u_manual

ГЛАВА 5 БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.3. Разрушаемые биопластики: реалии и перспективы

основным стимулом для развития этого направления. С 2006 г. некоторые голландские упаковочные предприятия полностью перешли на использование биоразлагаемых материалов. Правительство стимулирует этот процесс. Для этого в бюджете предусмотрено выделение средств в размере нескольких миллиардов евро. Уже сегодня в странах ЕС начинают использовать биопластики для упаковки бутербродов, изготовления одноразовой посуды, а также пакетов для мусора.

Нельзя не отметить, что развитие производства биоразлагаемых полимеров требует значительных инвестиций в исследования, сельскохозяйственные работы, строительство заводов. Несмотря на это, многие европейские и американские компании готовы идти на эти траты. Их заинтересованность поддерживают и розничные операторы целого ряда развитых стран. Крупнейшие продуктовые сети Европы уже с 2003–2005 г. используют биоразлагаемую упаковку, в первую очередь для натуральных продуктов, овощей, фруктов, салатов и деликатесов. В Великобритании это Tesco, Sainsburis, Marks & Spenser; во Франции –Carrefour, Monoprix, Migros; в Италии – Esselunga, IPER, Coop;в Китае – Migro, Coop; в Голландии – Albert Heijn и

другие. Например, бельгийская сеть супермаркетов Delhaize в 2006–2007 гг. использовала более 7 млн PLA-контейнеров для салата, а позже она прекратила использовать традиционные пакеты, заменив их одноразовыми биоразлагаемыми на основе крахмала. Информацию об особенностях биодеградирующего упаковочного материала и способах его утилизации можно увидеть на этикетках и информационных стендах над витринами.

Прогрессивные производители продуктов питания тоже внедряют биоупаковку. Этот маркетинговый ход помогает привлекать внимание к марке и добиваться лояльности «экологично» настроенной европейской аудитории. Так, макароны под маркой Birkel’s Bio фасуются только в пакеты из биоразлагаемого пластика на основе целлюлозы. Birkel стала первой немецкой компанией, сделавшей ставку на коммерческое использование биоупаковки. Французский производитель Richard Laleu внедрил новый материал – PLAфольгу Biophan – в качестве упаковки для сыра. Финская Huhtamaki стала пионером на рынке биоразлагаемой одноразовой посуды, создав линию BioWare (стаканы для холодных напитков, тарелки, контейнеры и ножи) из вторичного сырья (макулатура) и биополимера NatureWorks PLA. В 2006 г. немецкая аптечная сеть Ihr Platz предложила покупателям линию оздоровительных напитков Vitamore в ПЛ-бутылках с крышками из полимера MaterBi на основе крахмала. В конце 2007 г. компания Biota Brands of America (США), заявляющая, что она заботится об окружающей среде, вывела на рынок инновационный продукт – энергетическую воду Biota Spring Water. Новинка разлита в запатентованные биоразлагаемые бутылки Planet Friendly. Greenery, один из ведущих европейских концернов на рынке фруктов, овощей и грибов, в конце 2004 г . впервые применил биоразлагаемую упаковку

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

251

ГЛАВА 5 БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.3. Разрушаемые биопластики: реалии и перспективы

для своих продуктов. Опыт оказался удачным, и в ближайшее время компания планирует полностью отказаться от традиционной полимерной упаковки.

Австралийское подразделение концерна Cadbury Schweppers заказывает биодеградирующие коррексы для коробок под шоколадные конфеты. А Nestle уже два года поставляет в Австралию конфеты из молочного шоколада Dairy Box («Молочная коробка»), коррексы для которых изготовлены из полимолочной кислоты PLА, они моментально разлагаются при контакте с водой. С недавнего времени Dairy Box появились и в Европе. Ирландская компания Tipperary Water в дополнение к своим кулерам для воды предлагает биоразлагаемые одноразовые стаканчики из полилактида. На начальном этапе, в августе 2004 г., в Ирландии и Великобритании было продано 500 тыс. стаканчиков, и всего за три года объем продаж увеличился почти до 30 млн штук в год. Еще один пример из Ирландии: компания Alcan Packaging разработала новую слоистую пленку для упаковки мюсли британской компании Jordans. Пленка из целлюлозы фирмы Natureflex и материала Mater-Bi компании Novamont рассчитана на компостирование в домашних условиях. В Дании и Ирландии введен налог для продуктовых сетей на использование ПЭ пакетов, а в Италии, Франции, ряде штатов США с 2010 г . использование небиоразлагаемых пакетов будет вообще запрещено.

