرده‌اند. بدین صورت که تجزیه و روند برگشت این نوع پلاستیک‌ها در طبیعت بسیار سریع تر می‌باشد.
طبق آخرین داده‌های منتشر شده در سال ۲۰۲۰ پلاستیک‌های زیستی حدود ۱ درصد از بیش از ۳۵۹ میلیون تن پلاستیک تولید شده در سال را تشکیل می‌دهند. این در حالی است که با افزایش تقاضا و ظهور پلاستیک‌های زیستی جدید، بازار این نوع پلاستیک‌ها به‌طور مداوم در حال رشد و افزایش تنوع می‌باشد.[۴]
پلاستیک‌های تجدیدپذیر برای مواد پلاستیکی یک‌بار مصرف استفاده شده‌اند. مثل بسته‌بندی، ظروف سفالی، قاشق، چنگال و چاقوسازی، گلدانها، کاسه و لگن‌های پلاستیکی و نی‌های نوشیدنی.[۵]
کاربردهای تجاری کمی برای پلاستیک‌های تجدیدپذیر وجود دارد. به‌طور کلی آنها می‌توانند جایگزین پلاستیک‌های ساخته شده از مشتقات نفتی شوند، هرچند قیمت تمام شده و کارایی شان مشکل ساز است. در حقیقت استفاده از پلاستیک‌های زیستی از نظر اقتصادی مطلوب است، اگر توسط قانون‌های خاصی که مصرف پلاستیک‌های متعارف را محدود می‌کنند حمایت شوند.[۶]
نمونه بارز آن کشورایتالیا است که از سال ۲۰۱۱ با یک قانون، استفاده از پلاستیک‌ها و نایلکس‌های تجدیدپذیر اجباری شد. غیر ازساختار مواد تشکیل دهنده امید می‌رود پلاستیک‌های تجدید پذیر، که از پلیمرهای فعال الکتریکی ساخته شده‌اند هم بتوانندجریان الکتریکی را عبور دهند.[۷]
پلیمرهای تجدیدپذیر به عنوان روکش برای کاغذ، جایگزین روکش‌های معمول مشتق شده از مواد نفتی و پتروشیمی در دسترس هستند.[۸]
پلاستیک‌های نشاسته ای حرارتی که در حال حاضر نشانه استفاده گسترده از پلاستیک‌های تجدید پذیر هستند، حدود ۵۰ درصد از بازار پلاستیک‌های تجدیدپذیر را تشکیل می‌دهند.[۹] ورقه‌های ساده پلاستیک‌های نشاسته ای می‌توانند در خانه، با نشاسته ژلاتینی شده و ریخته‌گری محلول ساخته شود.[۱۰]نشاسته خالص قادر به جذب رطوبت است در نتیجه یک ماده مناسب برای تولید کپسول‌های دارویی توسط بخش داروسازی است. هرچند پلاستیک‌های تجدید پذیر بر پایه نشاسته خالص، ترد و شکننده هستند. خمیر کننده‌های ژلاتینی مثل گلیسرول گلیکول وسوربیتول می‌توانند به ماده اضافه شوند، در نتیجه نشاسته می‌تواند به صورت حرارتی عمل آورده شود. از ویژگی پلاستیک‌های نشاسته‌های حرارتی این است که می‌توانند، با تنظیم مقدار مواد افزودنی، برای اهداف مشخصی سفارشی شوند.
