O filme totalmente biodegradável é um material de filme que pode ser completamente decomposto em água, dióxido de carbono e biomassa por microrganismos sob condições específicas. É diferente de “plásticos degradáveis” ou “plásticos parcialmente degradáveis”. Seu processo de degradação não deixa resíduos nocivos e é um material ecologicamente correto que atende às normas internacionais (como EN13432, ASTM D6400).
Este tipo de filme é geralmente feito de polímeros naturais ou materiais de base biológica modificados, como ácido polilático (PLA), polibutileno adipato tereftalato (PBAT), polímeros à base de amido, polihidroxialcanoatos (PHA), etc.
As matérias-primas de filmes totalmente biodegradáveis são divididas principalmente em duas categorias: uma são polímeros naturais e a outra são polímeros sintéticos de base biológica.
Os polímeros naturais incluem amido de milho, farinha de mandioca, celulose, quitosana, etc. Essas matérias-primas estão amplamente disponíveis e possuem forte renovabilidade.
Os materiais poliméricos sintéticos de base biológica são principalmente ácido polilático (PLA) e PBAT. O PLA é derivado de açúcares fermentados e é um dos materiais biodegradáveis mais utilizados. O PBAT é um copolímero à base de petróleo, mas totalmente biodegradável, geralmente misturado com PLA ou amido para melhorar a resistência e a maciez.
A combinação razoável desses materiais pode atender às necessidades de filmes em embalagens, agricultura, entrega expressa, comércio eletrônico e outras áreas.
Em comparação com os filmes plásticos tradicionais (como PE, PP, PVC, etc.), os filmes totalmente biodegradáveis apresentam as seguintes diferenças principais:
* Diferentes impactos ambientais: Os plásticos comuns são difíceis de degradar no ambiente natural e são propensos à poluição a longo prazo, enquanto os filmes totalmente biodegradáveis podem ser completamente decompostos por microorganismos em condições razoáveis.
* Diferentes caminhos de degradação: Os plásticos comuns são mais "decomposição física" ou "decomposição oxidativa", que é um processo lento e pode até levar centenas de anos, enquanto os filmes totalmente biodegradáveis pertencem à "decomposição biológica" e geralmente são degradados dentro de alguns meses a um ano.
* Diferentes materiais de origem: Os plásticos comuns são feitos principalmente de petróleo, enquanto os filmes biodegradáveis podem ser parcial ou totalmente derivados de recursos renováveis de origem vegetal.
Essas diferenças fazem com que os filmes biodegradáveis tenham valor alternativo na transformação verde.
Embora os filmes biodegradáveis enfatizem atributos de proteção ambiental, eles também possuem certas propriedades físicas, incluindo:
* Transparência: Alguns materiais, como o PLA, têm boa transparência e são adequados para embalagens expositoras.
* Resistência à temperatura: Geralmente, a resistência ao calor não é tão boa quanto a dos plásticos tradicionais, mas após modificação, pode ser usada em selagem térmica, vaporização e outros ambientes.
* Resistência e ductilidade: Materiais como o PBAT têm boa flexibilidade e propriedades de tração e podem ser combinados com PLA para melhorar as propriedades mecânicas gerais.
* Processabilidade: Pode ser formado por sopro, fundição, extrusão e outros métodos, adequado para equipamentos de processamento de plástico existentes e fácil de promover a industrialização.
Embora essas propriedades sejam diferentes das dos plásticos tradicionais, elas podem atender aos requisitos funcionais básicos em muitos cenários de aplicação.
O processo de degradação de filmes totalmente biodegradáveis depende principalmente da ação de microrganismos. Seu efeito de degradação é afetado por diversos fatores ambientais, como temperatura, umidade, valor de pH, tipo e número de microrganismos.
* Ambiente de compostagem: Alta temperatura, alta umidade e ambiente de compostagem aeróbica são os mais adequados para sua degradação e geralmente se decompõe dentro de 3 a 6 meses.
* Ambiente do solo: O tempo de degradação no solo natural é relativamente longo, podendo levar de 6 a 12 meses, dependendo da atividade do solo.
* Ambiente marinho: Alguns materiais também podem degradar-se na água do mar, mas a um ritmo mais lento, pelo que nem todos os materiais totalmente biodegradáveis são adequados para utilização marinha.
Após a degradação, não restará nenhum microplástico ou metal pesado prejudicial e é basicamente inofensivo para plantas, animais e humanos.
Filmes totalmente biodegradáveis têm sido amplamente utilizados em diversas indústrias, principalmente nas seguintes áreas, mostrando seu potencial de substituição:
* Embalagem de alimentos: utilizado para sacos de vegetais e frutas, sacos de alimentos cozidos, sacos de talheres, etc., que podem entrar em contato direto com os alimentos.
* Cobertura agrícola: usado para cobrir terras cultivadas, aumentar a temperatura do solo e arar diretamente o solo após o uso, sem reciclagem.
* Filme para embalagens industriais: como embalagens de peças eletrônicas, filme à prova de poeira, filme para embalagem de paletes, etc.
* Sacolas expressas e de compras: substitua sacos plásticos PE descartáveis, suporte para impressão personalizada e selagem térmica.
*Produtos médicos e sanitários: usado para luvas descartáveis, embalagens de roupas, etc., para fácil manuseio e reciclagem.
O escopo de aplicação continua a se expandir, o que também promove a otimização contínua do desempenho do material e a atualização do processo.
Embora os filmes totalmente biodegradáveis tenham potencial ambiental, ainda enfrentam vários desafios no processo de promoção:
* Alto custo: Comparado com os plásticos à base de petróleo, o custo das matérias-primas e do processamento é relativamente alto.
*Condições de degradação limitada: Nem todos os ambientes podem degradar-se rapidamente e o uso razoável precisa ser orientado.