В результате этих мероприятий в Западной Европе в 2006 г. было потреблено 19,5 тыс. т биоразлагаемой упаковки, в США – 16 тыс. т. С июля 2008 г. в Китае запрещено использование в качестве упаковки тонкой полипропиленовой пленки. Согласно недавно опубликованному распоряжению городской администрации Лос-Анджелеса, начиная с первого июля 2010 г., во всех супермаркетах, продуктовых магазинах, а также магазинах одежды запрещается использование пластиковых пакетов. Взамен предполагается использовать бумагу или иные биоразлагаемые материалы. Целью этого запрета является улучшение экологической обстановки в городе. В настоящее время в магазинах Лос-Анджелеса покупателям раздается 2,3 млн полиэтиленовых пакетов в год. Среднее время использования одного такого пакета составляет 20 мин.

Упаковка, создаваемая на основе биоразлагаемых материалов, появилась и в странах СНГ. Например, в России финская компания Huhtamaki планирует построить завод для производства различных видов упаковки и одноразовой посуды на основе технологии BioWare. Для выпуска некоторых изделий специалисты этой фирмы используют пластик, создаваемый из полимера молочной кислоты (полилактида, ПЛ). Нельзя не отметить при этом, что в настоящее время ПЛ-упаковка дороже аналогичных изделий из полипропилена. В России в целом, к сожалению, пока рано говорить о производстве и широком спросе у населения на биоразлагаемую упаковку. Однако уже сегодня необходимо задуматься о неизбежности перехода на биоразлагаемые пластики, безвредные для человека и окружающей среды.

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

252

ГЛАВА 5. БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.4. Объемыпроизводстваиобластиприменения разрушаемыхбиопластиков

Сферы применения разрушаемых биопластиков расширяются. Это связано с тем, что, во-первых, появляются новые виды этой продукции с новыми ценными коммерческими свойствами. Второе обстоятельство объясняется тем, что по мере совершенствования технологий, биопластики становятся дешевле и, следовательно, доступнее для потребителя.

В конце 2007 г. три немецкие компании – Institute for Recycling of the University for Applied Sciences Braunschweig, Fraunhofer Institute for Chemical Technologies и CTC Clean Tech Consulting GmbH – провели совместное ис-

следование и выяснили, что в мире существует не менее 73 видов биоразрушающихся биопластиков. В числе их производителей – компании Albis, Basf,

Biomer, Biopearls, Biotec, Dow, Enmat, GoodFellow, Hycail, Mazzucchelli,

Metabolix, Monsanto, NatureWorks, Novamont, Plantic, Polyfea, P&G, Solvay и

другие. Полный список и технические характеристики полимеров опубликованы в Интернете на сайте www.bioplastics24.com. Естественно, что не все разработки «приживутся» на рынке, но даже само их количество свидетельствует о значительном интересе к данной проблеме.

