La película totalmente biodegradable es un material de película que puede descomponerse completamente en agua, dióxido de carbono y biomasa por microorganismos en condiciones específicas. Es diferente de los "plásticos degradables" o "plásticos parcialmente degradables". Su proceso de degradación no deja residuos dañinos y es un material ecológico que cumple con los estándares internacionales (como EN13432, ASTM D6400).
This type of film is usually made of natural polymers or modified bio-based materials, such as polylactic acid (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT), starch-based polymers, polyhydroxyalkanoates (PHA), etc. Its core feature is that it can be completely decomposed through the metabolism of microorganisms in natural environments such as compost, soil, and oceans, without causing plastic Residuos de la contaminación.
Las materias primas de las películas totalmente biodegradables se dividen principalmente en dos categorías: uno es polímeros naturales, y el otro son los polímeros sintéticos de base biológica.
Los polímeros naturales incluyen almidón de maíz, harina de yuca, celulosa, quitosano, etc. Estas materias primas están ampliamente disponibles y tienen una fuerte renovación.
Los materiales de polímeros biografía sintéticos son principalmente ácido poliláctico (PLA) y PBAT. El PLA se deriva de azúcares fermentados y es uno de los materiales biodegradables más utilizados. PBAT es un copolímero basado en petróleo pero totalmente biodegradable, generalmente mezclado con PLA o almidón para mejorar la dureza y la suavidad.
La combinación razonable de estos materiales puede satisfacer las necesidades de las películas en envases, agricultura, entrega expresa, comercio electrónico y otros campos.
En comparación con las películas de plástico tradicionales (como PE, PP, PVC, etc.), las películas totalmente biodegradables tienen las siguientes diferencias clave:
* Diferentes impactos ambientales: Los plásticos ordinarios son difíciles de degradar en el entorno natural y son propensos a la contaminación a largo plazo, mientras que las películas totalmente biodegradables pueden descomponerse completamente por microorganismos en condiciones razonables.
* Diferentes rutas de degradación: Los plásticos ordinarios son más "descomposición física" o "descomposición oxidativa", que es un proceso lento e incluso pueden llevar cientos de años, mientras que las películas totalmente biodegradables pertenecen a la "descomposición biológica" y generalmente se degradan en unos pocos meses a un año.
* Diferentes materiales de origen: Los plásticos ordinarios están hechos principalmente de petróleo, mientras que las películas biodegradables pueden derivarse parcial o completamente de recursos renovables basados en plantas.
Estas diferencias hacen que las películas biodegradables tienen un valor alternativo en la transformación verde.
Aunque las películas biodegradables enfatizan los atributos de protección del medio ambiente, también tienen ciertas propiedades físicas, que incluyen:
* Transparencia: Algunos materiales como PLA tienen una buena transparencia y son adecuados para el embalaje de exhibición.
* Resistencia a la temperatura: En general, la resistencia al calor no es tan buena como los plásticos tradicionales, pero después de la modificación, se puede usar en sellado de calor, vapor y otros entornos.
* Fuerza y ductilidad: Los materiales como PBAT tienen una buena flexibilidad y propiedades de tracción, y pueden agravarse con PLA para mejorar las propiedades mecánicas generales.
* Procesabilidad: Se puede formar soplando, fundición, extrusión y otros métodos, adecuados para equipos de procesamiento de plástico existentes y fácil de promover la industrialización.
Aunque estas propiedades son diferentes de los plásticos tradicionales, pueden cumplir con los requisitos funcionales básicos en muchos escenarios de aplicación.
El proceso de degradación de las películas totalmente biodegradables depende principalmente de la acción de los microorganismos. Su efecto de degradación se ve afectado por varios factores ambientales, como la temperatura, la humedad, el valor del pH, el tipo y el número de microorganismos.
* Entorno de compostaje: La alta temperatura, la alta humedad y el entorno de compostaje aeróbico son más adecuados para su degradación, y generalmente se descompone dentro de 3 a 6 meses.
* Ambiente del suelo: El tiempo de degradación en el suelo natural es relativamente largo, lo que puede tomar de 6 a 12 meses, dependiendo de la actividad del suelo.
* Ambiente marino: Algunos materiales también pueden degradarse en el agua de mar, pero a un ritmo más lento, por lo que no todos los materiales totalmente biodegradables son adecuados para el uso marino.
Después de la degradación, no quedará microplásticos dañinos ni metales pesados, y es básicamente inofensivo para las plantas, animales y humanos.
Las películas totalmente biodegradables se han utilizado ampliamente en muchas industrias, especialmente en las siguientes áreas, que muestran su potencial de sustitución:
* Embalaje de alimentos: Utilizado para bolsas de verduras y frutas, bolsas de comida cocinadas, bolsas de cubiertos, etc., que pueden contactar directamente a los alimentos.
* Mantillo agrícola: Se usa para cubrir la tierra cultivada, aumentar la temperatura del suelo y arar directamente al suelo después de su uso sin reciclar.
* Película de embalaje industrial: tales como envasado de piezas electrónicas, película a prueba de polvo, película de envoltura de paletas, etc.
* Bolsas expresas y de compras: Reemplace las bolsas de plástico de PE desechables, admite la impresión personalizada y el sellado de calor.
*Productos médicos y sanitarios: Utilizado para guantes desechables, envasado de ropa, etc., para un fácil manejo y reciclaje.
El alcance de la aplicación continúa expandiéndose, lo que también promueve la optimización continua del rendimiento del material y la actualización del proceso.
Aunque las películas totalmente biodegradables tienen potencial ambiental, todavía enfrentan varios desafíos en el proceso de promoción:
* Alto costo: En comparación con los plásticos a base de petróleo, el costo de las materias primas y el procesamiento es relativamente alto.
