P Przez ostatnie dekady obserwuje się gwałtowny rozwój polimerów biodegradowalnych, otrzymywanych z surowców odnawialnych. Są to najbardziej obiecujące.

Prezentacja na temat: "P Przez ostatnie dekady obserwuje się gwałtowny rozwój polimerów biodegradowalnych, otrzymywanych z surowców odnawialnych. Są to najbardziej obiecujące."— Zapis prezentacji:

1 P Przez ostatnie dekady obserwuje się gwałtowny rozwój polimerów biodegradowalnych, otrzymywanych z surowców odnawialnych. Są to najbardziej obiecujące materiały, gdyż podatne są na atak biologiczny, a produkty ich degradacji są nietoksyczne. Dzięki tym właściwościom coraz częściej znajdują one zastosowanie w wielu dziedzinach życia, wypierając w ten sposób polimery ropopochodne. Najpopularniejszym przedstawicielem tej klasy polimerów jest polilaktyd (PLA), uzyskiwany z produktów zawierających skrobię, np. kukurydzy. Ogromne zainteresowanie tym tematem, zachęciło nas, aby oprzeć nasz projekt na tym zagadnieniu. S Sposób otrzymywania PLA opatentował koncern Cargill Dow, jako produkcję polilaktydu z kwasu mlekowego. W wyniku fermentacji dekstrozy powstaje kwas mlekowy, który ulega polikondensacji. Reakcja ta prowadzi do otrzymania polilaktydu o niskiej masie cząsteczkowej (prepolimeru). W kolejnym etapie prepolimer poddawany jest kontrolowanej depolimeryzacji, w celu otrzymania mieszaniny stereoizomerów laktydu. Otrzymany laktyd jest oczyszczony przez destylację pod obniżonym ciśnieniem, a następnie ulega polimeryzacji z otwarciem pierścienia laktydu, czego efektem jest otrzymanie polilaktydu o wysokiej masie cząsteczkowej. Katalizatorami tej reakcji są związki cynoorganiczne, a proces prowadzony jest w środowisku bezrozpuszczalnikowym. Pozostały monomer usuwany jest pod obniżonym ciśnieniem i zawracany do początku procesu. Proces ten jest ciągły i nie wymaga oddzielania produktu pośredniego, jakim jest laktyd. Procedura opracowana przez Cargill Dow jest korzystna ekonomicznie i ekologicznie. P Polilaktyd (PLA) to polimer należący do grupy poliestrów alifatycznych. Występuje w trzech diastereoizomerach: optycznie czystym poli(L-laktydzie) (PLLA), poli(D-laktydzie) (PDLA) oraz poli(D-,L-laktydzie) (PDLLA). PLLA charakteryzowany jest jako materiał krystaliczny, twardy, topiącym się w zakresie temperatur od 165°C do 185°C, a PDLLA znany jest jako transparentny materiał amorficzny. Dzięki wielu pożądanym właściwościom takim, jak: biokompatybilność, niska immunogeniczność, nietoksyczność PLA znalazł szerokie zastosowanie w takich dziedzinach jak farmacja i biomedycyna. PLA odznacza się wysoką barierą dla aromatów i tlenu, doskonałą odpornością na działanie tłuszczów oraz promieniowania UV, wysokim modułem sprężystości przy wydłużaniu i niską wartością wydłużenia przy zerwaniu. Ponadto omawiany polimer charakteryzuje się dużą przezroczystością, połyskiem, łatwością formowania oraz posiada zdolność do zachowania nadanego kształtu. Pomimo licznych zalet polilaktyd ma ograniczone zastosowanie ze względu na wciąż duży koszt produkcji w porównaniu do innych polimerów. Głównym odbiorcą PLA jest medycyna, w której wykorzystywany jest on do produkcji szwów, nici chirurgicznych, klipsów, implantów, jednorazowej odzieży dla personelu medycznego, a także jako nośnik leków. Na świecie polilaktyd produkowany jest przez następujące koncerny: DuPont pod nazwą handlową NatureWorks™, przez Schimazu pod oznaczeniem Lucty™, a także przez Mitsui Toatsu pod nazwą Lacea™. Rys.1 Wzór strukturalny PLA Rys.2 Schemat produkcji PLA, opracowanej przez Cargill Dow hydroliza enzymatyczna skrobii fermentacja dekstrozy polikondensacja kontrolowana depolimeryzacja polimeryzacja z otwarciem pierścienia ROP odpady roślinne rozdział mieszaniny enancjomerów D-laktyd Sn(Oct) 2 destylacja pod obniżonym ciśnieniem PLA o wysokiej masie cząsteczkowej L-laktyd enzymy bakterie mlekowe kwas mlekowy krystalizacja H2OH2O PLA M n ~5000 H2OH2O Sn(Oct) 2 mieszanina D- i L-laktydu L-laktyd N2N2 N2N2 filtracja biomasa filtracja substancja strącająca kwas mlekowy N2N2 N2N2 H2OH2O suszenie H2OH2O substancja strącająca kwas mlekowy Rys.4 Schemat ideowy Rys. 3 Schemat Sankey’a Rys. 5 Schemat technologiczny otrzymywania polilaktydu Koszt substratów do produkcji PLA: 8 300 640 zł/rok Koszt zużycia energii: 438 000 zł/rok Koszt zużycia wody: 240 000 zł/rok Koszt amortyzacji: 30 000 zł/rok Koszt zatrudnienia pracowników: 492 000 zł/rok Łączny koszt produkcji 10 tysięcy ton PLA/rok po uwzględnieniu kosztów za substraty, zużycie energii i wody, zatrudnienie pracowników oraz amortyzacji wynosi: 9 500 640 zł Koszt wyprodukowania 1 kg PLA: 0,95 zł Zysk ze sprzedaży biomasy : 7 392 000 zł/rok Zysk ze sprzedaży PLA: 40 500 000 zł Łączny zysk roczny: 47 892 000 zł/rok :