* Conscientização limitada do consumidor: Alguns utilizadores finais ainda não têm clareza sobre os princípios e a classificação da degradação.
* O sistema padrão precisa ser melhorado: Alguns produtos "degradáveis" no mercado misturam olhos de peixe e pérolas, e o sistema de supervisão e certificação precisa ser melhorado urgentemente.
As futuras tendências de desenvolvimento centrar-se-ão na redução dos custos de produção, na optimização do desempenho dos materiais, na expansão das fontes de matérias-primas e no reforço da educação ambiental e do apoio político.
No contexto da promoção global da transformação verde e de baixo carbono, o problema da poluição plástica está a tornar-se cada vez mais proeminente. Como material alternativo verde, o filme totalmente biodegradável não só cumpre a função básica de embalagem, mas também pode ser decomposto com segurança no ambiente natural para reduzir a carga ambiental. A compreensão dos seus princípios, desempenho e condições aplicáveis ajudará governos, empresas e consumidores a fazerem escolhas mais sustentáveis, promovendo ao mesmo tempo a transformação ambiental de toda a cadeia industrial.
Os produtos plásticos têm sido amplamente utilizados em embalagens, materiais de construção, necessidades diárias e outras áreas devido à sua leveza, durabilidade e baixo custo. No entanto, os plásticos tradicionais são extremamente difíceis de degradar no ambiente natural e são propensos à poluição branca, à acumulação de microplásticos e a outros problemas, que têm despertado preocupações ambientais e de saúde globais. Sendo um novo tipo de material ecológico, o filme totalmente biodegradável está gradualmente substituindo os plásticos tradicionais em alguns campos.
Os plásticos tradicionais são derivados principalmente de recursos não renováveis, como o petróleo, e o seu processamento depende de energia fóssil, que produzirá uma certa quantidade de emissões de carbono durante o processo de refinação e síntese. Os plásticos tradicionais comuns incluem polietileno (PE), polipropileno (PP), cloreto de polivinila (PVC), etc. Esses materiais têm estruturas estáveis e longa vida útil, mas são difíceis de serem decompostos pelo ambiente natural.
As matérias-primas dos filmes totalmente biodegradáveis são em sua maioria derivadas de recursos renováveis, como amido de milho, cana-de-açúcar, mandioca, ácido lático, etc. Entre eles, o ácido polilático (PLA), o tereftalato de adipato de polibutileno (PBAT) e os polímeros modificados com amido são representantes comuns. Esses materiais podem atingir um certo grau de neutralidade de carbono durante o processo de produção e reduzir gradativamente a dependência de recursos não renováveis.
O maior problema dos plásticos tradicionais é que o ciclo de degradação é extremamente longo. Em condições naturais, os plásticos como o PE e o PP podem levar centenas de anos a degradar-se gradualmente e podem ser libertados produtos químicos nocivos durante o processo, causando danos ao solo, à água e aos ecossistemas marinhos.
Relativamente falando, os filmes totalmente biodegradáveis podem ser decompostos em água, dióxido de carbono e uma pequena quantidade de biomassa dentro de 3 a 6 meses num ambiente de compostagem aeróbica. Eles também podem degradar-se lentamente no solo e na água, e a velocidade específica depende da temperatura ambiente, umidade e atividade microbiana. Seu processo de degradação não deixa microplásticos e tem pouca interferência no ecossistema, por isso tem ganhado gradativamente reconhecimento em cenários como embalagens de alimentos e filmes agrícolas.
Os plásticos tradicionais são relativamente maduros em propriedades mecânicas, com boa resistência à tração, alongamento à ruptura e resistência ao impacto, e são adequados para embalagens e aplicações de suporte de carga sob uma variedade de condições adversas. Em particular, PE e PP têm boa flexibilidade e estabilidade e são a principal força das embalagens plásticas modernas.
O desempenho de filmes totalmente biodegradáveis está melhorando constantemente. Os materiais PLA são rígidos, mas frágeis, e o PBAT é flexível, mas fácil de deformar, de modo que o desempenho geral geralmente é melhorado pela composição. Por exemplo, uma mistura de PLA PBAT ou amido PLA pode levar em consideração tanto a resistência quanto a maciez. Embora atualmente as propriedades mecânicas gerais não sejam completamente equivalentes às dos plásticos tradicionais, eles têm capacidades básicas de substituição em embalagens leves e produtos de uso de curto prazo.
Os plásticos tradicionais são fortes em estabilidade térmica e possuem uma ampla faixa de temperaturas de processamento. Eles podem ser produzidos em massa através de moldagem por sopro, moldagem por injeção, extrusão e outros métodos, e são amplamente adaptados aos equipamentos industriais existentes. Pode ser repetidamente aquecido, derretido e moldado para fácil reciclagem.
A estabilidade térmica de filmes totalmente biodegradáveis é relativamente limitada. Por exemplo, o PLA é fácil de deformar em altas temperaturas e sua temperatura de amolecimento é em torno de 60°C, o que limita sua aplicação em embalagens quentes ou transporte em altas temperaturas. Em termos de equipamentos de processamento, a maioria dos materiais de base biológica podem ser processados usando equipamentos plásticos tradicionais modificados, mas são mais sensíveis à temperatura e à taxa de cisalhamento, e os parâmetros do processo precisam ser ajustados de maneira direcionada.
Os plásticos tradicionais não causam danos imediatos durante a utilização, mas os seus problemas de gestão de resíduos estão a tornar-se cada vez mais proeminentes. Uma grande quantidade de resíduos plásticos não consegue entrar no sistema de reciclagem eficaz e é comumente encontrada em espaços públicos como rios, oceanos e estradas, afetando o ambiente de vida de animais e plantas. Os microplásticos também podem entrar no corpo humano através de corpos d’água, representando riscos à saúde.