* Condiciones de degradación limitada: No todos los entornos pueden degradarse rápidamente, y el uso razonable debe guiarse.
* Conciencia limitada del consumidor: Algunos usuarios finales aún no tienen claro los principios y la clasificación de la degradación.
* El sistema estándar debe mejorarse: Algunos productos "degradables" en el mercado tienen ojos y perlas de pescado mixtos, y el sistema de supervisión y certificación debe mejorarse con urgencia.
Las tendencias de desarrollo futuras se centrarán en reducir los costos de producción, optimizar el rendimiento del material, la expansión de las fuentes de materias primas y el fortalecimiento de la educación ambiental y el apoyo de políticas.
En el contexto de la promoción global de la transformación verde y baja en carbono, el problema de la contaminación plástica se está volviendo cada vez más prominente. Como material alternativo verde, la película totalmente biodegradable no solo cumple con la función de empaque básica, sino que también puede descomponerse de manera segura en el entorno natural para reducir la carga ambiental. Comprender sus principios, desempeño y condiciones aplicables ayudará a los gobiernos, empresas y consumidores a tomar decisiones más sostenibles, al tiempo que promueve la transformación ambiental de toda la cadena industrial.
Los productos de plástico se han utilizado ampliamente en envases, materiales de construcción, necesidades diarias y otros campos debido a su ligereza, durabilidad y bajo costo. Sin embargo, los plásticos tradicionales son extremadamente difíciles de degradar en el entorno natural, y son propensos a la contaminación blanca, la acumulación microplástica y otros problemas, que han despertado las preocupaciones ambientales y de salud globales. Como nuevo tipo de material ecológico, la película totalmente biodegradable está reemplazando gradualmente a los plásticos tradicionales en algunos campos.
Los plásticos tradicionales se derivan principalmente de recursos no renovables, como el petróleo, y su procesamiento se basa en la energía fósil, que producirá una cierta cantidad de emisiones de carbono durante el proceso de refinación y síntesis. Los plásticos tradicionales comunes incluyen polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC), etc. Estos materiales tienen estructuras estables y una larga vida útil, pero son difíciles de descomponer por el entorno natural.
Las materias primas de las películas totalmente biodegradables se derivan principalmente de recursos renovables, como el almidón de maíz, la caña de azúcar, la yuca, el ácido láctico, etc. Entre ellas, el ácido poliláctico (PLA), el tereftalato adipado de polibutileno (PBAT) y los polímeros modificados con almidón son representantes comunes. Estos materiales pueden lograr un cierto grado de neutralidad de carbono durante el proceso de producción y reducir gradualmente la dependencia de recursos no renovables.
El mayor problema con los plásticos tradicionales es que el ciclo de degradación es extremadamente largo. En condiciones naturales, los plásticos como PE y PP pueden tardar cientos de años en degradarse gradualmente, y se pueden liberar productos químicos nocivos durante el proceso, causando daños al suelo, el agua y los ecosistemas marinos.
Relativamente hablando, las películas totalmente biodegradables se pueden descomponer en agua, dióxido de carbono y una pequeña cantidad de biomasa dentro de 3 a 6 meses en un entorno de compostaje aeróbico. También pueden degradarse lentamente en el suelo y el agua, y la velocidad específica depende de la temperatura ambiente, la humedad y la actividad microbiana. Su proceso de degradación no deja microplásticos y tiene poca interferencia con el ecosistema, por lo que gradualmente ha ganado reconocimiento en escenarios como envases de alimentos y películas agrícolas.
Los plásticos tradicionales son relativamente maduros en las propiedades mecánicas, con buena resistencia a la tracción, alargamiento en la resistencia al descanso y al impacto, y son adecuados para aplicaciones de envases y carga en una variedad de condiciones duras. En particular, PE y PP tienen una buena flexibilidad y estabilidad y son la fuerza principal del envasado de plástico moderno.
El rendimiento de las películas totalmente biodegradables está mejorando constantemente. Los materiales de PLA son rígidos pero frágiles, y PBAT es flexible pero fácil de deformar, por lo que el rendimiento general generalmente se mejora por compuesto. Por ejemplo, una mezcla de PLA PBAT o almidón PLA puede tener en cuenta tanto la fuerza como la suavidad. Aunque las propiedades mecánicas generales no son completamente equivalentes a los plásticos tradicionales en la actualidad, tienen capacidades de sustitución básica en el embalaje de luz y productos de uso a corto plazo.
Los plásticos tradicionales son fuertes en la estabilidad térmica y tienen una amplia gama de temperaturas de procesamiento. Se pueden producir en masa mediante molduras de soplado, moldeo por inyección, extrusión y otros métodos, y están ampliamente adaptados a los equipos industriales existentes. Se puede calentar, derretirse y moldear repetidamente para un fácil reciclaje.
La estabilidad térmica de las películas totalmente biodegradables es relativamente limitada. Por ejemplo, el PLA es fácil de deformarse a altas temperaturas, y su temperatura de ablandamiento es de alrededor de 60 ° C, lo que limita su aplicación en envases en caliente o transporte de alta temperatura. En términos de equipos de procesamiento, la mayoría de los materiales biológicos se pueden procesar utilizando equipos de plástico tradicionales modificados, pero son más sensibles a la temperatura y la velocidad de corte, y los parámetros del proceso deben ajustarse de manera específica.
Los plásticos tradicionales no causan daño inmediato durante el uso, pero sus problemas de gestión de residuos se están volviendo cada vez más prominentes. Una gran cantidad de desechos plásticos no puede ingresar al sistema de reciclaje efectivo y se encuentra comúnmente en espacios públicos como ríos, océanos y carreteras, que afectan el entorno de vida de los animales y las plantas. Los microplásticos también pueden ingresar al cuerpo humano a través de cuerpos de agua, lo que plantea riesgos para la salud.
