Análise de Problemas e Aplicações na Tecnologia de Filmes Plásticos Biodegradáveis

A película de plástico é um dos materiais importantes para a produção agrícola,e a aplicação da tecnologia de revestimento por película de plástico conduziram a melhorias significativas na produtividade agrícola e mudanças nos métodos de produção na ChinaEm 2014, a quantidade total de filme plástico utilizado na China atingiu 1.441 milhões de toneladas, cobrindo uma área de mais de 2000 hectares.As áreas de aplicação alargaram-se de regiões áridas e semiáridas no norte para as altas montanhas e regiões frias no sul., e os tipos de culturas abrangidas também se expandiram das culturas económicas para as culturas de cereais a granel.prevenção de doenças e de insetos, e a supressão de ervas daninhas, aumentaram as colheitas em 20% a 50%, contribuindo significativamente para garantir a segurança alimentar da China.A aplicação generalizada de revestimentos de película de plástico também provocou uma série de problemas., tais como a má tecnologia e a reciclagem, e a "poluição branca" causada por películas plásticas residuais.A investigação e desenvolvimento de películas de plástico biodegradáveis tornou-se uma importante direcção estratégica para o desenvolvimento da indústria e da agricultura do plástico.
 
O conceito e os principais componentes da película de plástico biodegradável
A película plástica biodegradável refere-se a um tipo de película plástica que é degradada por microorganismos no ambiente natural. The Japan Biodegradable Plastics Research Technology Committee defines it as "high molecular weight compounds and their blends that can be decomposed into low molecular weight compounds that do not have adverse effects on the environment through microbial action in nature"De acordo com as principais matérias-primas, pode ser dividido em filmes biodegradáveis feitos a partir de biomassa natural e filmes biodegradáveis feitos a partir de materiais à base de petróleo.,a celulose, a quitina, etc., são modificadas e, em seguida, sintetizadas em materiais biodegradáveis de produção de películas. Starch as the main raw material for plastic film can be divided into starch added incomplete biodegradable plastic film and fully biodegradable plastic film with starch as the main raw material according to the degradation mechanism and damage formA película biodegradável de tipo aditivo é obtida pela mistura de polímeros naturais ou sintéticos com propriedades biodegradáveis em plástico PE e, em seguida, soprá-lo com compatibilizantes, antioxidantes,e auxiliares de transformaçãoO filme totalmente biodegradável produzido a partir de amido é principalmente fermentado para produzir ácido láctico, que é então sintetizado em ácido poliláctico.O filme é produzido principalmente a partir de ácido polilácticoOutro tipo importante de biomassa natural é a fibra, que pode ser utilizada para produzir filme plástico por eterificação, esterificação e oxidação da celulose em ácidos, aldeídos e cetonas.Pertence a uma película de plástico completamente biodegradável.Os principais componentes da produção de filmes biodegradáveis à base de petróleo são os copolísteres de dióis diacídicos (PBS, PBAT, etc.), polihidroxialcanoatos (PHA), policaprolactona (PCL), polihidroxibutirato (PHB),Copolímero de dióxido de carbono carbonato de polipropileno (PPC)Estas substâncias de alto peso molecular podem ser rapidamente decompostas e utilizadas pelos microorganismos na natureza, e os produtos finais de degradação são o dióxido de carbono e a água.
 
Investigação e aplicação de películas de plástico biodegradáveisO filme biodegradável com adição de amido tem sido sempre o foco de investigação e desenvolvimentoA partir da preparação inicial de uma película por mistura de 6% a 20% de amido e olefinas poliméricas, desenvolveu-se gradualmente para a preparação de uma película por mistura de 50% de amido e polímero hidrofílico.O amido é modificado para produzir plásticos biodegradáveisEste tipo de película plástica tem as vantagens de um processo simples e de baixo custo.A maioria das unidades nacionais de investigação e desenvolvimento produz plásticos de amido aditivo, com um teor de amido que varia de 10% a 30% nos seus produtos.
 