O filme totalmente biodegradável enfatiza que pode ser degradado naturalmente sem reciclagem após o uso, e é adequado para cenários de embalagens que não são fáceis de reciclar de forma centralizada, como filmes agrícolas e sacolas descartáveis para alimentos. Os produtos após degradação não permanecerão por muito tempo no meio ambiente e não contêm aditivos de metais pesados, reduzindo a carga ecológica. No entanto, deve-se notar que eles não são adequados para serem misturados no sistema tradicional de reciclagem de plástico, o que é fácil de causar poluição material.
Os plásticos tradicionais têm baixo custo unitário devido à tecnologia madura e à grande escala de produção, especialmente no mercado de embalagens a granel. Este também é um fator realista que torna difícil a sua substituição completa no momento.
O custo do filme totalmente biodegradável é afetado principalmente pelos preços das matérias-primas, controle do processo e tamanho do mercado, e é geralmente mais de 30% superior ao dos plásticos tradicionais similares. Embora os custos estejam a diminuir gradualmente com o progresso tecnológico e a melhoria da cadeia industrial, a substituição em grande escala ainda requer múltiplos impulsos, tais como orientação política, apoio a mecanismos de mercado e sensibilização dos consumidores.
O escopo de aplicação dos plásticos tradicionais abrange quase todos os campos da vida e da indústria, desde sacolas de supermercado até peças automotivas, desde dispositivos médicos até materiais de isolamento de construção, apresentando uma ampla gama de versatilidade.
Filmes totalmente biodegradáveis são atualmente utilizados principalmente em produtos de ciclo de vida curto, tais como:
* Sacos para embalagens de qualidade alimentar;
* Alimentos frescos e embalagens expressas;
* Sacos de lixo, sacos para cocô de animais de estimação;
* Cobertura agrícola;
* Embalagem de proteção médica.
Esses campos têm requisitos mais elevados para a degradabilidade dos filmes, enquanto os requisitos de resistência e resistência às intempéries a longo prazo são relativamente baixos, tornando-se assim o principal mercado-alvo para o desenvolvimento de materiais biodegradáveis.
A maioria dos plásticos tradicionais foi incluída nos sistemas maduros de inspeção de qualidade e padrões de produção de vários países, como ISO, ASTM, etc., com padrões de segurança unificados.
Filmes totalmente biodegradáveis precisam atender a sistemas específicos de certificação biodegradável, tais como:
* Padrão UE EN13432;
* Padrão americano ASTM D6400;
* Padrão doméstico GB/T 19277, etc.
Também é necessário passar por testes de degradação de compostagem, testes de ecotoxicidade e testes de metais pesados para comprovar sua capacidade de degradação e compatibilidade ecológica no ambiente natural. A melhoria do sistema padrão ajudará o mercado a se desenvolver de maneira padronizada e evitará que produtos de “degradação falsa” confundam o mercado.
Os plásticos tradicionais e os filmes totalmente biodegradáveis diferem em muitos aspectos de desempenho, cada um com suas próprias vantagens. Os plásticos tradicionais estão mais maduros em propriedades físicas, controle de custos e compatibilidade de equipamentos; enquanto os filmes biodegradáveis enfatizam o valor ambiental, a renovabilidade e a degradabilidade e são adequados para cenários de aplicação específicos.
Na utilização real, a escolha dos materiais deve basear-se numa avaliação abrangente do ciclo de vida do produto, das possibilidades de reciclagem, da pressão da política ambiental e das preferências dos consumidores. Com o progresso tecnológico e a expansão da escala da indústria de biomateriais, espera-se que os filmes totalmente biodegradáveis assumam responsabilidades ambientais em mais segmentos e forneçam mais soluções para o problema da poluição plástica.
Filmes totalmente biodegradáveis são um tipo de material que pode ser decomposto em dióxido de carbono, água e biomassa pela ação microbiana no ambiente natural. Sua principal vantagem é que pode ser completamente degradado em um determinado período de tempo, sem resíduos de poluentes sólidos e evitando problemas de microplásticos. Embora o próprio material tenha potencial de degradação, o efeito de degradação no uso real ainda é afetado por múltiplos fatores externos e internos.
A temperatura ambiente é um dos principais fatores externos que afetam a eficiência da degradação. Os microrganismos têm uma faixa de temperatura ideal ao decompor biopolímeros, geralmente de 30°C a 60°C. A temperaturas mais baixas, o metabolismo microbiano abranda, resultando numa taxa de degradação mais lenta; enquanto uma temperatura muito alta pode inibir a sobrevivência de alguns microrganismos.
Em condições de compostagem, a temperatura é frequentemente gerada pelo metabolismo dos próprios microrganismos. Ao entrar na fase quente (>50°C), o processo de degradação é acelerado, principalmente para materiais como o ácido polilático (PLA). Em solos naturais ou corpos d'água, devido a grandes flutuações de temperatura, o tempo de degradação pode ser significativamente prolongado. Na avaliação do material ou na aplicação real, o ciclo de degradação deve ser avaliado de acordo com a temperatura ambiente específica.
A umidade também desempenha um papel importante na degradação de filmes totalmente biodegradáveis. A maioria dos materiais biopolímeros são mais facilmente degradados por microrganismos após a hidrólise. Um ambiente úmido promove a transmissão e difusão de enzimas, o que favorece a ocorrência de reações enzimáticas.
Num ambiente de compostagem, considera-se mais adequado manter uma humidade de 40%-60%. A umidade muito baixa inibirá a reprodução de microrganismos, enquanto a umidade muito alta pode levar à formação de zonas anaeróbicas, o que levará ao odor ou à decomposição incompleta. Para materiais de filme, a umidade também acelerará a lise superficial, aumentando assim a área de fixação microbiana. Portanto, o controle da umidade é um meio importante para melhorar a eficiência da degradação.