La película totalmente biodegradable enfatiza que puede degradarse naturalmente sin reciclar después del uso, y es adecuado para escenarios de empaque que no son fáciles de reciclar de manera centralizada, como películas agrícolas y bolsas de comida desechables. Los productos después de la degradación no permanecerán en el medio ambiente durante mucho tiempo y no contienen aditivos de metales pesados, reduciendo la carga ecológica. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que no son adecuados para mezclarse con el sistema tradicional de reciclaje de plástico, lo cual es fácil de causar la contaminación del material.
Los plásticos tradicionales tienen un bajo costo unitario debido a la tecnología madura y una gran escala de producción, especialmente en el mercado de envases a granel. Este también es un factor realista que dificulta ser reemplazado por completo en la actualidad.
El costo de la película totalmente biodegradable se ve afectado principalmente por los precios de las materias primas, el control de procesos y el tamaño del mercado, y generalmente es más del 30% más alto que los plásticos tradicionales similares. Aunque los costos disminuyen gradualmente con el progreso tecnológico y la mejora de la cadena industrial, la sustitución a gran escala aún requiere un impulso múltiple, como la orientación de la política, el apoyo al mecanismo de mercado y la conciencia del consumidor.
El alcance de la aplicación de los plásticos tradicionales cubre casi todos los campos de vida e industriales, desde bolsas de compras de supermercados hasta autopartes, desde dispositivos médicos hasta materiales de aislamiento de construcción, que muestra una amplia gama de versatilidad.
Las películas totalmente biodegradables se utilizan principalmente en productos de ciclo de corta vida, como:
* Bolsas de embalaje de grado alimenticio;
* Comida fresca y envasado expreso;
* Bolsas de basura, bolsas de caca de mascotas;
* Mantillo agrícola;
* Embalaje de protección médica.
Estos campos tienen mayores requisitos para la degradabilidad de las películas, mientras que los requisitos para la fuerza y la resistencia a la intemperie a largo plazo son relativamente bajos, convirtiéndose en el mercado objetivo central para el desarrollo de materiales biodegradables.
La mayoría de los plásticos tradicionales se han incluido en la inspección de calidad madura y los sistemas estándar de producción de varios países, como ISO, ASTM, etc., con estándares de seguridad unificados.
Las películas totalmente biodegradables deben cumplir sistemas de certificación biodegradables específicos, como:
* EU EN13432 estándar;
* Estándar ASTM D6400 de EE. UU.;
* Estándar nacional GB/T 19277, etc.
También es necesario pasar pruebas de degradación de compostaje, pruebas de ecotoxicidad y pruebas de metales pesados para demostrar su capacidad de degradación y compatibilidad ecológica en el entorno natural. La mejora del sistema estándar ayudará al mercado a desarrollarse de manera estandarizada y evitar que los productos de "degradación falsa" confundan el mercado.
Los plásticos tradicionales y las películas totalmente biodegradables difieren en muchos aspectos del rendimiento, cada uno con sus propias ventajas. Los plásticos tradicionales son más maduros en las propiedades físicas, el control de costos y la compatibilidad del equipo; Mientras que las películas biodegradables enfatizan el valor ambiental, la renovabilidad y la degradabilidad, y son adecuadas para escenarios de aplicación específicos.
En uso real, la elección de los materiales debe basarse en una evaluación integral del ciclo de vida del producto, las posibilidades de reciclaje, la presión de la política ambiental y las preferencias del consumidor. Con el progreso tecnológico y la expansión de la escala de la industria de los biomateriales, se espera que las películas totalmente biodegradables asumen responsabilidades ambientales en más segmentos y proporcionen más soluciones al problema de la contaminación plástica.
Las películas totalmente biodegradables son un tipo de material que puede descomponerse en dióxido de carbono, agua y biomasa por acción microbiana en el entorno natural. Su ventaja central es que puede degradarse por completo dentro de un cierto período de tiempo, sin contaminantes sólidos residuales y evitar problemas microplásticos. Aunque el material en sí tiene el potencial de degradación, el efecto de degradación en el uso real todavía se ve afectado por múltiples factores externos e internos.
La temperatura ambiente es uno de los principales factores externos que afectan la eficiencia de degradación. Los microorganismos tienen un rango de temperatura óptimo cuando se descomponen biopolímeros, generalmente de 30 ℃ a 60 ℃. A temperaturas más bajas, el metabolismo microbiano se ralentiza, lo que resulta en una tasa de degradación más lenta; mientras que una temperatura demasiado alta puede inhibir la supervivencia de algunos microorganismos.
En condiciones de compostaje, la temperatura a menudo se genera por el metabolismo de los microorganismos mismos. Al ingresar a la fase caliente (> 50 ℃), el proceso de degradación se acelera, especialmente para materiales como el ácido poliláctico (PLA). En el suelo natural o en los cuerpos de agua, debido a las grandes fluctuaciones de temperatura, el tiempo de degradación puede extenderse significativamente. En la evaluación del material o la aplicación real, el ciclo de degradación debe evaluarse de acuerdo con la temperatura ambiente específica.
La humedad también juega un papel importante en la degradación de películas totalmente biodegradables. La mayoría de los materiales biopolímeros se degradan más fácilmente por microorganismos después de la hidrólisis. Un ambiente húmedo promueve la transmisión y difusión de enzimas, que conduce a la aparición de reacciones enzimáticas.
En un entorno de compostaje, se considera más apropiado mantener una humedad del 40%-60%. Demasiado baja humedad inhibirá la reproducción de microorganismos, mientras que la humedad demasiado alta puede conducir a la formación de zonas anaerobias, lo que conducirá al olor o una descomposición incompleta. Para los materiales de película, la humedad también acelerará la lisis superficial, aumentando así el área de la unión microbiana. Por lo tanto, el control de humedad es un medio importante para mejorar la eficiencia de la degradación.
