พลาสติก PLA: ทางเลือกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและย่อยสลายได้
พลาสติก PLA ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ รีไซเคิลได้ เข้ากันได้ทางชีวภาพ ย่อยสลายได้ และดูดซับได้ทางชีวภาพ แต่ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมเท่านั้น
พลาสติก PLA คืออะไร
PLA (เรียกอีกอย่างว่า PDLA, PLLA) หรือดีกว่าที่กล่าวกันว่ากรดโพลิแลกติกเป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์เทอร์โมพลาสติกที่เปลี่ยนพลาสติกทั่วไปในการใช้งานหลายอย่าง ให้คุณได้ไอเดีย สามารถใช้ในบรรจุภัณฑ์อาหาร, บรรจุภัณฑ์เครื่องสำอาง, ตลาดถุงพลาสติก, ขวด, ปากกา, แว่นตา, ฝาปิด, ช้อนส้อม, เหยือก, ถ้วย, ถาด, จาน, ฟิล์มสำหรับการผลิตหลอด, การพิมพ์เส้นใย 3D, อุปกรณ์ทางการแพทย์ ผ้าไม่ทอ และอื่นๆ
มีชื่อนี้เนื่องจากประกอบด้วยกรดแลคติกซ้ำหลายสาย (สารประกอบอินทรีย์ที่มีฟังก์ชันผสม - กรดคาร์บอกซิลิกและแอลกอฮอล์) กรดนี้เป็นกรดที่เกิดจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (รวมทั้งมนุษย์ด้วย) และแบคทีเรียสามารถหามาได้โดยตรง ในกรณีนี้ กระบวนการจะแตกต่างกันเล็กน้อย
ในกระบวนการผลิต PLA แบคทีเรียจะผลิตกรดแลคติกผ่านกระบวนการหมักของผักที่อุดมไปด้วยแป้ง เช่น หัวบีต ข้าวโพด และมันสำปะหลัง ซึ่งก็คือการผลิตโดยใช้แหล่งหมุนเวียน
แต่เราไม่สามารถสับสนกับพลาสติกแป้งหรือที่เรียกว่าแป้งเทอร์โมพลาสติกได้ เนื่องจากในกระบวนการผลิต PLA แป้งจะใช้เพียงเพื่อให้ได้กรดแลคติก ต่างจากพลาสติกแป้งเทอร์โมพลาสติกซึ่งมีแป้งเป็นวัตถุดิบหลัก ในสองประเภทนี้ PLA มีข้อได้เปรียบเนื่องจากมีความทนทานมากกว่าและดูเหมือนพลาสติกทั่วไปมากกว่า นอกจากจะย่อยสลายได้ทางชีวภาพ 100% (หากมีสภาวะที่เหมาะสม)
พลาสติก PLA ปรากฏขึ้นเมื่อใด
นักวิจัย Carothers, Dorough และ Natta สังเคราะห์ PLA ในปี 1932 ในขั้นต้น มันไม่ใช่งานที่ประสบความสำเร็จ เนื่องจากคุณสมบัติทางกลของวัสดุยังไม่ถือว่าน่าพอใจ ด้วยเหตุนี้ Du Pont จึงสังเคราะห์ PLA ใหม่ด้วยคุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้นและจดสิทธิบัตร แต่ก็มีข้อเสียอีกประการหนึ่งคือ ชนิดใหม่นี้ทำปฏิกิริยากับน้ำ จนกระทั่งถึงปี 1966 หลังจากที่กุลการ์ได้แสดงให้เห็นว่าการย่อยสลายทางวัตถุอาจเกิดขึ้นได้ ในหลอดทดลอง และควรสังเกตให้ดียิ่งขึ้นในห้องปฏิบัติการ ว่ามีความสนใจในการใช้งานจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการแพทย์
ถึงกระนั้น PLA ที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีก็มีลักษณะที่ไม่สะดวกสองประการ: แรงกระแทกต่ำและทนต่ออุณหภูมิสูง เพื่อลดความเปราะบางของมันจึงใช้สารเพิ่มคุณภาพอินทรีย์เช่นกลีเซอรอลและซอร์บิทอล แต่ยังเป็นไปได้ที่จะใส่เส้นใยธรรมชาติหรือผลิตส่วนผสม (การผสมเชิงกลของพลาสติกชนิดต่างๆ ซึ่งไม่มีปฏิกิริยาเคมีระหว่างกัน) เพื่อปรับปรุงลักษณะเหล่านี้
มาตรฐานของสหรัฐอเมริกา ASTM 6400, 6868, 6866; EN 13432 ของยุโรปและ ABNT NBr 15448 ของบราซิลอนุญาตให้ใช้หลังจากผสม PLA กับพลาสติกอื่นๆ เพื่อปรับปรุงคุณภาพแล้ว มวลสุดท้ายของวัสดุมากถึง 10% จะไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
ตลาดกลาง
ในบราซิล หนึ่งในผู้จัดจำหน่ายหลักของพลาสติก PLA คือ Resinex ซึ่งอยู่ในกลุ่ม Ravago ผู้ให้บริการระดับโลกสำหรับอุตสาหกรรมโพลีเมอร์ อีกอย่างคือ Naturework ซึ่งจัดจำหน่าย PLA ที่ผลิตโดยบริษัท Ingeo ซึ่งเป็นของ Naturework ด้วย