5.4.1. Природныеисточникисырья длясинтезаразрушаемыхбиопластиков

Биопластики, производимые на основе природных материалов, например из крахмала, появились в середине 70-х гг. ХХ в. Эти полимеры, полученные из растительных волокон, растений и целлюлозы, до недавнего времени доминировали на рынке среди биоразрушаемых пластиков. Источником сырья для производства биопластиков такого типа служат злаковые растения и картофель. Так, из кукурузы можно получить до 80 % крахмала от зеленой биомассы растения. Биопластик из крахмала разлагается в почве под воздействием микроорганизмов до конечных продуктов, – диоксида углерода и воды. Однако крахмал растворяется в воде, поэтому изделия из него деформируются при контакте с влагой. Существует иной путь получения более функционального биопластика для упаковки. Это использование крахмалсодержащего сырья для микробиологической трансформации его в молочную кислоту (лактид). Далее мономеры лактида подвергают полимеризации с образованием полилактида (полимолочной кислоты, ПМК) – биопластика, обладающего по сравнению с крахмалом более высокими прочными свойствами. Еще один путь производства биопластиков основан на использовании микроорганизмов, способных синтезировать в специфических условиях роста полимерный материал, подобный полипропилену. Это линейные термопластичные полиэфиры, так называемые полигидроксиалканоаты (ПГА), которые в настоящее время становятся лидирующим классом среди биопластиков.

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

253

ГЛАВА 5. БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.4. Объемы производства и области применения разрушаемых биопластиков

Полностью биоразрушаемые пластики производят также из природного сахаросодержащего сырья. В ходе многочисленных экспериментов по их производству использовали самые разные растения – от картофеля, пшеницы, бобовых, подсолнечника, сахарной свеклы до древесины тополя и осины. Одни оказались непригодными, а другие, такие как пшеница, кукуруза, сахарная свекла, – весьма перспективными. В настоящее время используются такие природные полимеры, как целлюлоза, натуральный каучук, полисахариды, полипептиды, хитин, эпоксидированные масла, лигнин, поллулан, сложные полиэфиры и др. Большой интерес вызывает крахмал как относительно недорогое по цене сырье, который экстрагируют из картофеля, пшеницы, кукурузы, риса. Однако полимеры на основе крахмала имеют существенный недостаток – нестойкость к воздействию воды. Распространенным решением этой проблемы является внедрение композиционных материалов с добавлением природных или синтетических компонентов для усиления водостойкости.

Так, компания Rodenburg Biopolymers первой в мире предложила биопластик Solanyl по цене, сопоставимой с обычными синтетическими пластиками. Solanyl – это разлагаемый микроорганизмами пластик, в основу которого входят субпродукты промышленной переработки картофеля. Начиная с ноября 2001 г., самый большой в Европе завод по производству биопластика производит около 47 000 т продукта в год. Подобное производство создано в Нидерландах. Объем поставляемого Rodenburg Biopolymers фермерами сырья для производства этого биопластика составляет около 400 000 т/год.

Области применения пластика определяются тем, что его уникальные свойства превосходят свойства альтернативных материалов. Solanyl может обрабатываться серийным оборудованием, выпускаемом для прессования под давлением и получения пленки. Среди производителей, предлагающих биопластики для упаковки на основе растительного крахмалсодержащего сырья, – итальянская фирма Novamont SpA и английская компания Environmental Polymers Group (EPG). В Италии запущены в производство четыре композиции материала марки Mater-Bi, нетоксичного полиацеталя на основе крахмала. Novamont – ведущий итальянский производитель биопластика. Mater-Bi – это полностью биоразлагаемый, поддающийся биохимическому распаду биопластик, по своей степени устойчивости и прочности не уступающий традиционным разновидностям пластика, содержит в своем составе природное сырье, отличается низким уровнем выброса в атмосферу парниковых газов и пониженным потреблением энергоресурсов. Компанией разработана серия

материалов марки Mater-Bi®.

Так, пленочная продукция этой марки успешно опробована одной из ведущих британских сетей супермаркетов в процессе фасовки и упаковки фирменной линии натуральных овощей и фруктов. Ламинированная пленка, представляющая собой синергическую комбинацию биоразлагаемого пластика – это новая упаковка злаковых завтраков, выпущенная компанией Jordans Cereals. На смену традиционным пластиковым пакетам приходят па-

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

254

ГЛАВА 5. БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.4. Объемы производства и области применения разрушаемых биопластиков

