Почему нужна альтернатива пластику?
Нет сомнений в том, что мы переживаем серьезный экологический кризис, который принимает самые разные формы. Люди следовали модели неустойчивого развития, последствия которой мы сейчас испытываем. Уже ощутимые изменения климата, значительная утрата биоразнообразия и, конечно же, загрязнение почвы, воздуха и морей — вот некоторые примеры того ущерба, который мы причинили окружающей среде.
Возьмем, к примеру, наши моря и океаны, которые мы превратили в гигантское хранилище мусора, угрожающего морским экосистемам. По данным Гринпис, каждую секунду в мировые океаны и моря сбрасывается более 200 кг пластика , что эквивалентно более 8 млн тонн пластиковых отходов в год.
Кроме того, более 1 миллиона морских птиц и более 100 000 морских млекопитающих ежегодно умирают из-за ущерба, нанесенного морской среде пластиковыми, химическими и нефтяными отходами. Хотя некоторые из этих остатков, на которые приходится 80% всего загрязнения моря, могут разлагаться и исчезнуть всего за шесть месяцев, для многих других на это требуется несколько сотен лет .
Между тем, пластиковые отходы, включая «микропластики», оставляют много загрязнения воздуха, моря и суши. Группа ученых недавно продемонстрировала, что эти микропластики распространяются по воздуху и достигают отдаленных природных территорий с уровнями концентрации, аналогичными тем, которые наблюдаются в больших городах.
Международные правительства и экологические организации уже начали действовать, чтобы остановить эту серьезную глобальную экологическую угрозу. Однако цели, поставленные в различных международных соглашениях на 2030 и 2050 годы, кажутся недостижимыми для многих стран и регионов.
Нам нужны срочные меры, чтобы остановить загрязнение пластиком, и каждый из нас должен внести свой вклад в инновации, изменить менталитет и уважать окружающую среду. От этого зависят наша жизнь и будущее.
Конопля: сырье возвращается из прошлого
Конопля — это растение, которое может помочь нам заново открыть будущее пластика и других материалов. Это чистая, экологическая, устойчивая и возобновляемая альтернатива. И он может заменить использование загрязняющих веществ при производстве товаров во многих областях, таких как строительство, автомобили, мода, дизайн, спорт и многие другие.
Но конопля — не новый ресурс, отвечающий определенной экологической тенденции. Конопля — это сырье, возвращающееся из прошлого, чтобы помочь нам переосмыслить будущее. На протяжении тысячелетий он использовался из-за его питательных свойств и многочисленных преимуществ для здоровья, а также служил сырьем для бесчисленных продуктов, таких как продукты питания, текстиль и лекарства.
Конопля — одна из тех культур, которые создают больше биоразнообразия в ее окрестностях. Его выращивание позволяет нам получать по низкой цене три вида сырья: семена, клетчатку и мякоть. Волокно всегда использовалось чаще всего из-за его превосходных качеств, так как оно является наиболее стойким, абсорбирующим и прочным волокном растительного происхождения.
Изобретая будущее пластика из конопли
Становится все проще найти продукты, предназначенные для различных секторов, сделанные из растительных волокон, таких как лен, кокос и, конечно же, конопля. Цель состоит в том, чтобы заменить загрязняющие вещества, которые производились десятилетиями. Как мы уже говорили, конопля может заменить многие из этих материалов , таких как пластмассы, тем самым помогая уменьшить загрязнение во всем мире.
Использование конопли приносит не только экологическую пользу. Это также улучшает качество и производительность продуктов, содержащих его . Например, для изготовления досок для серфинга долгое время использовалось конопляное волокно вместо стекловолокна, поскольку оно делает их намного легче, гибче и прочнее, а также дает им сенсационное сцепление и плавучесть.
Таким образом, с каждым годом все чаще на рынке появляются инновации в технологии пластика конопли. Сегодня даже некоторые из крупнейших автомобильных компаний, такие как BMW, Mercedes и Bugatti, включают пластмассу из конопли в свою продукцию. Последняя модель Porsche, например, 718 Cayman GT4, включает панели из конопляного волокна, произведенные голландской компанией Hempflax.