No início dos anos 80, o Reino Unido descobriu um método para extrair e purificar o β-hidroxibutirato (PHB) e transformou-o em filmes finos, produzindo os primeiros filmes degradáveis.O PHB apresentava fraca resistência ao impacto e resistência à solubilidadeA investigação sobre os polihidroxialcanoatos (PHA) na China começou na década de 1980.O Instituto de Química Orgânica de Xangai e a Universidade de Tianjin exploraram a síntese de copolímeros de PHB utilizando métodos químicosDevido a defeitos inerentes, como fragilidade, alto custo e alto preço do PHBV, sua aplicação como filme plástico é limitada.Os materiais atualmente desenvolvidos para a produção de películas de plástico biodegradáveis incluem principalmente amido fermentado em ácido láctico, que é posteriormente polimerizado para formar ácido poliláctico (PLA) totalmente biodegradável; succinato de polibutanediol (PBS) formado pela polimerização de ácido succínico e butanediol;Poli (carbonato de propileno) (PPC) produzido por copolymerização de dióxido de carbono e epiclorohidrina, e poli (caprolactona) (PCL) gerada pela polimerização de β-caprolactona na abertura do anel sob a ação de um catalisador.
 
A produção de películas biodegradáveis que utilizem fibras naturais como matérias-primas tem sido sempre um foco de investigação.Embora este tipo de película não seja tão bom quanto a película PE comum em termos de funções de aquecimento e retenção de umidade, tem boa permeabilidade e transpirabilidade, e pode suprimir eficazmente ervas daninhas, alterando a cor.Várias unidades domésticas realizaram pesquisas e aplicações de filme de pavimentação de fibras de grama e filme de pavimentação a base de papel, como o desenvolvimento do filme de cobertura agrícola de fibra de grama CXW-1 pela Associação Internacional da China para a Promoção da Ciência e Tecnologia;Hubei Zhicheng First Paper Mill e Xinjiang Hotan Agricultural Science Center desenvolveram filmes de cobertura de papelO Instituto de Investigação do Cáñamo da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas desenvolveu uma película de cânhamo utilizando fibras de cânhamo,que tem sido amplamente utilizado no cultivo de mudas de arroz e no plantio de vegetais do sul.
 
A Europa e o Japão são os países e regiões mais avançados no mundo em matéria de investigação, desenvolvimento e aplicação de materiais, tecnologias e filmes biodegradáveis.Com o avanço dos materiais biodegradáveis e das técnicas de processamento, a aplicação de películas biodegradáveis está a tornar-se cada vez mais difundida, principalmente na horticultura e na produção de vegetais.A parte de mercado da película de plástico biodegradável no Japão e na Europa continua a aumentar, atingindo cerca de 10%, com taxas de aplicação ainda mais elevadas em certas regiões.A percentagem de película de plástico biodegradável no cultivo de vegetais na região de Shikoku, no Japão, ultrapassou os 20%Desde 2010, large foreign companies engaged in the research and production of biodegradable film materials have begun to cooperate with relevant scientific research and agricultural technology promotion departments in ChinaEles realizaram experiências e demonstrações em culturas importantes como algodão, milho, tabaco, batatas e vegetais em Xinjiang, no noroeste, Yunnan, no sudoeste,Pequim e Hebei no norte, e Gansu e Mongólia Interior no noroeste, cobrindo mais de 10 culturas e uma área de mais de 1333,3 hectares.
 
Nos últimos anos, a China fez progressos significativos na investigação e aplicação de películas plásticas biodegradáveis,Especialmente através da melhoria da tecnologia de síntese e dos equipamentos para os copolísteres de diacido diol, e avanços na tecnologia de catalisadores-chave na síntese de PLA,que tenham formado tecnologias e processos essenciais para a produção de plásticos biodegradáveis com direitos de propriedade intelectual independentesCom base nisto, a fórmula e o processo de produção de película de plástico biodegradável foram melhorados e aperfeiçoados,e uma capacidade de produção de 10000 toneladas de película plástica biodegradável foi formadaForam realizadas demonstrações experimentais em zonas locais e culturas típicas.
 
3 Problemas e desafios da película de plástico biodegradável
 
3.1 A resistência à tração do produto deve ser melhorada.
 
A resistência mecânica da película biodegradável é insuficiente para uma operação em larga escala, o que é um dos fatores limitantes para a aplicação em larga escala da película biodegradável.Devido às características inerentes dos materiais de base, a resistência à tração da maioria das películas plásticas biodegradáveis é insuficiente,que impede a realização de operações de revestimento por película mecanizada em certas zonas agrícolas onde predominam as operações mecânicasEste problema é particularmente proeminente em Xinjiang.
 