O tipo e o número de microrganismos são fatores diretos que afetam a eficiência da degradação. Os microrganismos que degradam materiais totalmente biodegradáveis incluem bactérias, fungos, actinomicetos, etc., alguns dos quais possuem capacidades especiais de hidrólise enzimática para materiais como PLA, PBAT ou PHA.
No ambiente natural, a população microbiana é complexa e o número varia muito. Algumas áreas podem não ter bactérias específicas de decomposição, resultando em baixa eficiência de degradação. No sistema de compostagem, a eficiência da decomposição pode ser melhorada artificialmente através do controle das espécies e do número de microrganismos. Se o desenho da estrutura superficial do material não for propício à fixação de microrganismos, também poderá atrasar a fase inicial da sua degradação. Portanto, compreender e utilizar as características dos microrganismos é a chave para promover a reação de degradação contínua.
Diferentes tipos de polímeros biodegradáveis apresentam diferenças estruturais, que afetam diretamente seu mecanismo e velocidade de degradação. O ácido polilático comum (PLA) degrada-se mais lentamente do que o tereftalato de adipato de polibutileno (PBAT) e o poli-hidroxialcanoato (PHA). Isto está relacionado com a densidade de ramificação, estrutura cristalina e hidrofobicidade em sua estrutura molecular.
Além disso, plastificantes, cargas, estabilizantes e outros aditivos são frequentemente adicionados aos produtos reais. Estes componentes podem inibir ou acelerar a reação de degradação. Por exemplo, adicionar algum amido natural pode aumentar a hidrofilicidade e acelerar o processo de hidrólise, enquanto alguns antioxidantes podem atrasar o processo de degradação. Portanto, a otimização da fórmula precisa equilibrar o desempenho da degradação, mantendo as funções básicas.
A espessura e a forma estrutural do material do filme têm impacto direto no efeito de degradação. Geralmente, quanto maior a espessura, mais difícil é para a umidade e os microorganismos penetrarem profundamente no interior, resultando em uma taxa de degradação mais lenta. Especialmente para estruturas compostas de camada dupla ou multicamada, a camada intermediária é difícil de ser penetrada rapidamente, formando um ponto cego de degradação.
Pelo contrário, materiais finos ou designs de estruturas porosas conduzem à penetração de umidade e à fixação microbiana, melhorando a eficiência geral da degradação. Além disso, os estados de embalagem enrolados, dobrados ou selados também podem limitar a circulação de ar e o contacto com a humidade, atrasando assim a reacção de degradação. Portanto, o impacto da espessura e da morfologia do material no comportamento de degradação deve ser totalmente considerado durante a fase de concepção do produto.
A atividade das enzimas no processo de biodegradação é afetada pelo pH. Sob diferentes condições de pH, a estrutura de enzimas específicas irá mudar, afetando a sua eficiência catalítica. A maioria das enzimas envolvidas na hidrólise do poliéster são ativas em ambientes levemente ácidos a neutros, e o valor de pH mais adequado está entre 5,5 e 7,5.
Se o ambiente for muito ácido ou alcalino, algumas enzimas podem ser inativadas ou podem ocorrer alterações químicas na superfície do material, formando uma camada de filme químico que não conduz à degradação. Além disso, se os subprodutos ácidos produzidos pelo processo de degradação a longo prazo não forem neutralizados a tempo, também podem alterar o pH do ambiente local. Portanto, manter um pH adequado ajuda a manter a operação estável do sistema enzimático microbiano.
Filmes completamente biodegradáveis podem ser decompostos em ambientes aeróbicos e anaeróbicos, mas os caminhos de reação e os produtos são diferentes. Sob condições aeróbicas, a degradação produz principalmente dióxido de carbono, água e vestígios de ácidos orgânicos; sob condições anaeróbicas, podem ser produzidos gases de efeito estufa, como o metano.
Em um ambiente aeróbio, há mais espécies microbianas, a taxa de degradação é mais rápida e os subprodutos são fáceis de serem mineralizados. Em um ambiente fechado ou ambiente de aterro profundo, o oxigênio é limitado, resultando em uma taxa de degradação mais lenta ou mesmo em interrupção. Alguns materiais como o PLA são difíceis de degradar completamente num ambiente anaeróbico. O cenário de aplicação do material deve escolher um método de tratamento baseado em seu caminho de degradação para evitar a pressão ambiental causada pelo uso indevido.
O método de utilização, o local de colocação e o subsequente percurso de tratamento do filme têm um efeito decisivo no seu efeito de degradação final. Por exemplo, se os produtos utilizados como cobertura agrícola não forem reciclados e processados a tempo após a utilização e expostos ao solo natural, o seu tempo de degradação será afectado pelas flutuações ambientais.
Se o produto for misturado ao sistema comum de tratamento de resíduos plásticos, poderá ser incinerado ou depositado em aterro, perdendo seu significado de degradação. Pelo contrário, se for enviado para uma compostagem industrial profissional, o material pode atingir a biodegradação de forma mais eficiente. Portanto, um bom sistema de classificação de reciclagem e a consciência ambiental do usuário são fatores indiretos que afetam a realização final da degradação.
Em resumo, o efeito de degradação do filme totalmente biodegradável é afetado por uma variedade de fatores, incluindo temperatura ambiente, umidade, comunidade microbiana, fórmula do material, estrutura de espessura, valor de pH, teor de oxigênio e métodos de uso e tratamento. Os fatores não existem isoladamente, mas interagem entre si para determinar em conjunto a velocidade e a profundidade da degradação.
No processo de pesquisa e desenvolvimento, design e promoção de produtos, o ambiente de aplicação real deve ser usado como base, e as matérias-primas, o projeto estrutural e a fórmula aditiva devem ser razoavelmente selecionados. Ao mesmo tempo, o apoio político, a construção de normas técnicas e a sensibilização do público também promoverão a aplicação mais ampla de materiais de filme degradáveis na indústria de proteção ambiental.