El tipo y el número de microorganismos son factores directos que afectan la eficiencia de degradación. Los microorganismos que degradan materiales totalmente biodegradables incluyen bacterias, hongos, actinomicetos, etc., algunos de los cuales tienen capacidades de hidrólisis enzimática especiales para materiales como PLA, PBAT o PHA.
En el entorno natural, la población microbiana es compleja y el número varía mucho. Algunas áreas pueden carecer de bacterias de descomposición específicas, lo que resulta en una baja eficiencia de degradación. En el sistema de compostaje, la eficiencia de descomposición se puede mejorar artificialmente controlando la especie y el número de microorganismos. Si el diseño de la estructura superficial del material no es propicio para la unión de microorganismos, también puede retrasar la fase de inicio de su degradación. Por lo tanto, comprender y utilizar las características de los microorganismos es la clave para promover la reacción de degradación continua.
Los diferentes tipos de polímeros biodegradables tienen diferencias estructurales, que afectan directamente su mecanismo y velocidad de degradación. El ácido poliláctico común (PLA) se degrada más lento que el treeftalato de polibutileno (PBAT) y el polihidroxialalcanoato (PHA). Esto está relacionado con la densidad de ramificación, la estructura cristalina y la hidrofobicidad en su estructura molecular.
Además, los plastificantes, rellenos, estabilizadores y otros aditivos a menudo se agregan a los productos reales. Estos componentes pueden inhibir o acelerar la reacción de degradación. Por ejemplo, agregar algo de almidón natural puede aumentar la hidrofilia y acelerar el proceso de hidrólisis, mientras que algunos antioxidantes pueden retrasar el proceso de degradación. Por lo tanto, la optimización de la fórmula necesita equilibrar el rendimiento de la degradación al tiempo que conserva las funciones básicas.
El grosor y la forma estructural del material de la película tienen un impacto directo en el efecto de degradación. En general, cuanto mayor sea el grosor, más difícil es para la humedad y los microorganismos penetrar profundamente en el interior, lo que resulta en una tasa de degradación más lenta. Especialmente para estructuras compuestas de doble capa o múltiples capas, la capa media es difícil de penetrar rápidamente, formando un punto ciego de degradación.
Por el contrario, los materiales delgados o los diseños de estructura porosa conducen a la penetración de la humedad y la unión microbiana, mejorando la eficiencia general de degradación. Además, los estados de envasado rizado, plegado o sellado también pueden limitar la circulación del aire y el contacto de humedad, retrasando así la reacción de degradación. Por lo tanto, el impacto del grosor y la morfología del material en el comportamiento de degradación debe considerarse completamente durante la etapa de diseño del producto.
La actividad de las enzimas en el proceso de biodegradación se ve afectada por el pH. En diferentes condiciones de pH, la estructura de enzimas específicas cambiará, afectando su eficiencia catalítica. La mayoría de las enzimas involucradas en la hidrólisis de poliéster son activas en ambientes ligeramente ácidos a neutros, y el valor de pH más adecuado es entre 5.5 y 7.5.
Si el medio ambiente es demasiado ácido o alcalino, algunas enzimas pueden inactivarse, o pueden ocurrir cambios químicos en la superficie del material, formando una capa de película química que no es propicio para la degradación. Además, si los subproductos ácidos producidos por el proceso de degradación a largo plazo no se neutralizan en el tiempo, también pueden cambiar el entorno de pH local. Por lo tanto, mantener un pH apropiado ayuda a mantener el funcionamiento estable del sistema de enzimas microbianas.
Las películas completamente biodegradables se pueden descomponer en entornos aeróbicos y anaeróbicos, pero las rutas y productos de reacción son diferentes. En condiciones aeróbicas, la degradación produce principalmente dióxido de carbono, agua y ácidos traza orgánicos; En condiciones anaeróbicas, se pueden producir gases de efecto invernadero como el metano.
En un entorno aeróbico, hay más especies microbianas, la tasa de degradación es más rápida y los subproductos son fáciles de mineralizar más. En un entorno cerrado o un entorno de vertedero profundo, el oxígeno es limitado, lo que resulta en una tasa de degradación más lenta o incluso la interrupción. Algunos materiales como PLA son difíciles de degradar por completo en un entorno anaeróbico. El escenario de aplicación de material debe elegir un método de tratamiento basado en su camino de degradación para evitar la presión ambiental causada por un uso inadecuado.
El método de uso, la ubicación de la colocación y la posterior trayectoria de tratamiento de la película tienen un efecto decisivo en su efecto de degradación final. Por ejemplo, si los productos utilizados como mantillo agrícola no se reciclan y procesan en el tiempo después del uso y se exponen al suelo natural, su tiempo de degradación se verá afectado por las fluctuaciones ambientales.
Si el producto se mezcla con el sistema de tratamiento de residuos plásticos ordinarios, puede incinerarse o verse en vertedero, perdiendo su importancia de degradación. Por el contrario, si se envía a una instalación de compostaje industrial profesional, el material puede lograr la biodegradación de manera más eficiente. Por lo tanto, un sistema de clasificación de reciclaje de sonido y la conciencia ambiental del usuario son factores indirectos que afectan la realización final de la degradación.
En resumen, el efecto de degradación de la película totalmente biodegradable se ve afectado por una variedad de factores, que incluyen temperatura ambiente, humedad, comunidad microbiana, fórmula de material, estructura de espesor, valor de pH, contenido de oxígeno y métodos de uso y tratamiento. Los factores no existen de forma aislada, sino que interactúan entre sí para determinar conjuntamente la velocidad y la minuciosidad de degradación.