Короче говоря, биопластические материалы, в том числе конопля, обладают значительными преимуществами для окружающей среды. Поскольку они не сделаны из ископаемого топлива, они не выделяют углекислый газ при разложении. Кроме того, большинство из них поддаются биологическому разложению. Все указывает на то, что они могут стать очень важной частью решения климатического кризиса.
5 видов биопластика из конопли и как они используются
1. Конопляная целлюлоза
Целлюлоза является наиболее распространенным органическим полимером на Земле и является неотъемлемой частью клеточных стенок растений и многих видов водорослей. Хотя целлюлоза в основном используется для изготовления бумаги, она также используется для изготовления широкого спектра различных пластмасс, включая целлулоид, целлофан и вискозу.
Первые пластмассы производились из органических и несинтетических материалов, а целлюлоза тогда была ключевым элементом зарождающейся пластмассовой промышленности. Сегодня биопластики снова вызывают большой интерес благодаря своим разнообразным экологическим преимуществам.
2. Целлофан, искусственный шелк и целлулоид.
И целлофан, и вискоза классифицируются как регенерированные целлюлозные волокна и аналогичным образом производятся для изготовления целлофановой пленки или вискозного волокна.
Целлулоид получают сначала путем производства нитроцеллюлозы (нитрата целлюлозы), которую смешивают с камфорой, широко используемым пластификатором, чтобы получить плотный твердый термопласт, который можно легко формовать при нагревании.
Целлюлозу из конопли можно экстрагировать и использовать для производства целлофана, вискозы, целлулоида и множества родственных пластмасс. Известно, что конопля содержит около 65–70% целлюлозы и считается хорошим многообещающим источником, в основном из-за ее относительной устойчивости и низкого воздействия на окружающую среду. Для сравнения: древесина содержит около 40% целлюлозы, лен 65–75% и хлопок до 90%.
Конопля растет быстрее, чем большинство древесных пород, и требует меньше пестицидов, чем хлопок или лен. Однако при выращивании на некоторых почвах требуется значительное количество удобрений, а также относительно большое количество воды.
3. Прочие изделия из целлюлозы из конопли.
Целлюлозу можно использовать для производства широкого спектра пластмасс и родственных веществ. Разница в физических свойствах во многом обусловлена длиной полимерных цепей и степенью кристаллизации.
Целлюлозу добывают из конопли и других волокнистых культур различными методами. Необработанная пульпа может быть гидролизована, то есть разделена на ее составные части путем добавления воды при 50–90 ° C. Ее также можно погрузить в слабый кислотный раствор для отделения кристаллических частей от аморфных, тем самым получая нано кристаллыцеллюлозы .
К нему также можно приложить дополнительное тепло и давление, чтобы получить интересную форму, известную как наноцеллюлоза. Это «псевдопластик», который при нормальных условиях напоминает вязкий гель и становится более жидким при встряхивании или напряжении.
Наноцеллюлоза или микрофибриллированная целлюлоза (MFC) имеет множество потенциальных применений. Его можно использовать в качестве армирующего материала в пластиковых компаундах и в качестве хорошо впитывающего агента для очистки разливов нефти или нефтяных пятен. Его также можно использовать для производства предметов гигиены и в качестве низкокалорийного стабилизатора в пищевой технике.
Zeoform, австралийская компания , предлагает пластик на основе целлюлозы, произведенный с использованием собственного запатентованного процесса, который включает коноплю.
Благодаря их технологии волокна целлюлозы превращаются в формованный материал, обладающий высокой промышленной прочностью для изготовления неограниченного количества продуктов. Этот материал рекламируется как 100% нетоксичный, биоразлагаемый и пригодный для вторичной переработки, поскольку его можно компостировать, и он предлагает очень интересную форму улавливания и связывания углерода.
4. Пластмассы на основе конопли
Композитные пластмассы состоят из полимерной матрицы , которая может быть на основе целлюлозы или ряда других природных или синтетических полимеров, и армирующих волокон, которые, в свою очередь, могут быть природного (и в основном состоящего из целлюлозы) или синтетического происхождения.