تکنیک‌های ساخت پلیمرهای رایج می‌توانند برای فرایند تبدیل نشاسته به پلاستیک تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرند. مثلریخته‌گری تزریقی،ریخته‌گری فشاری وریخته‌گری محلول که کیفیت پلاستیک‌های تجدیدپذیر نشاسته‌ای شدیداً تحت تأثیر نسبتآمیلوز بهآمیلوپکتین است.[۱۱]
عموماً نشاسته با درجه آمیلوز بیشتر به کیفیت مکانیکی بهتری ختم می‌شود.[۱۲] هر چند نشاسته با آمیلوز بالا عمل‌آوری کمتری دارد، به جهت ژلاتینی شدن در درجه حرارت بالا[۱۳] و غلظت مذاب بالاتر مناسب تر است.[۱۴]
پلاستیک‌های تجدید پذیر نشاسته ای معمولاً با پلیمرهای زیست تجدید پذیر ترکیب می‌شوند. برای تولیداسید پلی لاکتیک و اسید نشاسته وپلی کپرولاکتون یا اکوفلکس این ترکیبات برای کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود همچنین خاصیتکود شدن را دارد. محصولات دیگر مثل گیاه روکوئید ترکیبات دیگر نشاسته ای را بوجود آورده است.[۱۵]
این ترکیبات زیست تجزیه پذیر نیستند، اما نسبت به پلاستیک‌های نفتی و پتروشیمی اثر کربنی کمتری دارند و برای کاربردهای مشابه استفاده می‌شوند. به خاطر خاستگاه مواد خام، نشاسته ارزان، فراوان و تجدید پذیر است. پلاستیک‌های نشاسته ای ترکیبات پیچیده‌ای از نشاسته با پلیمرهای تجدیدپذیر یا پلاستیک‌های قابل کود شدن هستند.
این ترکیبات پیچیده مقاومت رطوبتی را افزایش می‌دهند و به همین ترتیب عمل آوری و خواص مکانیکی را بهبود می‌بخشند. ورقه‌های نشاسته‌ای که بیشتر برای بسته‌بندی استفاده می‌شوند، اکثراً از ترکیب نشاسته و پلی استرهای حرارتی تشکیل شده‌اند و محصولات تجزیه شدنی را شکل می‌دهند.
این ورقه‌ها به ویژه در بسته‌بندی کالاها، پوشش مجله‌ها و ورقه‌هایی برای بسته‌بندی غذا که در نانوایی و بسته‌بندی میوه و سبزی دیده می‌شوند استفاده می‌شود. به علاوه ورقه‌های نشاسته‌ای جدید که توسط دانشمندان محقق کشاورزی ساخته شده حتی به عنوان کاغذ هم استفاده می‌شوند.نانوکامپوزیت‌های نشاسته‌ای هم به‌طور گسترده تحت مطالعه است که افزایش خواص مکانیکی، پایداری حرارتی، مقاومت رطوبتی و خاصیت جداسازی بخار را به نمایش می‌گذارد.
پلاستیک‌های تجدید پذیرسلولزی اساساًاسترهای سلولزی هستند (که شامل استات سلولز ونیتروسلولز هستند) و مشتقاتش آن شاملسلولوئید است.سلولز می‌تواند وقتی که به شدت تغییر کند تبدیل به پلاستیک حرارتی شود. یک نمونه از آناستات سلولز است که گران‌قیمت بوده در نتیجه به ندرت برای بسته‌بندی استفاده می‌شود. هرچند فیبرهای سلولزی که به نشاسته اضافه شده‌اند می‌تواند خواص مکانیکی نفوذپذیری گازی و مقاومت رطوبتی ناشی از کمترآبگریز بودن نسبت به نشاسته را افزایش دهد.[۱۶] یک گروه در دانشگاه شانگهای توانست یک پلاستیک سبز نو ظهور سلولوزی از طریق متدپرس گرم تولید کند.[۱۷]
پلاستیک‌های تجدید پذیر می‌توانند از پروتئین با منابع مختلف ساخته شوند. برای مثالگلوتن گندم وکازئین (پروتئین اصلی شیر) ویژگی‌های امید بخشی را به عنوان مواد اولیه، برای تولید پلیمرهای زیستی تجدیدپذیر ارائه می‌دهند.[۱۸]
پروتئین سویا به عنوان یک منبع دیگر ساخت پلاستیک تجدید پذیر مورد توجه قرار گرفته است. پروتئین سویا بیش از ۱۰۰ سال است که برای ساخت و تولید پلاستیک مورد استفاده قرار گرفته است. برای مثال پنل‌های بدنه ماشینفورد از پلاستیک سویا ساخته شده بود.[۱۹]
برای استفاده از پلاستیک‌هایپروتئینی به خاطر حساسیت رطوبتی و قیمت نسبتاً بالا مشکلاتی وجود دارد، بنابراین تولید ترکیبات پروتئین سویا با پلی استرهای زیست تجدید پذیر موجود، حساسیت رطوبتی را افزایش و قیمت را تعدیل می‌کند.