En el proceso de investigación y desarrollo de productos, diseño y promoción, el entorno de aplicación real debe usarse como base, y las materias primas, el diseño estructural y la fórmula aditiva deben seleccionarse razonablemente. Al mismo tiempo, el apoyo político, la construcción de estándares técnicos y la conciencia pública también promoverán la aplicación más amplia de materiales cinematográficos degradables en la industria de protección del medio ambiente.
Con la atención global continua al problema de la contaminación plástica, los envases ecológicos se han convertido en un tema importante que enfrenta muchas industrias. El embalaje de plástico tradicional no es degradable y es fácil de causar residuos ambientales, lo que ha causado cargas ecológicas en todas las etapas de producción, uso y eliminación. La "prohibición de plástico" a nivel de política y el reconocimiento de los consumidores de productos verdes han promovido el rápido desarrollo de materiales alternativos. En este contexto, las películas totalmente biodegradables han ganado gradualmente la atención y la aplicación generalizada en el envasado ecológico debido a sus características de ser degradables en condiciones naturales y no producir residuos microplásticos.
La película totalmente biodegradable es un tipo de material de empaque hecho de recursos renovables o polímeros degradables, que pueden descomponerse en dióxido de carbono, agua y biomasa por microorganismos bajo ciertas condiciones. Las materias primas comunes para este tipo de película incluyen ácido poliláctico (PLA), tereftalato del adipado de polibutileno (PBAT), polihidroxialalcanoato (PHA), etc., que tienen cierta resistencia mecánica, propiedades de barrera y propiedades de sellado de calor, y pueden lograr propiedades de protección ambiental mientras cumplen las funciones básicas de los envases. En comparación con los plásticos tradicionales basados en petróleo, este tipo de película no deja residuos tóxicos y es adecuado para aplicaciones de embalaje con uso a corto plazo.
El embalaje de plástico desechable se ha convertido en una de las fuentes importantes de residuos sólidos urbanos debido a su amplia aplicación en alimentos, entrega expresa, venta minorista y otros campos. Una gran cantidad de bolsas de plástico, envases para llevar, sobres de películas, etc. son difíciles de reciclar o degradar, y permanecer en el suelo, océano e incluso ingresar a la cadena alimentaria durante mucho tiempo, causando extensos riesgos ecológicos.
La introducción de una película totalmente biodegradable proporciona una alternativa a tales problemas. Se puede descomponer gradualmente naturalmente sin instalaciones de tratamiento especiales después de su uso. Es adecuado para una gran cantidad de escenarios que involucran uso desechable, como logística, alimentos y agricultura. Puede reducir los residuos de plástico de la fuente y reducir la presión del vertedero e incineración.
La industria alimentaria tiene muchos requisitos para materiales de embalaje como limpieza, barrera y capacidad sellada. La película totalmente biodegradable se usa ampliamente en bolsas de frutas y verduras, bolsas para llevar, bolsas de forro de alimentos, empaque de té y otros escenarios porque satisface las necesidades básicas de los envases de alimentos y tiene propiedades ecológicas.
Las películas de PLA tienen cierta transparencia y rigidez, que son adecuadas para el empaque de alimentos secos o de baja humedad, mientras que las películas PBAT tienen una buena flexibilidad y pueden usarse para empaques suaves, como bolsas para llevar y bolsos desechables. A través del diseño de la estructura compuesta, también se puede lograr multifuncionalidad, como resistencia al calor, impermeable, resistencia al aceite y otras características, para satisfacer las diferentes necesidades de envasado de alimentos.
La industria expresa produce una gran cantidad de bolsas de plástico, películas de llenado y bolsas de empaque todos los días. Los plásticos tradicionales se usan ampliamente debido a su bajo precio y su procesamiento conveniente, pero sus dificultades de procesamiento y sus riesgos ambientales son cada vez más evidentes.
Se han utilizado películas totalmente biodegradables en algunos sistemas Green Express para bolsas Express, bolsas de envoltura, películas de fondo electrónica de la hoja de ruta, etc. Combinadas con el seguimiento digital y los mecanismos de reciclaje, este tipo de material de envasado se puede usar por poco tiempo y no causará contaminación secundaria después de la eliminación, que está en línea con la dirección de desarrollo verde de la industria expresa. Algunas plataformas de comercio electrónico también están tratando de promover soluciones alternativas para bolsas de envases degradables para mejorar su imagen de marca sostenible.
La agricultura es un área importante para el uso de películas de plástico, especialmente en películas terrestres, cubriendo películas, bolsas de plántulas, etc. Las películas terrestres tradicionales son difíciles de reciclar, y los residuos en los campos afectan la permeabilidad del suelo y el crecimiento de los cultivos.
El uso de películas terrestres totalmente biodegradables puede descomponerse gradualmente en el suelo después de que se cosechen los cultivos, evitando el problema de la "contaminación blanca". Las películas degradables a base de PLA o PBAT pueden diseñarse para tener una tasa de degradación de acuerdo con el ciclo de plantación de cultivos, asegurando que las funciones de sombreado y preservación de calor se mantengan durante las operaciones agrícolas, y se descompongan automáticamente después del final, reduciendo en gran medida la carga del reciclaje manual.
Aunque las películas totalmente biodegradables tienen un gran potencial en el envasado ecológico, todavía se enfrentan a múltiples desafíos técnicos y económicos.
Por un lado, algunos materiales degradables tienen un alto consumo de energía durante el proceso de producción, lo que resulta en costos generalmente más altos que los plásticos tradicionales; Por otro lado, la eficiencia de degradación en ambientes a baja temperatura o seco es relativamente baja, lo que afecta su efecto de aplicación en entornos naturales. Además, las propiedades físicas del producto, como la resistencia a los pinchazos y el rendimiento del sellado de calor, todavía están muy por detrás de las de las películas tradicionales, y deben optimizarse continuamente a través de modificaciones o procesos compuestos para satisfacer las necesidades de empaque diversificadas.