Apenas melhorando e refinando a fórmula da película plástica, aumentando a sua resistência à tração e satisfazendo os requisitos das operações de máquinas agrícolas,Podem ser criadas condições para a aplicação em larga escala de película de plástico biodegradável?.
 
3.2 Diferenças na capacidade de controlo da degradação e na procura de culturas
O revestimento de película de plástico tem múltiplas funções, com foco no aumento da retenção de temperatura e umidade, bem como na inibição de ervas daninhas.É necessário garantir o tempo de cobertura, caso contrário, não pode satisfazer os requisitos funcionais das culturas para cobertura de película plástica.Ainda existem problemas de controlo da ruptura e da degradação da maioria das películas de plástico biodegradáveisUm grande número de resultados experimentais demonstraram que os produtos de película de plástico biodegradáveis existentes se rompem e degradam demasiado cedo.e o tempo de cobertura é muito inferior ao período seguro de cobertura de película de plástico para culturas, o que resulta na sua incapacidade de funcionar de forma eficaz.
 
3.3 É necessário reforçar ainda mais o desempenho de aquecimento e retenção de umidade
Existem certas diferenças nas funções de aquecimento e retenção de umidade da maioria das películas de plástico biodegradável em comparação com as películas de plástico PE comuns.Existe uma diferença significativa na temperatura do solo entre uma película de plástico biodegradável de 10 μm de espessura e uma cobertura de película de plástico PE de 8 μm de espessuraSob a condição de não haver cobertura do dossel das culturas, exceto para o mesmo efeito de aquecimento entre as 11:00 e as 16:00,A temperatura do solo coberta por uma película de plástico PE é superior à temperatura coberta por uma película de plástico biodegradável em todos os outros momentosOs resultados do ensaio de retenção de água efectuado através de experiências de simulação mostraram igualmente que a película biodegradável era significativamente inferior à película PE em termos de retenção de água.
 
3.4 Restrições dos custos de produção do produto para aplicações em larga escala
O elevado custo é outro fator limitante para a promoção e aplicação em larga escala de películas de plástico biodegradáveis.O preço de venda da película de plástico biodegradável é cerca de três vezes superior ao preço da película de plástico PE comum., que é determinada por múltiplos factores, tais como as propriedades e espessura das matérias-primas de película de plástico.É necessário alcançar a produção em larga escala de matérias-primas e melhorar o preço dos produtos de degradação através da formulaçãoPor outro lado, deve ser efectuada uma avaliação global do custo da utilização de película de plástico, a fim de clarificar a diferença de custo entre a película de plástico biodegradável e a película de plástico PE comum,e promover a aplicação em larga escala de película de plástico biodegradávelDe acordo com a investigação e o cálculo, o custo total da aplicação da película PE comum no Japão inclui o custo de aquisição dos produtos de película e o custo de reciclagem e processamento,cada uma representando 50%No entanto, a utilização de filmes biodegradáveis não implica custos de reciclagem e processamento.A Comissão concluiu que a indústria da União não pode ser considerada como uma empresa independente, uma vez que a indústria da União não é uma empresa independente., o elevado custo da utilização de películas biodegradáveis é destacado.Melhoria das leis e regulamentos em matéria de reciclagem e processamento de películas, e o aumento dos custos da mão-de-obra rural, a diferença global de custos entre as aplicações de película PE comum e de película biodegradável ficará cada vez menor,e a aplicação de filme biodegradável terá boas perspectivas.
 
4 Principais conclusões e recomendações
A película de plástico biodegradável é uma das formas importantes de resolver a poluição residual causada pela película de plástico, que tem excelentes efeitos e um enorme potencial na produção agrícola.Há muitos problemas técnicos e ainda está na fase inicial.Atualmente, é necessário reforçar a investigação sobre matérias-primas, fórmulas e processos de produção de filme biodegradável, melhorar a qualidade dos produtos e reduzir os custos,Especialmente para desenvolver produtos de película biodegradáveis especializados para regiões e culturas específicas para atender às exigências da diversidade da produção agrícola• reforçando a investigação sobre produtos de película de plástico biodegradáveis,É necessário realizar investigação sobre tecnologias e medidas de apoio à agricultura com base nas necessidades da produção agrícola e nas características dos produtos de película de plástico..