кеты, производимые из слоев «NatureFlex» (Innovia Films) и Mater-Bi®. Дан-

ная комбинация гарантирует идеальные механические и изолирующие свойства биоразлагаемой упаковки, рекомендуемой к использованию в сегменте обезвоженных продуктов питания с длительными сроками годности. Экструзионное покрытие – особая разновидность Mater-Bi, разработанная в целях осуществления ламинирования способом экструзии. Переработка материала осуществляется на основе использования стандартного промышленного оборудования, при этом по своей природе он напоминает традиционные полиолефины по своей устойчивости, скорости производства и плотности. Благодаря прекрасным герметизирующим и адгезивным свойствам материала, он рекомендуется к использованию в упаковке самого разнообразного товарного ассортимента, в том числе и в фармацевтической промышленности.

ВАвстрии и Швеции McDonald’s предлагает в своих ресторанах вилки

иножи, созданные из кукурузы, компания Goodyear выпустила первые био-

шины Biotred GT3, а магазины Carrefour во Франции, E sselunga в Италии и Co-Op в Норвегии продают свои товары в биопластиковых пакетах из того же Mater-Bi. В Италии планируют также производить биопластик из сахарной свеклы, который разрушается водными микроорганизмами за 10 дней при комнатной температуре. Австралийская компания CRC заявила о создании биопластика из кукурузного крахмала. Новый материал разрабатывался в течение шести лет по заказу International Food Manufacture and Packaging Science. Биопластик будет применяться для упаковки сухих пищевых продуктов. Разработчики заявляют, что из «сиропной массы» можно создавать полимерные пакеты, тарелки, стаканы, ложки и вилки. Например, сделанные из пластика на основе кукурузы вилки находят широкое применение в разных странах. К тому же у биопластика, созданного из кукурузного крахмала, есть еще одна примечательная особенность – изделия из него можно производить с расчетом срока самораспада. Некоторые виды биопластмассы на основе крахмала могут служить в течение нескольких месяцев, некоторые – в течение нескольких лет.

Ученые из Университета Айовы (США) разработали технологию, направленную на повышение прочностных свойств биопластика с помощью наноклея. Руководитель команды исследователей Дэвид Грэвелл заявил, что новый пластик будет широко востребован в производстве тары и упаковки для пищевых продуктов, и даже, возможно – цветочных горшков. Обычно при изготовлении биопластиков свернутые белки сои или кукурузы с помощью глицерина «выпрямляют» в длинные цепочки, которые затем формируют пластик. Теперь же в ходе этого завершающего этапа производства в пластик добавили наночастицы клея. Дальнейшая обработка биопластика (плавление и производство готовых изделий) происходила на специальном оборудовании от фирмы Trexel Inc.

Англичане работают над созданием особого типа поливинилового спирта, который способен к биоразложению в горячей и холодной воде. Этот материал предполагается использовать для производства упаковочной плен-

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

255

ГЛАВА 5. БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.4. Объемы производства и области применения разрушаемых биопластиков

ки методом экструзии с раздувом. Предлагаемая компанией EPG технология включает запатентованную технологию экструзии и собственные разработки биодеградантов на основе поливинилового спирта (PVON). При этом представители компании сообщают, что свойства изготавливаемой упаковочной пленки будут соответствовать или даже превышать физические характеристики пленки из поливинилхлорида и полиэтилена, а по своей стоимости смогут конкурировать с другими биоматериалами.

Разрабатываемые биологические пластики способны не только к биоразложению, но также позволяют создавать упаковку, препятствующую развитию болезнетворных микроорганизмов в продуктах. Одной из самых опасных возбудителей человеческих болезней является бактерия под названием листерия. Развиваясь в различных пищевых продуктах даже при весьма низких температурах, она может стать причиной серьезного заболевания, при котором возможен даже смертельный исход. В университете Клемсон разработана биопластмасса, содержащая в качестве наполнителя низин, препятствующий развитию патогенов. Низин является антибиотиком полипептидного типа, производным молочнокислых бактерий Streptococcus lactis, при этом он безвреден для человека.