ผู้ผลิตรายใหญ่อีกรายหนึ่งคือ Basf บริษัทเคมีระดับโลกของเยอรมนีและผู้นำระดับโลกด้านเคมีภัณฑ์ ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 2408
ประโยชน์
พลาสติก PLA มีลักษณะที่ได้เปรียบมาก นอกจากจะเป็นพลาสติกที่ย่อยสลายได้ มันยังย่อยสลายได้ทางชีวภาพ รีไซเคิลได้ด้วยกลไกและทางเคมี เข้ากันได้ทางชีวภาพ และดูดซับได้ทางชีวภาพ
นอกจากนี้ยังมีอายุการเก็บรักษาที่เพียงพอสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ในบรรจุภัณฑ์แบบใช้แล้วทิ้งและได้มาจากแหล่งหมุนเวียน (ผัก)
เมื่อเทียบกับพลาสติกทั่วไป เช่น โพลีสไตรีน (PS) และโพลิเอทิลีน (PE) ซึ่งใช้เวลาย่อยสลาย 500 ถึง 1,000 ปี PLA มีชัยอย่างก้าวกระโดด เนื่องจากการย่อยสลายใช้เวลาตั้งแต่หกเดือนถึงสองปี และเมื่อกำจัดอย่างเหมาะสม ก็จะกลายเป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายเพราะย่อยสลายได้ง่ายด้วยน้ำ
เมื่อ PLA จำนวนเล็กน้อยผ่านจากบรรจุภัณฑ์ไปสู่อาหารและสิ้นสุดในร่างกาย จะไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ เนื่องจากจะเปลี่ยนเป็นกรดแลคติก ซึ่งเป็นสารอาหารที่ปลอดภัยที่ร่างกายกำจัดโดยธรรมชาติ
เนื่องจากลักษณะเหล่านี้ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแทรกแซงทางการแพทย์ แทนที่การปลูกถ่ายโลหะ การปลูกถ่ายพลาสติก PLA ทำให้เกิดการอักเสบน้อยลง หลีกเลี่ยงความเครียดที่มากเกินไปบนอวัยวะที่แตกหัก และความจำเป็นในการผ่าตัดครั้งที่สองเพื่อเอาออกจากวัสดุ
นอกจากนี้ยังเป็นทางเลือกที่ดีกว่าถุงพลาสติกแบบดั้งเดิม ซึ่งทำมาจากพลาสติกจากแหล่งที่ไม่หมุนเวียนโดยการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล
ข้อเสีย
เป็นเรื่องดีที่พลาสติก PLA มีความเป็นไปได้ที่จะย่อยสลายทางชีวภาพ แต่ก็ไม่สามารถทำได้เสมอไป จะต้องกำจัดพลาสติก PLA ให้ถูกต้องเพื่อให้เกิดการย่อยสลายอย่างเหมาะสม นี่หมายความว่าวัสดุถูกสะสมในโรงหมักปุ๋ยซึ่งมีสภาพแสง ความชื้น อุณหภูมิ และปริมาณจุลินทรีย์ที่ถูกต้องเพียงพอ
น่าเสียดายที่ของเสียของบราซิลส่วนใหญ่ลงเอยด้วยการฝังกลบและทิ้ง ซึ่งไม่มีการรับประกันว่าวัสดุจะย่อยสลายได้ทางชีวภาพ 100% และที่แย่กว่านั้น โดยปกติสภาวะของการทิ้งขยะและหลุมฝังกลบจะทำให้การย่อยสลายเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจน กล่าวคือ ด้วยออกซิเจนที่มีความเข้มข้นต่ำ ทำให้เกิดการปล่อยก๊าซมีเทน ซึ่งเป็นหนึ่งในก๊าซที่มีปัญหามากที่สุดสำหรับความไม่สมดุลของภาวะเรือนกระจก
ความเป็นไปไม่ได้อีกประการหนึ่งคือต้นทุนการผลิตของผลิตภัณฑ์ PLA ยังสูงอยู่ ซึ่งทำให้ผลิตภัณฑ์มีราคาแพงกว่าผลิตภัณฑ์ทั่วไปเล็กน้อย
และดังที่เราได้เห็นแล้ว มาตรฐานของบราซิล ยุโรป และอเมริกาอนุญาตให้ผสม PLA กับพลาสติกที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพอื่นๆ เพื่อปรับปรุงคุณลักษณะของพวกมัน และถึงกระนั้น ก็ยังมีคุณสมบัติในการย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
นอกจากนี้ ผลการศึกษาที่ตีพิมพ์โดย Unicamp พบว่าการรีไซเคิลทุกรูปแบบ (ทางกล เคมี และการทำปุ๋ยหมัก) การทำปุ๋ยหมักเป็นสิ่งที่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด การรีไซเคิลสารเคมีมาเป็นอันดับสองและกลไกพิสูจน์แล้วว่ามีผลกระทบน้อยกว่า
ฉันจะทิ้งพลาสติก PLA ของฉันได้อย่างไร
เนื่องจากหลุมฝังกลบและทิ้งขยะในบราซิลไม่เหมาะสำหรับการทำปุ๋ยหมัก วิธีหนึ่งในการลดความเสียหายคือการส่งวัสดุที่ทำด้วยพลาสติก PLA ไปยังที่ต่างๆ ที่สามารถดักจับก๊าซมีเทนและนำกลับมาใช้ใหม่ได้