Природные полимеры включают смолу, шеллак, черепаховый панцирь и многие древесные смолы, в то время как натуральные волокна включают джут, сизаль, хлопок и лен. Традиционные неорганические наполнители включают тальк, слюду и стекловолокно.
Биокомпозиты обычно содержат по крайней мере один основной компонент органического происхождения. Хотя существуют 100% органические пластмассы, большинство из них содержат синтетические элементы. Обычно натуральное волокно смешивают с синтетическим полимером, а затем маркируют как биокомпозит. В различные комбинации натуральных волокон и полимеров , которые могут быть использованы , чтобы сделать биопластика сильно различаются по плотности, прочности на разрыв, жесткость и другие аспекты.
Эти факторы могут быть изменены в процессе производства, чтобы создавать подходящие продукты для широкого спектра применений. Последние включают производство строительных материалов, мебели, музыкальных инструментов, лодок, автомобильных панелей, биоразлагаемых пакетов для покупок, а в медицине — биосовместимых «поддерживающих структур» при реконструкции костной ткани .
Волокна конопли используются в качестве армирующих материалов в композитных материалах и известны своей прочностью на разрыв, в частности, волокна женских растений. Волокна мужских растений более тонкие, мягкие и часто более прочные, но они также менее устойчивы.
Исследование композитных материалов из полипропилена (ПП), армированного натуральным волокном, в 2003 году показало, что конопля, кенаф и сизаль обладают пределом прочности на разрыв, сравнимым с прочностью традиционных композитов из стекловолокна, и что конопля превосходит своих конкурентов по ударопрочности.
В 2007 году другое исследование композитов из полипропилена, армированных волокнами конопли, в данном случае с использованием материала, известного как маллеированный полипропилен (MAPP), показало, что общие механические свойства и механические свойства были увеличены на 80% по сравнению с традиционными композитами из стекловолокна.
5. Чистые биокомпозитные материалы из конопли.
Некоторые биокомпозиты или биоматериалы уже полностью разработаны из органических веществ, включая коноплю, которая используется в качестве наполнителя.
В исследовании прочности на разрыв волокон конопли, проведенном в 2003 году, было показано, что при подщелачивании разбавленным гидроксидом натрия (NaOH) в концентрациях 4–6% они демонстрируют большую прочность на разрыв и жесткость в сочетании с жидкой полимерной матрицей. скорлупа кешью при производстве биокомпозитных пластиков.
В 2007 году группа корейских исследователей объявила о создании биокомпозита на основе органической полимолочной кислоты (PLA, важный биоразлагаемый термопластичный полиэфир), армированного волокнами конопли. Они также обнаружили, что обработка волокон конопли разбавленной щелочью увеличивает их прочность на разрыв . Биокомпозитные материалы показали более высокую прочность и жесткость, чем пластмассы, содержащие только PLA.
В 2009 году группа исследователей из Стэнфордского университета объявила о разработке армированного волокнами конопли композита из биополигидроксибутирата (BHP). Материалы из конопли и BHP прочные, мягкие, привлекательные и достаточно долговечные , чтобы их можно было использовать в строительстве, производстве мебели и материалов для полов.
В исследовании 2014 года по разработке полностью биоразлагаемых композиционных материалов с использованием поли (бутиленсукцината) (PBSu) в качестве полимерной матрицы и волокон конопли и косточки конопли в качестве наполнителя было обнаружено, что прочность на разрыв и ударная вязкость зависят от типа и количество использованного наполнителя. Соединения PBSu / Hempagramice имели более высокую скорость биоразложения, чем соединения PBSu / волокна конопли.
На пути к устойчивому будущему
Очевидно, что исследованиям еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем будут созданы наилучшие экологически безопасные альтернативы пластмассам, полученным из нефти. Однако новые исследования ускоряются, поскольку правительства и страны во всем мире все больше осознают необходимость радикального сокращения использования нефтехимии. Конопля все чаще признается как обладающая огромным потенциалом в нашем естественном «арсенале» многообещающих культур для производства биопластиков.