پلی استرهای تجدیدپذیرآلیفاتیک، پلی هیدروکسی آلکانوات هستند (PHAs) مانند پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB)، پلی هیدروکسی وارلات (PHV)، پلی هیدروکسی هگزانات(PHH) می‌باشند.
یک پلاستیک شفاف است که از ذرت یا گلوکز(دکستروز) ساخته شده است. ظاهراً شبیه به پلاستیک‌های رایج مشتق شده از مواد نفتی و پتروشیمی است (مانند PS). فایده مشخصی که دارد، تجزیه کردن به محصولات غیر سمی است. متأسفانه این بیانگر استحکام ضربه ای، استحکام گرمایی و خواص حفاظتی (مسدود شدن هوای انتقالی درغشا) کمتر است. PLA و ترکیبات PLA عموماً شکلی از برآمدگی‌ها با خواص مختلف را تولید می‌کنند و در صنعت تولید پلاستیک برای تولید ورقه‌هافیبرها و ظروف پلاستیکی فنجان و بطری‌ها استفاده می‌شوند. PLA همین‌طور رایج‌ترین نوع از رشته پلاستیکی است که برای مدل‌سازی رسوب مذاب خانگی استفاده می‌شود.
پلیمر تجدیدپذیر پلی تری هیدروکسی بوتیرات (PHB) یکپلی استر است، که از یک فرایند باکتریایی مشخص گلوکز نشاسته ذرت یا فاضلاب تولید می‌شود. خواص آن شبیه به پلی پروپلین‌های پلاستیک‌های مشتقات نفت و پتروشیمی است. محصولات PHB هر روزه در حال افزایش است. برای نمونه صنایع شکر سازیآمریکای جنوبی تصمیم دارد محصولات PHB را در مقیاس صنعتی گسترش دهد. PHB اساساً به خاطر خواص فیزیکی شهرت دارد. آنها می‌توانند به شکل ورقه شفاف بانقطه ذوب بالاتر از ۱۳۰ درجه سلسیوس که تجدیدپذیر و بدون پسماند و تفاله است، عمل آیند.
پلی هیدروکسی آلکانوات‌ها پلی استرهای خطی هستند که در طبیعت توسطتخمیر باکتریایی شکر یالیپیدها تولید می‌شوند. آنها توسط باکتری، برای ذخیره کربن و انرژی تولید می‌شوند. در محصولات صنعتی، پلی استر از باکتری به واسطه بهینه‌سازی شرایط برای تخمیر شکر استخراج و عصاره‌گیری می‌شود. بیش از ۱۵۰ مونومر متفاوت برای تولید موادی با خواص بسیار متفاوت می‌توانند با این خانواده ترکیب شوند. PHA خاصیتچکش خواری بیشتر و خاصیتکشسانی کمتری نسبت به دیگر پلاستیک‌ها دارد و همین‌طور تجدیدپذیر هم می‌باشد. این پلاستیک‌ها به‌طور گسترده در صنعت پزشکی کاربرد دارند.