Las políticas de prohibición plástica y de restricción a nivel nacional son factores importantes para promover la aplicación de materiales degradables. Por ejemplo, China y muchos países de la UE han introducido sucesivamente medidas de control de productos plásticos, estipulando que las bolsas de compras, las bolsas expresas, la vajilla desechable, etc. deben usar materiales degradables.
Al mismo tiempo, la adquisición verde corporativa y el establecimiento de objetivos de desarrollo sostenible también están aumentando continuamente la proporción de envases ecológicos. A medida que aumenta la conciencia ambiental de los consumidores, el grupo dispuesto a pagar una cierta prima por envases degradables está aumentando gradualmente, ampliando aún más el espacio del mercado. Los incentivos políticos, la orientación industrial y la retroalimentación del mercado terminal constituyen los tres apoyos principales para el desarrollo de películas totalmente biodegradables.
Aunque las películas totalmente biodegradables tienen características de autodgradación, el sistema de reciclaje y tratamiento aún debe diseñarse razonablemente en aplicaciones prácticas. Algunos materiales se degradan lentamente en condiciones naturales, y si se mezclan en los sistemas de reciclaje de plástico ordinarios, pueden afectar la calidad general.
Al establecer instalaciones de apoyo como la recolección clasificada, el compostaje profesional y el reciclaje de pirólisis, el objetivo de degradación se puede lograr de manera más eficiente. Al mismo tiempo, el producto en sí debe tener una identificación clara para facilitar la identificación del consumidor y la colocación clasificada. Establecer un mecanismo de conexión efectivo entre el extremo de aplicación y el tratamiento final es un requisito previo para la promoción integral de materiales de envasado degradable.
Con el avance continuo de la tecnología de materiales ecológicos, las películas totalmente biodegradables desempeñarán un papel más importante en el envasado ecológico. Las tendencias de desarrollo futuras incluyen:
Diversificación de materias primas, utilizando recursos renovables más extensos como algas y yucinas;
Integración funcional, como mejorar las propiedades de barrera y las propiedades impermeables a través de la nanotecnología;
Reducción de costos y mejora de la eficiencia, reduciendo los costos de fabricación a través de la producción a gran escala;
Mejora de los estándares de certificación, promoviendo un sistema de clasificación y evaluación unificado para la industria;
Combinando con la gestión de la huella de carbono e incorporándola al sistema ESG corporativo.
Impulsados por los esfuerzos conjuntos de las políticas, la tecnología y los mercados, se espera que las películas totalmente biodegradables se conviertan en una parte indispensable del sistema de envasado ecológico, proporcionando un soporte efectivo para construir una sociedad que cigue los recursos.
Con el uso generalizado de productos plásticos desechables en todo el mundo, el problema de la eliminación de desechos plásticos se está volviendo cada vez más grave. Las películas de plástico tradicionales se han convertido en una de las fuentes importantes de contaminación terrestre y marina debido a su estabilidad y difícil de degradar las características. Las micropartículas de plástico contaminan las fuentes de agua, afectan la salud de los animales salvajes y ingresan gradualmente a la cadena alimentaria humana, lo que provoca una atención generalizada desde todos los ámbitos de la vida hasta materiales alternativos. La película totalmente biodegradable, como material naturalmente degradable, se ha convertido en una forma de reducir la carga ambiental.
La película totalmente biodegradable se refiere a un material de película que puede descomponerse completamente en agua, dióxido de carbono y materia orgánica por microorganismos en el entorno natural, especialmente en el suelo, el compost o el agua. Sus materias primas generalmente incluyen ácido poliláctico (PLA), adipato de polibutileno/tereftalato (PBAT), polihidroxialalcanoato (PHA), etc. Estos polímeros pueden descomponerse naturalmente bajo ciertas condiciones y no dejarán fragmentos de plástico residuales en el medio ambiente.
Los productos de plástico tradicionales incluyen PE, PP, PET y otros tipos. Tienen una corta vida útil pero un ciclo de degradación largo. Una vez que ingresan al entorno natural, el proceso de degradación puede durar cientos de años. En el proceso, no solo destruyen el ecosistema, sino que también liberan sustancias tóxicas que afectan la salud de los animales y las plantas. Los desechos plásticos flotan en los cuerpos de agua y se acumulan en el suelo, lo que representa una amenaza continua para la biodiversidad. El uso de películas totalmente biodegradables puede reducir tales riesgos de la fuente y reducir el efecto acumulativo de la contaminación plástica.
Las películas totalmente biodegradables a menudo utilizan recursos renovables como materias primas, como almidón de maíz, bagazo de caña de azúcar, etc., que son fuentes más sostenibles de materias primas que los plásticos a base de petróleo. En el proceso de fabricación, si la utilización de energía y la tecnología de procesamiento pueden optimizarse, el nivel general de emisión de carbono también puede reducirse relativamente. Además, algunas materias primas también pueden absorber dióxido de carbono durante el proceso de plantación, lo que ayuda a equilibrar la huella de carbono. Impulsado por la fabricación verde, el impacto de todo el ciclo de vida del producto en el medio ambiente es relativamente menor.
Una gran cantidad de contaminación plástica proviene de escenarios de uso desechable en la vida diaria, como bolsas de compras, envases de alimentos, subcontratación expresa, películas de cobertura agrícola, etc. Las películas totalmente biodegradables son adecuadas para tales usos de envases a corto plazo. Pueden proporcionar resistencia básica al empaque, propiedades de barrera y flexibilidad. Se pueden degradar naturalmente después de su uso, reemplazando efectivamente las películas de plástico tradicionales, reduciendo así la frecuencia y la cantidad de desechos plásticos.