Com a contínua atenção global ao problema da poluição plástica, as embalagens ecológicas tornaram-se uma questão importante enfrentada por muitas indústrias. As embalagens plásticas tradicionais são não degradáveis e fáceis de causar resíduos ambientais, o que tem causado encargos ecológicos em todas as etapas de produção, uso e descarte. A "proibição do plástico" a nível político e o reconhecimento dos produtos verdes pelos consumidores promoveram o rápido desenvolvimento de materiais alternativos. Neste contexto, os filmes totalmente biodegradáveis têm gradualmente ganho ampla atenção e aplicação em embalagens amigas do ambiente devido às suas características de serem degradáveis em condições naturais e de não produzirem resíduos microplásticos.
O filme totalmente biodegradável é um tipo de material de embalagem feito de recursos renováveis ou polímeros degradáveis, que pode ser decomposto em dióxido de carbono, água e biomassa por microrganismos sob certas condições. As matérias-primas comuns para este tipo de filme incluem ácido polilático (PLA), polibutileno adipato tereftalato (PBAT), polihidroxialcanoato (PHA), etc., que possuem certa resistência mecânica, propriedades de barreira e propriedades de vedação térmica, e podem alcançar propriedades de proteção ambiental ao mesmo tempo em que atendem às funções básicas da embalagem. Comparado aos plásticos tradicionais à base de petróleo, esse tipo de filme não deixa resíduos tóxicos e é adequado para aplicações de embalagens com uso de curto prazo.
As embalagens plásticas descartáveis tornaram-se uma das importantes fontes de resíduos sólidos urbanos devido à sua ampla aplicação em alimentos, entrega expressa, varejo e outras áreas. Um grande número de sacos de plástico, embalagens para viagem, envelopes de película, etc. são difíceis de reciclar ou degradar e permanecem no solo, no oceano e até entram na cadeia alimentar durante muito tempo, causando extensos riscos ecológicos.
A introdução de filmes totalmente biodegradáveis oferece uma alternativa para tais problemas. Pode ser gradualmente decomposto naturalmente sem instalações de tratamento especiais após o uso. É adequado para um grande número de cenários que envolvem uso descartável, como logística, alimentação e agricultura. Pode reduzir os resíduos plásticos da fonte e reduzir a pressão do aterro e da incineração.
A indústria alimentícia tem muitos requisitos para materiais de embalagem, como limpeza, barreira e selabilidade. O filme totalmente biodegradável é amplamente utilizado em sacolas de frutas e vegetais, sacolas para viagem, sacolas para forrar alimentos, embalagens de chá e outros cenários porque atende às necessidades básicas de embalagens de alimentos e possui propriedades ecologicamente corretas.
Os filmes PLA possuem certa transparência e rigidez, adequadas para embalagens de alimentos secos ou com baixo teor de umidade, enquanto os filmes PBAT possuem boa flexibilidade e podem ser usados para embalagens flexíveis, como sacolas para viagem e bolsas descartáveis. Através do design da estrutura composta, a multifuncionalidade também pode ser alcançada, como resistência ao calor, à prova d'água, resistência ao óleo e outras características, para atender às diferentes necessidades de embalagens de alimentos.
A indústria expressa produz um grande número de sacolas plásticas, enchendo filmes e embalagens todos os dias. Os plásticos tradicionais são amplamente utilizados devido ao seu baixo preço e processamento conveniente, mas a sua dificuldade de processamento e os riscos ambientais estão a tornar-se cada vez mais evidentes.
Filmes totalmente biodegradáveis têm sido usados em alguns sistemas expressos verdes para sacolas expressas, envelopes, filmes de fundo de conhecimento de embarque eletrônico, etc. Combinado com mecanismos digitais de rastreamento e reciclagem, esse tipo de material de embalagem pode ser usado por um curto período de tempo e não causará poluição secundária após o descarte, o que está alinhado com a direção de desenvolvimento verde da indústria expressa. Algumas plataformas de comércio eletrónico também estão a tentar promover soluções alternativas para sacos de embalagens degradáveis para melhorar a sua imagem de marca sustentável.
A agricultura é uma área importante para a utilização de filmes plásticos, principalmente em filmes moídos, filmes de cobertura, sacos de mudas, etc. Os filmes moídos tradicionais são difíceis de reciclar e os resíduos nos campos afetam a permeabilidade do solo e o crescimento das culturas.
O uso de filmes moídos totalmente biodegradáveis pode se decompor gradativamente no solo após a colheita das lavouras, evitando o problema da “poluição branca”. Os filmes degradáveis à base de PLA ou PBAT podem ser projetados para ter uma taxa de degradação de acordo com o ciclo de plantio da cultura, garantindo que as funções de sombreamento e preservação de calor sejam mantidas durante as operações agrícolas, e se decomponham automaticamente após o término, reduzindo bastante a carga de reciclagem manual.
Embora os filmes totalmente biodegradáveis tenham um grande potencial em embalagens amigas do ambiente, ainda enfrentam múltiplos desafios técnicos e económicos.
Por um lado, alguns materiais degradáveis têm um elevado consumo de energia durante o processo de produção, resultando em custos geralmente mais elevados do que os plásticos tradicionais; por outro lado, a eficiência de degradação em ambientes secos ou de baixa temperatura é relativamente baixa, afetando o seu efeito de aplicação em ambientes naturais. Além disso, as propriedades físicas do produto, como resistência à perfuração e desempenho de vedação térmica, ainda estão muito aquém das dos filmes tradicionais e precisam ser continuamente otimizadas por meio de modificação ou processos compostos para atender às diversas necessidades de embalagens.
As políticas de proibição e restrição de plástico a nível nacional são factores importantes na promoção da aplicação de materiais degradáveis. Por exemplo, a China e muitos países da UE introduziram sucessivamente medidas de controlo de produtos plásticos, estipulando que os sacos de compras, os sacos expresso, os talheres descartáveis, etc., devem utilizar materiais degradáveis.