Промышленным производством биопластиков занимаются японский автоконцерн «Toyota» и американская компания «Cargill Dow». Объемы производства такого экологически чистого пластика до недавнего времени не превышали 100 тыс. т в год. Toyota намерена кардинально изменить ситуацию. Как заявил глава биотехнологического подразделения компании Кодзабуро Цукисима, в 2007 г. компания построила завод мощностью до 50 тыс. т биопластика в год, а к 2020 г. производство будет увеличено до 20 млн т, благодаря чему Toyota собирается зарабатывать на биопластике по 38 млрд дол. в год. Стоимость полимера будет снижена до 2 долларов с нынешних 5–10 долларов за килограмм, таким образом, по цене он сравняется с синтетическими пластиками. Toyota производит биопластики из сахарного тростника, кукурузы и тапиоки – муки из маниоки. Данный материал горит при низких температурах, не выбрасывая в атмосферу вредные газы. Помимо упаковки, Toyota планирует использовать детали из этого биопластика в своих автомобилях. Уже в настоящее время элементы из биопластика входят в комплектацию двух моделей Toyota – минивэна Raum и седана Prius. В настоящее время один кг биопластика стоит 500–1 000 йен, что в 5 раз больше цены обычного пластика, производящегося из нефти. Япония потребляет около 14 млн т пластика в год – примерно десятую часть объема, производящегося во всем мире. Из этих 14 млн т только 10 тыс. т приходится на биопластик.

Другой гигант автомобилестроения в Японии – компания Mazda Motor Corp. ориентируется на производствоо биопластика из непищевого сырья. Для выполнения данного проекта и его доведения для промышленной реализация компания привлекла специалистов из университета города Хиросима. Разработчики этого проекта акцентируют, что для производства биопластика не будет использоваться пищевое сырье, т.е. производство биопластика не

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

256

ГЛАВА 5. БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.4. Объемы производства и области применения разрушаемых биопластиков

нанесет ущерба пищевой промышленности. В качестве сырья планируется использовать отходы деревообрабатывающей промышленности, опилки и прочие отходы. Помимо упаковки, биопластик будет использован при производстве бамперов и отдельных элементов центральной консоли. Ожидается, что «пластик из опилок» будет массово применен при производстве очередного поколения Mazda-3, появление которого намечено на 2013 г. На данный же момент компания демонстрирует достигнутые результаты на эксперимен-

тальном Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid.

Вэтом же автомобиле Mazda показывает другую экологически чистую технологию – получение тканей для отделки салона из отходов деревообрабатывающей промышленности. Как заявили представители компании Mazda, помимо упаковочного биопластика, ими создан высокопрочный и жаростойкий биопластик, пригодный для применения в создании внешних поверхностей автомобилей. Кроме того, он может использоваться в качестве внутренних деталей транспортных средств. Недавно разработанный биопластик в три раза прочнее и имеет на 25 % большую жаростойкость, чем сравнимый с ним давно существующий биопластик, используемый для электрооборудования.

Вотличие от обычного полипропиленового пластика на нефтяной основе, новый биопластик имеет сравнительно большую твердость, что поможет экономить материал и делать детали более тонкими. Нельзя не отметить, что в настоящее время в Японии происходит настоящий бум производства биоразлагаемых полимеров. Если в 2000 г. объемы производства экологически безопасного материала составляли лишь 2000 т, то сегодня это уже около 50 тыс. т, а к 2010 г. эксперты прогнозируют увеличение и до 200 тыс. т. В настоящее время только в Токио существуют более 200 компаний, специализирующихся на разработке биопластиков.

ВРоссии, как отметил аналитик ИК «Проспект» Дмитрий Царегородцев, отечественными учеными также запатентована технология изготовления биопластика из древесины. Однако производится он в очень малых количествах и используется как сырье для прозаичных продуктов: крахмала и водки.