La película totalmente biodegradable puede descomponerse gradualmente por microorganismos en condiciones adecuadas, como un entorno de compostaje aeróbico húmedo, cálido y aeróbico. Sus productos de degradación son agua, dióxido de carbono y materia orgánica traza, y no se producen residuos dañinos. En comparación con los plásticos tradicionales, no forman microplásticos difíciles de manejar y tiene un bajo riesgo de contaminación secundaria a la calidad del suelo y el agua. Al guiar razonablemente su degradación en un sistema de compostaje cerrado o en un entorno abierto, se puede lograr un ciclo virtuoso del ecosistema.
Aunque la película totalmente biodegradable puede degradarse naturalmente, sus beneficios ambientales serán más obvios si se puede combinar con instalaciones de tratamiento de compostaje especiales. Al establecer un mecanismo de reciclaje clasificado y guiar a los consumidores a colocar correctamente el embalaje degradable, la eficiencia de su utilización de recursos puede mejorarse aún más. Algunos países y regiones han establecido plantas de compostaje industrial para tratar uniformemente el desperdicio de alimentos, los desechos de jardinería y los materiales degradables, proporcionando soporte de infraestructura para la promoción y aplicación de dichos materiales.
Las opciones de los consumidores al comprar productos afectan directamente la demanda del mercado de materiales ecológicos. Guiar a los usuarios a elegir activamente utilizar envases totalmente biodegradables a través de la educación científica popular, el etiquetado de productos e incentivos de políticas es una forma efectiva de reducir la contaminación plástica. Por ejemplo, configurar áreas de supermercados verdes, dar recompensas de puntos a los productos que utilizan envases ecológicos y agregar "opciones amigables con el medio ambiente" en las plataformas de comercio electrónico pueden promover la sustitución de materiales al final del consumo.
En muchos países y regiones, los gobiernos han introducido sucesivamente las políticas de restricción plástica y prohibición de plástico, como prohibir las bolsas de plástico ultra delgadas, promover el empaque verde para la entrega expresa y estipular la relación de reemplazo de la vajilla de plástico desechable. Es bajo este entorno político que la película totalmente biodegradable se ha convertido en una alternativa. A través de incentivos fiscales, certificación estándar, subsidios de adquisiciones y otros medios, las políticas pueden promover efectivamente la expansión de su escala de producción y aceptación del mercado, reducir aún más los costos de material y procesamiento, y promover su implementación en más escenarios.
En la industria alimentaria, las películas degradables se utilizan para envases de verduras y frutas, bolsas de té y sellado de bandejas de alimentos, lo que puede reducir el problema de la mezcla de plástico en los desechos de alimentos; En la industria de la entrega Express, la combinación de bolsas expresas degradables y adhesivos electrónicos de hoja de cara es útil para el manejo de la clasificación de degradación en el proceso de reciclaje; En el campo agrícola, las películas de mantillo degradables pueden evitar la contaminación del suelo causada por películas residuales; En el empaque de suministros médicos, la aplicación de materiales degradables puede aliviar la carga de emisiones causada por la incineración. Estos casos prácticos han reducido la carga en el entorno natural de diferentes dimensiones.
El embalaje ecológico se está convirtiendo gradualmente en una nueva dirección para la elección del mercado. Muchos propietarios de marcas tienen conceptos integrados de protección del medio ambiente en la responsabilidad corporativa y el diseño de productos, y han lanzado series de envases degradables para responder a las expectativas de los consumidores de productos sostenibles. En el comercio electrónico, los supermercados, la fabricación de alimentos y otros campos, el número de productos que utilizan películas totalmente biodegradables ha aumentado gradualmente, lo que lleva al mercado a establecer gradualmente un sistema de soporte de cadena industrial para materiales degradables.
Aunque las películas degradables tienen potencial en la protección del medio ambiente, todavía hay problemas como las condiciones de degradación limitadas de alto costo y la adaptación de la propiedad física, que afectan su aplicación más amplia. Las instrucciones de desarrollo futuras pueden incluir:
Modificación y optimización de sistemas de materiales para que sean más adecuados para diferentes climas y entornos de uso;
Promoción de las tecnologías de reducción de costos y eficiencia para hacer que los precios de los productos sean más competitivos en el mercado;
Desarrollo de tecnología de etiquetado identificable para mejorar la eficiencia de los sistemas de reciclaje;
Cooperación entre la industria para construir un ecosistema de envasado completo en el medio ambiente.
El desarrollo sostenible enfatiza la satisfacción de las necesidades de las personas contemporáneas sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades. Esto presenta tres requisitos básicos para las materias primas industriales: renovabilidad de los recursos, seguridad de uso y naturaleza de circuito cerrado del ciclo de vida. Las películas totalmente biodegradables se basan principalmente en recursos renovables, como el almidón de maíz, el bagazo y la yuca, y tienen ciertas características de recursos sostenibles. Después de su uso, pueden degradarse en dióxido de carbono y agua por microorganismos, lo que se ajusta al concepto de ciclo de vida de circuito cerrado.
La producción anual global de Plastics ha superado los 400 millones de toneladas, de los cuales los productos de plástico desechables representan más del 40%. Estos materiales tienen ciclos de degradación extremadamente largos en la naturaleza, a menudo formando "contaminación blanca" y poniendo en peligro la seguridad ecológica. Ante la creciente presión de la eliminación de residuos, tanto el lado de la política como la opinión pública tienen mayores expectativas para los sustitutos plásticos. Es en este contexto que nacieron y promovieron películas totalmente biodegradables, y su espacio de mercado se abre gradualmente impulsado por la presión ambiental.