PA11 یک پلیمر تجدیدپذیر است که از روغن طبیعی مشتق می‌شود. هم چنین تحت نام تجاری Roldan B توسط Arkema تجاری شده است. PA11 متعلق به خانواده پلیمرهای فنی-تخصصی است و تجدید پذیر نیست. خواص آن شبیه به PA12 می‌باشد؛ هر چند انتشارگازهای گلخانه‌ای ومقاومت حرارتی آن از PA12 بهتر است. از آن در محصولات با کارایی و بازده بالا استفاده می‌شود، مانند خطوط سوخت رسانی اتومبیل، سیستم ترمز بادینیوماتیک، لوله‌های انعطاف‌پذیر سوخت و روغن، مراکز کنترل سیال، کفش‌های ورزشی، قطعات ابزار الکترونیکی و سوندهای پزشکی.
یک پلاستیک مشابهپلی آمید 410 (PA410) هست که تحت نام تجاری EcopaXX توسط DSM تجاری سازی شده است و ۷۰ درصد ازروغن کرچک مشتق شده است. PA410 یک پلی آمید با کارایی بالا از است که ترکیبی از مزیت‌های نقطه ذوب بالا (تقریباً ۲۵۰ درجه سلسیوس)، جذب رطوبت پایین و مقاومت عالی نسبت به مواد شیمیایی مختلف را شامل می‌شود.
بخش اصلی ساختمانپلی اتیلن،اتیلن است. از لحاظ شیمیایی بهاتانول شبیه است و می‌تواند از آن مشتق شود. می‌تواند از تخمیرمواد خام کشاورزی مثلنیشکر یا ذرت تولید شود. پلی اتیلن تجدید پذیر از لحاظ فیزیکی و شیمیایی کاملاً شبیه به پلی اتیلن‌های سنتی است که زیست تخریب پذیر نیستند اما می‌توانند بازیابی شوند. گروه تولیدکننده مواد شیمیایی برزیلیبراسکم(Braskem) ادعا کرده است که استفاده از متد تولید پلی اتیلن از اتانول نیشکر این شرکت، در هر تن از پلی اتیلن سبز تولیدی، ۲٫۱۵ تنCO² جذب می‌کند.
با تبدیل شدن ذرت اصلاح شده ژنتیکی به یک ماده خام رایج، عجیب نیست که بخشی از پلاستیک‌های تجدیدپذیر از آن ساخته شود. تحت تکنولوژی تولید پلاستیک‌های تجدیدپذیر، مدل پلنت فکتوری وجود دارد که با استفاده از ذرت‌های اصلاح شده ژنتیکی یا باکتری اصلاح شده ژنتیکی کارایی را افزایش می‌دهد.
اخیراً روی تولیدپلی اورتان‌های فاقدایزوسیانات و تجدیدپذیر تأکید زیادی شده است. یک نمونه از آن از عکس العمل طبیعی بین پلی آمین‌ها وکربنات‌های حلقوی برای تولید پلی هیدروکسی اورتان استفاده می‌کند. بر خلاف پلی اورتان‌های شبکه ای پیچ خورده سنتی، پلی هیدروکسی اورتان‌های شبکه پیچ خورده نشان داده شده است که قادر به بازیابی و بازیافت از طریق عکس العمل‌های انتقال دینامیکیکاربامول‌ها هستند.
یک گروه از پلاستیک‌های تجدیدپذیر از گیاهان و حیوانات سنتز شده‌اند، مشتقات چربی و روغن هستند. پلی اورتان‌ها، پلی استرها،رزیناپوکسی و تعدادی از انواع دیگر پلیمرها، با خواص قابل مقایسه نسبت به مواد بر پایه روغن ناخالص و تسویه نشده تولید شده‌اند. آخرین پیشرفت‌ها از تغییراولفین یک تنوع فزاینده‌ای از مواد خام برای تغییرات اقتصادی در پلیمرها و مونومرهای تجدیدپذیر گشوده است. با رشد تولید روغن‌های گیاهی سنتی، هم جهت با کاهش قیمت روغن‌های مشتق شده از میکروجلبک‌ها، پتانسیل زیادی در رشد در این حوزه وجود دارد.
{{cite web}}:|last= has generic name (help)|عنوان= یا |title= ناموجود یا خالی (کمک)