За рубежом разработками в области создания биоупаковки занимаются не только коммерческие, но и различные научные организации. Так, бразильские ученые создали съедобную липкую пленку. После двенадцати месяцев работы исследователи из государственного университета Кампинас, СанПаулу нашли уникальный материал для такой пленки – муку амаранто (питательный хлебный злак, который выращивается в Южной Америке). Эта упаковка перерабатывается биологическими методами, т.е. деградирует в почве под воздействием микроорганизмов, при этом имеет высокий уровень содержания белка. Кроме того, разработанная пленочная упаковка высокопрозрачна и обладает свойствами, которые позволяют хранить свежие фрукты и овощи значительно дольше, чем обычно.

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

257

ГЛАВА 5. БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.4.Объемы производства и области применения разрушаемых биопластиков

5.4.2.Синтез, свойства, областиприменения разрушаемыхбиопластиковнаосновемолочнойкислоты

Лидером по объемам выпуска среди разрушаемых биопластиков до настоящего времени оставался полилактид (полимер молочной кислоты). Этот пластик может быть получен синтетическим способом и ферментативным брожением сахаросодержащих субстратов. В промышленности молочную кислоту получают гидролизом 2-хлорпропионовой кислоты и ее солей (100 °C) или лактонитрила CH3CH(OH)CN (100 °C, H2SO4) с последующим образованием эфиров, выделение и гидролиз которых приводит к продукту высокого качества. Известны другие способы получения молочной кислоты: это окисление пропилена оксидами азота (15–20 °C) с последующей обработкой H2SO4; взаимодействие CH3CHO с СО (200 °C, 20 МПа). Полилактид получают полимеризацией оптически активного лактида в растворе при 100–150 °C или в массе при 140–200 оC.

Получают лактид также биотехнологическим способом, ферментативным брожением декстрозы сахара или мальтозы, сусла зерна или картофеля (рис. 5.7). Далее лактид подвергают полимеризации. Для придания ПМК термостойкости и повышения механических свойств, как правило, получают сополимеры полилактидов с полигликолидом.

Рис. 5.7. Сырье и этапы производства полилактидов

По данным исследовательской компании Pira, в 2007 г. доля полилактида в общем объеме производства всех биодеградирующих пластиков составила 43 %. Сферы применения полилактида весьма широки. Из полилактидов производят различные изделия: одноразовую посуду, обертку для конфет, пленочные материалы, упаковку типа блистерной, продукцию из вспененного материала (табл. 5.1). Пленочные материалы из биопластиков используют для мульчирования, так как они тут же в почве и перегнивают.

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

258

ГЛАВА 5. БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.4. Объемы производства и области применения разрушаемых биопластиков

Упаковка из полилактида полностью разрушается за 45 дней в условиях промышленного компостинга при соблюдении ряда требований (температура не менее 60 °С, определенный уровень влажности, наличие бактерий и др.). В естественной среде процесс деградации будет длиться дольше, причем упаковка может разрушиться не полностью. Свойства ПЛ представлены в табл. 5.2.

Таблица 5.1

Области практического использования полилактидов

	Способы переработки ПМК		Конечные продукты
	и типы изделий
	Нетканые материалы, волокна		Средства личной гигиены, защитная одежда, фильт-
			ровальные материалы
	Ориентированные пленки		Этикетки, лента
	Пленка/экструзия		Посуда, упаковка пищевых и иных продуктов, плен-
			ка для мульчирования
	Эластичная пленка/экструзия,		Пленка для заворачивания продуктов питания, му-
	раздув		сорные мешки, термоусадочная пленка
	Герметизирующие покрытия		Подносы и лотки для пищевых продуктов
	Инжекционное формование		Жесткая тара, упаковка для молочных продуктов
	Пена		Грейферы, лотки для мясных продуктов
				Таблица 5.2
		Свойства полилактидов
	Свойства			Полимер на основе
				молочной кислоты
			Физические свойства
	Удельный вес, г/см3			1,24
	Показатель текучести, г/10 мин (190 ºС/2,16 К)			4–8
	Прозрачность			Прозрачный
			Механические свойства
	Сопротивление разрыву при растяжении, фунтов/дюйм2 (МПа)			7 700 (53)
	Предел текучести при растяжении, фунтов/дюйм2 (МПа)			8 700 (60)
	Модуль упругости при растяжении, тыс. фунтов/дюйм2 (ГПа)			500 (3,5)
	Удлинение при растяжении, %			6,0
	Ударная прочность по Изоду с надрезом, фут-фунт/дюйм (Дж/м)			0,24 (12.81)