Ao mesmo tempo, as compras ecológicas corporativas e o estabelecimento de metas de desenvolvimento sustentável também estão aumentando continuamente a proporção de embalagens ecológicas. À medida que aumenta a consciência ambiental dos consumidores, o grupo disposto a pagar um determinado prémio por embalagens degradáveis aumenta gradualmente, expandindo ainda mais o espaço de mercado. Incentivos políticos, orientação industrial e feedback do mercado terminal constituem os três principais apoios para o desenvolvimento de filmes totalmente biodegradáveis.
Embora os filmes totalmente biodegradáveis tenham características de autodegradação, o sistema de reciclagem e tratamento ainda precisa ser razoavelmente projetado em aplicações práticas. Alguns materiais degradam-se lentamente em condições naturais e, se forem misturados em sistemas comuns de reciclagem de plástico, podem afetar a qualidade geral.
Ao estabelecer instalações de apoio, como recolha classificada, compostagem profissional e reciclagem por pirólise, o objectivo de degradação pode ser alcançado de forma mais eficiente. Ao mesmo tempo, o próprio produto deve ter uma identificação clara para facilitar a identificação do consumidor e a colocação classificada. Estabelecer um mecanismo de conexão eficaz entre o fim da aplicação e o tratamento final é um pré-requisito para a promoção abrangente de materiais de embalagem degradáveis.
Com o avanço contínuo da tecnologia de materiais verdes, os filmes totalmente biodegradáveis desempenharão um papel mais importante nas embalagens ecologicamente corretas. As tendências de desenvolvimento futuro incluem:
Diversificação de matérias-primas, utilizando recursos renováveis mais extensos, como algas marinhas e mandioca;
Integração funcional, como melhoria das propriedades de barreira e de impermeabilidade através da nanotecnologia;
Redução de custos e melhoria da eficiência, reduzindo custos de fabricação através da produção em larga escala;
Aprimoramento dos padrões de certificação, promovendo um sistema unificado de classificação e avaliação da indústria;
Combinar com a gestão da pegada de carbono e incorporá-la ao sistema ESG corporativo.
Impulsionados pelos esforços conjuntos de políticas, tecnologia e mercados, espera-se que os filmes totalmente biodegradáveis se tornem uma parte indispensável do sistema de embalagem amigo do ambiente, proporcionando um apoio eficaz à construção de uma sociedade com circulação de recursos.
Com a utilização generalizada de produtos plásticos descartáveis em todo o mundo, o problema da eliminação de resíduos plásticos está a tornar-se cada vez mais grave. Os filmes plásticos tradicionais tornaram-se uma das importantes fontes de poluição terrestre e marinha devido à sua estabilidade e características de difícil degradação. As micropartículas de plástico poluem as fontes de água, afetam a saúde dos animais selvagens e entram gradualmente na cadeia alimentar humana, despertando a atenção generalizada de todas as esferas da vida para materiais alternativos. O filme totalmente biodegradável, por ser um material naturalmente degradável, tornou-se uma forma de reduzir a carga ambiental.
Filme totalmente biodegradável refere-se a um material de filme que pode ser completamente decomposto em água, dióxido de carbono e matéria orgânica por microorganismos no ambiente natural, especialmente no solo, composto ou água. Suas matérias-primas geralmente incluem ácido polilático (PLA), adipato/tereftalato de polibutileno (PBAT), polihidroxialcanoato (PHA), etc. Esses polímeros podem ser decompostos naturalmente sob certas condições e não deixarão fragmentos plásticos residuais no meio ambiente.
Os produtos plásticos tradicionais incluem PE, PP, PET e outros tipos. Eles têm uma vida útil curta, mas um longo ciclo de degradação. Depois de entrarem no ambiente natural, o processo de degradação pode durar centenas de anos. Nesse processo, eles não apenas destroem o ecossistema, mas também liberam substâncias tóxicas que afetam a saúde de animais e plantas. Os resíduos plásticos flutuam nos corpos d’água e se acumulam no solo, representando uma ameaça contínua à biodiversidade. A utilização de filmes totalmente biodegradáveis pode reduzir esses riscos desde a fonte e reduzir o efeito cumulativo da poluição plástica.
Os filmes totalmente biodegradáveis utilizam frequentemente recursos renováveis como matérias-primas, tais como amido de milho, bagaço de cana-de-açúcar, etc., que são fontes de matérias-primas mais sustentáveis do que os plásticos à base de petróleo. No processo de fabricação, se a utilização de energia e a tecnologia de processamento puderem ser otimizadas, o nível geral de emissão de carbono também poderá ser relativamente reduzido. Além disso, algumas matérias-primas também podem absorver dióxido de carbono durante o processo de plantio, o que ajuda a equilibrar a pegada de carbono. Impulsionado pela produção verde, o impacto de todo o ciclo de vida do produto no meio ambiente é relativamente menor.
Uma grande quantidade de poluição plástica vem de cenários de uso descartável na vida diária, como sacolas de compras, embalagens de alimentos, terceirização expressa, filmes de cobertura agrícola, etc. Filmes totalmente biodegradáveis são adequados para tais usos de embalagens de curto prazo. Eles podem fornecer resistência básica à embalagem, propriedades de barreira e flexibilidade. Eles podem ser degradados naturalmente após o uso, substituindo efetivamente os filmes plásticos tradicionais, reduzindo assim a frequência e a quantidade de resíduos plásticos.
O filme totalmente biodegradável pode ser gradualmente decomposto por microrganismos sob condições adequadas, como um ambiente de compostagem aeróbio, úmido e quente. Seus produtos de degradação são água, dióxido de carbono e vestígios de matéria orgânica, e nenhum resíduo prejudicial é produzido. Comparado com os plásticos tradicionais, não forma microplásticos difíceis de manusear e apresenta baixo risco de poluição secundária para a qualidade do solo e da água. Ao orientar razoavelmente a sua degradação num sistema de compostagem fechado ou num ambiente aberto, um ciclo virtuoso do ecossistema pode ser alcançado.
