Tworzywa biopochodne

Tworzywa biopochodne to tworzywa wytwarzane (w całości lub częściowo) z surowców odnawialnych – biomasy, roślin itd.

Właściwości
Właściwości tworzyw biopochodnych różnią się znacznie w zależności od rodzaju tworzywa. 
Tworzywa takie jak PE, PET, czy PVC otrzymane z surowców bio, mają właściwości takie same jak analogiczne tworzywa wytworzone z ropy naftowej. W tym przypadku odróżnienie pochodzenia tworzywa (konwencjonalne, czy biopochodne) jest możliwe jedynie przy zastosowaniu metod analizy chemicznej.

Zastosowania
70% zastosowań tworzyw biopochodnych stanowią opakowania (2010). Główne tworzywa biopochodne to: tworzywa oparte na skrobi, PLA (polilaktyd), bio-PET (politereftalan etylenu) oraz bio-PE (polietylen). Produkcja bio-PP (polipropylenu) jest wciąż w fazie instalacji testowych.
PLA, oprócz opakowań, stosuje się również w sektorze tekstylnym (włókna).
Biopochodny kwas bursztynowy jest odpowiedni dla szeregu zastosowań w sporcie, przemyśle obuwniczym, motoryzacyjnym, tekstylnym, opakowaniowym, rolnictwie.
Niektóre biopochodne poliamidy (np. bio PA 4.10) są wykorzystywane w sporcie, przemyśle motoryzacyjnym, meblarskim i w elektronice użytkowej.

Otrzymywanie
Naturalne biopolimery 
- polimery syntezowane przez organizmy żywe. Przykłady naturalnie produkowanych biotworzyw:
• polisacharydy
• celuloza / skrobia 
• białka
• polihydroksyalkanolany (PHA) wytwarzane przez bakterie w procesie fermentacji cukrów lub lipidów. Po wydzieleniu i oczyszczeniu tworzywa są gotowe do wykorzystania przemysłowego.
Syntetyczne tworzywa biopochodne - polimery produkowane w drodze syntezy chemicznej z monomerów otrzymywanych z surowców odnawialnych.

Większość polimerów konwencjonalnych może być wytworzona również z surowców odnawialnych (biomasy). Na przykład z hydrolizowanej skrobi kukurydzianej w procesie fermentacji otrzymuje się kwas mlekowy - monomer, z którego na drodze polimeryzacji produkuje się PLA. W tym przypadku surowiec jest pochodzenia naturalnego, jednak polimer nie może być traktowany jako naturalny, gdyż otrzymuje się go w instalacji przemysłowej na drodze syntezy chemicznej.

Recykling

  • Recykling mechaniczny biopochodnych odpowiedników tworzyw konwencjonalnych (np. bio-PE, bio-PET, bio-PVC) jest taki sam jak dla analogicznych tworzyw otrzymanych z surowców kopalnych.  
  • Inne biopolimery, jak np. PLA, również można odzyskać w procesie recyklingu mechanicznego, szczególnie jeżeli dostępne są duże ilości jednorodnych strumieni odpadów, pochodzących ze zbiórki selektywnej.
  • Recykling surowcowy jest obecnie stosowany dla polilaktydów. PLA można poddać hydrolizie do monomeru kwasu mlekowego.

Historia

Pierwsze znane biotworzywo to PHB (polihydroksymaślan), wynaleziony w 1926 r. przez francuskiego badacza Maurice Lemoigne procującego z bakteriami Bacillus megaterium. Jednak znaczenie tego odkrycia przez wiele dziesięcioleci nie było docenione, głównie dlatego, że ropa naftowa była wówczas surowcem tanim i łatwo dostępnym.

Kryzys naftowy w połowie lat 70. ubiegłego wieku spowodował powrót zainteresowania znalezieniem materiałów alternatywnych do produktów wytwarzanych z ropy naftowej. Rozwój inżynierii genetycznej, w tym rekombinacji DNA przyczynił się do tego, że do początku XXI w. opracowanych zostało wiele metod produkcji i zastosowań polimerów biopochodnych. Najwcześniejsze badania dotyczyły PHB i PHA (polihydroksyalkanolanów), syntezowanych przez mikroorganizamy, a także PLA (polilaktydów), otrzymywanych na drodze polimeryzacji monomerów kwasu mlekowego otrzymywanych w procesie fermentacji surowców pochodzenia roślinnego (cukru i skrobi).

Obecnie tworzyw biopochodne stanowią niewielką część całego rynku tworzyw. Procesy przemysłowej produkcji tych materiałów są ciągle kosztowne. Jednakże postęp w inżynierii genetycznej spowodował powstanie mikroorganizmów i roślin, które mogą znacząco zwiększyć wydajność produkcji przy jednoczesnym  zmniejszeniu kosztów. Ten fakt, w połączeniu z rosnącymi cenami ropy naftowej oraz zwiększającą się wrażliwością społeczną na sprawy środowiska, może spowodować rozwój rynku tworzyw biopochodnych w przyszłości.

  •  
  •  
  •