Фирмой «Cargill» освоено производство полилактида ферментацией декстрозы кукурузы мощностью до 6 тыс. т в год. В перспективе фирма планирует расширить производство до 50–150 тыс. т и снизить стоимость полилактида с 250 до 2,2 дол. за кг. Стоит отметить, что из всех представленных проектов, как полагают аналитики, наиболее успешным на данное время является проект, разработанный Cargill Dow, совместным предприятием, созданным двумя компаниями: сельскохозяйственной корпорацией Cargill

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

259

ГЛАВА 5. БИОТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ: БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

5.4. Объемы производства и области применения разрушаемых биопластиков

Corporation и одним из лидеров в производстве химических продуктов компанией Dow Chemical. Cargill Dow является ведущим предприятием в производстве полимолочной кислоты – полимера, изготавливаемого из возобновляемых сельскохозяйственных ресурсов: зерновых и сахарной свеклы. В его основе лежит растительный сахар. Разработанный Cargill Dow полимер обладает хорошей прозрачностью, прочностью, влагостойкостью и так же, как и ПЭТ, не пропускает запахи. Возможная сфера применения – это различные упаковочные пленки, жесткие контейнеры и даже покрытия. Специалисты компании утверждают, что упаковка из ПЛ-полимера способна полностью разлагаться в течение сорока пяти суток при условии создания соответствующей структуры компостирования. По утверждению представителей Cargill Dow, разработанная ими технология предлагает усовершенствованный контроль структуры полимеров. Преимущество данной технологии заключается в возможности использовать в качестве сырья самые различные сельскохозяйственные сахаросодержащие культуры, которые произрастают в тех или иных регионах мира. В Европе можно использовать пшеницу или свеклу, в Америке – кукурузу или бобы. Благодаря этой технологии используются практически любые сельскохозяйственные культуры, содержащие натуральный сахар.

Несмотря на все перечисленные достоинства полилактида, широкое внедрение его как полимера бытового и технического назначения до последнего времени сдерживается низкой производительностью технологических линий и, как следствие, высокой стоимостью продукции. Однако в отличие от многих своих конкурентов, биополимеры от компании Cargill Dow обрели довольно ощутимый коммерческий успех. Ряд европейских и американских компаний уже объявили о возможности использования новых полимерных материалов, в том числе для производства различных видов упаковки.

Говоря о биоупаковке, создаваемой из биопластика, стоит еще отметить, что существуют и разрабатываются идеи производства не просто одноразовой биоупаковки, а пищевой упаковки, содержащей особые, убивающие патогены бактерии. Полилактид применяют для производства как одноразовой посуды, так и разнообразной упаковки, поскольку он не вреден для здоровья человека. Такие процессы активно осваивает крупная японская корпорация Ajinomoto; молочную кислоту получают сбраживанием сырья на основе пшеницы, такой биопластик идеально подходит для изготовления гибких упаковочных материалов. Эксперты Biodegradable Plastics Society полагают, что этот биопластик получит дальнейшее развитие на рынке полимерных материалов Азии.

Однако ПМК уступают обычным полимерным материалам по теплостойкости, поэтому упаковка из этого материала не может быть заполнена содержимым с температурой 50 оС и выше, так как она начинает деформироваться. Кроме того, барьерные характеристики ПМК по отношению к кислороду хуже (ниже в 10 раз), чем у полиэтилентерефталата (ПЭТ), полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ). Поэтому тара из ПМК чаще всего используется для упаковки сухих и некоторых замороженных продуктов, а также

 Современные проблемы и методы биотехнологии. Учеб. пособие

260