Embora o filme totalmente biodegradável possa degradar-se naturalmente, os seus benefícios ambientais serão mais óbvios se puder ser combinado com instalações especiais de tratamento de compostagem. Ao estabelecer um mecanismo de reciclagem classificado e orientar os consumidores a colocar corretamente as embalagens degradáveis, a eficiência da utilização dos seus recursos pode ser melhorada ainda mais. Alguns países e regiões criaram fábricas de compostagem industrial para tratar uniformemente resíduos alimentares, resíduos de jardinagem e materiais degradáveis, fornecendo apoio infra-estrutural para a promoção e aplicação de tais materiais.
As escolhas dos consumidores na compra de produtos afetam diretamente a procura do mercado por materiais ecológicos. Orientar os utilizadores a optarem ativamente pela utilização de embalagens totalmente biodegradáveis através da educação científica popular, da rotulagem dos produtos e de incentivos políticos é uma forma eficaz de reduzir a poluição plástica. Por exemplo, a criação de áreas verdes de supermercados, a atribuição de pontos a produtos que utilizem embalagens amigas do ambiente e a adição de "opções amigas do ambiente" nas plataformas de comércio eletrónico podem promover a substituição de materiais no final do consumo.
Em muitos países e regiões, os governos introduziram sucessivamente políticas de restrição e proibição de plástico, tais como a proibição de sacos de plástico ultrafinos, a promoção de embalagens verdes para entrega expresso e a estipulação da taxa de substituição de talheres de plástico descartáveis. É neste contexto político que o filme totalmente biodegradável se tornou uma alternativa. Através de incentivos fiscais, certificação padrão, subsídios à aquisição e outros meios, as políticas podem promover eficazmente a expansão da sua escala de produção e aceitação do mercado, reduzir ainda mais os custos de materiais e processamento e promover a sua implementação em mais cenários.
Na indústria alimentícia, filmes degradáveis são usados para embalagens de vegetais e frutas, saquinhos de chá e vedação de bandejas de alimentos, o que pode reduzir o problema de mistura de plástico em resíduos alimentares; na indústria de entrega expressa, a combinação de sacolas expressas degradáveis e adesivos eletrônicos de folha frontal é útil para o gerenciamento da classificação de degradação no processo de reciclagem; no campo agrícola, os filmes de cobertura vegetal degradáveis podem evitar a poluição do solo causada por filmes residuais; nas embalagens de suprimentos médicos, a aplicação de materiais degradáveis pode aliviar a carga de emissões causada pela incineração. Estes casos práticos reduziram a carga sobre o ambiente natural em diferentes dimensões.
As embalagens ecológicas estão gradualmente se tornando uma nova direção para a escolha do mercado. Muitos proprietários de marcas integraram conceitos de proteção ambiental na responsabilidade corporativa e no design de produtos, e lançaram séries de embalagens degradáveis para responder às expectativas dos consumidores em relação a produtos sustentáveis. No comércio eletrônico, supermercados, fabricação de alimentos e outras áreas, o número de produtos que utilizam filmes totalmente biodegradáveis tem aumentado gradualmente, levando o mercado a estabelecer gradualmente um sistema de apoio à cadeia industrial para materiais degradáveis.
Embora os filmes degradáveis tenham potencial na proteção ambiental, ainda existem problemas como alto custo, condições de degradação limitadas e adaptação das propriedades físicas, que afetam a sua aplicação mais ampla. As direções de desenvolvimento futuro podem incluir:
Modificação e otimização de sistemas de materiais para torná-los mais adequados a diferentes climas e ambientes de utilização;
Promoção de tecnologias de redução de custos e de aumento de eficiência para tornar os preços dos produtos mais competitivos no mercado;
Desenvolvimento de tecnologia de rotulagem identificável para melhorar a eficiência dos sistemas de reciclagem;
Cooperação intersetorial para construir um ecossistema completo de embalagens ecologicamente corretas.
O desenvolvimento sustentável enfatiza a satisfação das necessidades das pessoas contemporâneas sem comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazerem as suas próprias necessidades. Isto apresenta três requisitos básicos para matérias-primas industriais: renovabilidade dos recursos, segurança de utilização e natureza de ciclo de vida fechado. Os filmes totalmente biodegradáveis baseiam-se principalmente em recursos renováveis, como amido de milho, bagaço e mandioca, e possuem certas características de recursos sustentáveis. Após o uso, eles podem ser degradados em dióxido de carbono e água por microorganismos, o que está de acordo com o conceito de ciclo de vida em circuito fechado.
A produção anual global de plásticos ultrapassou 400 milhões de toneladas, das quais os produtos plásticos descartáveis representam mais de 40%. Esses materiais apresentam ciclos de degradação extremamente longos na natureza, formando muitas vezes “poluição branca” e colocando em risco a segurança ecológica. Confrontados com a pressão crescente da eliminação de resíduos, tanto o lado político como a opinião pública têm maiores expectativas em relação aos substitutos do plástico. É neste contexto que nasceram e foram promovidos os filmes totalmente biodegradáveis, e o seu espaço de mercado está gradualmente a abrir-se impulsionado pela pressão ambiental.
Os primeiros materiais biodegradáveis apresentavam problemas como propriedades físicas fracas, baixa resistência à temperatura e preços elevados, o que limitava a sua aplicação em larga escala. Nos últimos anos, com a otimização contínua de tecnologias de síntese de polímeros, como ácido polilático (PLA), PBAT e PHA, as propriedades relevantes foram bastante melhoradas. Por exemplo, a nova geração de filmes degradáveis pode alcançar propriedades de tração mais fortes, melhor transparência e propriedades de vedação térmica, e atender a vários cenários de aplicação, como embalagens diárias e cobertura vegetal agrícola. Isto fornece uma base técnica para a sua futura substituição dos plásticos tradicionais.