Los materiales biodegradables tempranos tenían problemas como propiedades físicas débiles, mala resistencia a la temperatura y altos precios, que limitaron su aplicación a gran escala. En los últimos años, con la optimización continua de las tecnologías de síntesis de polímeros, como el ácido poliláctico (PLA), PBAT y PHA, las propiedades relevantes han mejorado considerablemente. Por ejemplo, la nueva generación de películas degradables puede lograr propiedades de tracción más fuertes, una mejor transparencia y propiedades de sellado de calor, y cumplir con varios escenarios de aplicación, como el envasado diario y el mantillo agrícola. Esto proporciona una base técnica para su reemplazo adicional de los plásticos tradicionales.
Muchos países y regiones han emitido sucesivamente regulaciones para restringir o prohibir productos plásticos desechables desechables. La Unión Europea emitió la "Directiva de plásticos desechables", China propuso un calendario de "prohibición de plástico y restricción plástica", y las economías en desarrollo como India e Indonesia también han formulado las medidas de gestión correspondientes. Estas políticas proporcionan dividendos de políticas para materiales totalmente biodegradables. Al mismo tiempo, los mecanismos de adquisición y comercio de carbono también proporcionan incentivos económicos para las empresas que usan materiales amigables con el medio ambiente, lo que ayudará al mercado a comenzar de forma rápida y gradual las economías de escala.
Actualmente, las películas totalmente biodegradables se han aplicado inicialmente en las siguientes industrias:
* Embalaje de alimentos: utilizado para bolsas de compras desechables, bandejas de alimentos, sellado de películas, etc., para reducir la dependencia de las películas de plástico tradicionales;
* Películas de mantillo agrícola: Reemplace las películas tradicionales de Mulch PE, reduzca efectivamente la contaminación de la película residual y los problemas de arado;
* Logística de comercio electrónico: Adecuado para productos de embalaje verde, como bolsas expresas degradables y almohadillas de burbujas degradables;
* Embalaje de productos químicos médicos y diarios: Algunos materiales de embalaje de reactivos, envases de toallitas húmedas y la subcontratación de productos de cuidado personal adoptan gradualmente materiales amigables con el medio ambiente;
* Industrias de servicios como la aviación y los hoteles de alta gama: Promover la transformación verde en el reemplazo de productos desechables.
La implementación gradual de estos escenarios reales muestra que el mercado está siendo aceptado por el mercado y aumentando gradualmente en volumen.
Diseño empresarial y tendencias de construcción de la cadena industrial
En el campo de los materiales degradables, muchas compañías han comenzado a formar un diseño colaborativo en el aguas arriba y aguas abajo. Desde proveedores de materias primas (como empresas de refinación de almidón de maíz), plantas de producción de polímeros de base biológica, compañías de cine de cine degradables, hasta marcas y minoristas de aplicaciones terminales, se ha formado gradualmente una cadena preliminar de circuito cerrado. Por ejemplo, algunas compañías están mejorando sus capacidades de control de costos y la velocidad de respuesta al mercado mediante la construcción de un sistema industrial integrado de materiales de materias primas de materias primas. Se espera que esta integración vertical disminuya el umbral de aplicación general y acelere el proceso de industrialización.
El costo de producción actual de las películas totalmente biodegradables sigue siendo generalmente más alto que el de los plásticos a base de petróleo como PE y PP. Las razones principales incluyen factores como la extracción de materia prima, el proceso de polimerización, la adaptación del equipo y la capacidad de producción insuficiente. Sin embargo, con la plantación a gran escala de materias primas, la optimización iterativa de los procesos, la mejor automatización del procesamiento y la expansión de la demanda verde del consumidor, hay espacio para que su costo unitario disminuya. Además, si se incluyen cálculos de costos de carbono o sistemas de impuestos ambientales, la eficiencia económica de los materiales ecológicos será más competitivo.
La atención de los consumidores a los problemas ambientales continúa calentando. En muchos países, cada vez más personas están dispuestas a pagar una prima ligeramente más alta por los productos sostenibles. Especialmente entre los grupos de consumo jóvenes, al elegir productos, prestan más atención a la fuente de ingredientes, materiales de embalaje y la responsabilidad ambiental detrás de los productos. Como una forma de envasado verde, las películas totalmente biodegradables se han convertido gradualmente en una manifestación importante de la construcción de imágenes de marca y los compromisos corporativos sostenibles.
A medida que se fortalece la globalización de las regulaciones ambientales, las empresas orientadas a la exportación enfrentan cada vez más requisitos de cumplimiento ambiental. El "New Deal verde" de la UE y el "Mecanismo de ajuste de borde de carbono (CBAM)" y otras regulaciones de políticas pueden aumentar los costos ambientales en el proceso de exportación de los envases de plástico tradicionales. El uso de materiales degradables puede ayudar a las empresas a cumplir con los estándares internacionales y obtener la certificación ambiental (como OK Compost, Tüv Austria, etc.), ampliando así las oportunidades de exportación.
Aunque el potencial de mercado continúa expandiéndose, el desarrollo de películas totalmente biodegradables aún enfrenta múltiples desafíos:
* Fuerte dependencia ambiental de la degradación: Algunos materiales solo pueden degradarse efectivamente en entornos de compostaje industrial, y las instalaciones de apoyo deben construirse;
* Problemas de identificación y clasificación: Los consumidores y los sistemas de reciclaje tienen dificultades para identificar materiales degradables, lo que afecta la eficiencia del reciclaje;
* Estándares inconsistentes: Diferentes países tienen diferentes definiciones de estándares de degradación, lo que afecta las exportaciones de productos y la promoción de la marca unificada;
* Performance y saldo de precios: Algunos escenarios tienen altos requisitos para el rendimiento del material, y el proceso de reemplazo debe sopesar el rendimiento y el costo.
La solución a estos desafíos requiere innovación tecnológica, apoyo político y colaboración de la industria.
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