Muitos países e regiões emitiram sucessivamente regulamentos para restringir ou proibir produtos plásticos descartáveis não degradáveis. A União Europeia emitiu a "Diretiva de Plásticos Descartáveis", a China propôs um cronograma de "proibição e restrição de plástico", e economias em desenvolvimento como a Índia e a Indonésia também formularam medidas de gestão correspondentes. Estas políticas proporcionam dividendos políticos para materiais totalmente biodegradáveis. Ao mesmo tempo, os mecanismos de aquisição verde e de comércio de carbono também proporcionam incentivos económicos para as empresas que utilizam materiais ecológicos, o que ajudará o mercado a começar rápida e gradualmente a formar economias de escala.
Atualmente, filmes totalmente biodegradáveis têm sido aplicados inicialmente nas seguintes indústrias:
* Embalagem de alimentos: usado em sacolas de compras descartáveis, bandejas de alimentos, filmes de vedação, etc., para reduzir a dependência de filmes plásticos tradicionais;
* Filmes de cobertura agrícola: substituir os filmes tradicionais de cobertura morta de PE, reduzir efetivamente a poluição residual do filme e os problemas do solo arado;
* Logística de comércio eletrônico: adequado para produtos de embalagem verde, como sacos expressos degradáveis e almofadas de bolhas degradáveis;
* Embalagem de produtos químicos médicos e diários: alguns materiais de embalagem de reagentes, embalagens de lenços umedecidos e terceirização de produtos de cuidados pessoais adotam gradualmente materiais ecologicamente corretos;
* Setores de serviços, como aviação e hotéis de alto padrão: promover a transformação verde na substituição de produtos descartáveis.
A implementação gradual desses cenários reais mostra que o material está sendo aceito pelo mercado e aumentando gradativamente em volume.
Layout empresarial e tendências de construção de cadeia industrial
Na área de materiais degradáveis, muitas empresas começaram a formar um layout colaborativo a montante e a jusante. Desde fornecedores de matérias-primas (como empresas de refino de amido de milho), fábricas de produção de polímeros de base biológica, empresas de filmes degradáveis, até marcas e varejistas de aplicação terminal, uma cadeia preliminar de circuito fechado foi gradualmente formada. Por exemplo, algumas empresas estão a melhorar as suas capacidades de controlo de custos e a velocidade de resposta do mercado através da construção de um sistema industrial integrado de matérias-primas-resinas-materiais de película-embalagens-compostagem. Espera-se que esta integração vertical reduza o limiar global de aplicação e acelere o processo de industrialização.
O atual custo de produção de filmes totalmente biodegradáveis ainda é geralmente superior ao de plásticos à base de petróleo, como PE e PP. Os principais motivos incluem fatores como extração de matéria-prima, processo de polimerização, adaptação de equipamentos e capacidade de produção insuficiente. No entanto, com a plantação de matérias-primas em grande escala, a otimização iterativa dos processos, a melhoria da automatização do processamento e a expansão da procura do consumidor verde, há espaço para o seu custo unitário diminuir. Além disso, se forem incluídos os cálculos dos custos do carbono ou os sistemas fiscais ambientais, a eficiência económica dos materiais ecológicos será mais competitiva.
A atenção dos consumidores às questões ambientais continua a aumentar. Em muitos países, cada vez mais pessoas estão dispostas a pagar um prémio ligeiramente mais elevado por produtos sustentáveis. Principalmente entre os grupos de consumidores jovens, ao escolherem os produtos, eles prestam mais atenção à origem dos ingredientes, aos materiais de embalagem e à responsabilidade ambiental por trás dos produtos. Como forma de embalagem verde, os filmes totalmente biodegradáveis tornaram-se gradualmente uma manifestação importante da construção da imagem da marca e dos compromissos empresariais sustentáveis.
À medida que a globalização das regulamentações ambientais se fortalece, as empresas orientadas para a exportação enfrentam cada vez mais requisitos de conformidade ambiental. O "New Deal Verde" da UE e o "Mecanismo de Ajuste de Carbono nas Fronteiras (CBAM)" e outras regulamentações políticas podem aumentar os custos ambientais no processo de exportação de embalagens plásticas tradicionais. A utilização de materiais degradáveis pode ajudar as empresas a cumprir os padrões internacionais e a obter certificação ambiental (como OK Compost, TÜV AUSTRIA, etc.), expandindo assim as oportunidades de exportação.
Embora o potencial de mercado continue a expandir-se, o desenvolvimento de filmes totalmente biodegradáveis ainda enfrenta múltiplos desafios:
* Forte dependência ambiental da degradação: Alguns materiais só podem ser efetivamente degradados em ambientes de compostagem industrial e é necessário construir instalações de apoio;
* Questões de identificação e classificação: Os consumidores e os sistemas de reciclagem têm dificuldade em identificar materiais degradáveis, o que afecta a eficiência da reciclagem;
* Padrões inconsistentes: Diferentes países têm diferentes definições de padrões de degradação, o que afecta as exportações de produtos e a promoção unificada da marca;
* Desempenho e equilíbrio de preços: Alguns cenários têm requisitos elevados para o desempenho do material, e o processo de substituição precisa pesar o desempenho e o custo.
A solução para esses desafios requer inovação tecnológica, apoio político e colaboração da indústria.
+86 18101032584
Nº 60-1, Jichuan East Road, HailingIndustrial Park, Hailing District, cidade de Taizhou.
Copyright© Taizhou Huangyan Zeyu New Material Technology Co., Ltd. Todos os direitos reservados.
Matéria Prima Totalmente Degradável
