การวิเคราะห์ปัญหาและการประยุกต์เทคโนโลยีฟิล์มพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

ฟิล์มพลาสติกเป็นหนึ่งในวัสดุที่สําคัญสําหรับการผลิตทางการเกษตรและการนําเทคโนโลยีเคลือบผนังพลาสติกมาใช้ได้ ทําให้ผลผลิตทางการเกษตรและวิธีการผลิตในประเทศจีนดีขึ้นอย่างมากในปี 2014 จํานวนยางพลาสติกที่ใช้ในจีนสูงถึง 1.441 ล้านตัน ครอบคลุมพื้นที่กว่า 2000 ไร่พื้นที่ใช้งานได้ขยายจากภูมิภาคแห้งและแพร่แห้งในทางเหนือ ไปยังภูเขาสูงและภูมิภาคหนาวในทางใต้, และประเภทของพืชที่ครอบคลุมได้ขยายจากพืชประหยัดไปยังพืชข้าวผสมการป้องกันโรคและแมลงและการกําจัดพืชเชื้อราได้เพิ่มผลผลิตพืชขึ้นถึง 20% ถึง 50% ทําให้มีส่วนร่วมอย่างสําคัญในการรับประกันความมั่นคงทางด้านอาหารของจีนการใช้ฟิล์มพลาสติกในแหล่งที่กว้างขวาง ก็ทําให้เกิดปัญหาหลายอย่าง, เช่นเทคโนโลยีที่ไม่ดีและการรีไซเคิล และ "มลพิษสีขาว" ที่เกิดจากฟิล์มพลาสติกที่เหลือการวิจัยและพัฒนาฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพ ได้กลายเป็นทิศทางยุทธศาสตร์สําคัญสําหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมพลาสติกและการเกษตร.
 
แนวคิดและองค์ประกอบหลักของฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพ
ฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ชีวภาพหมายถึง ชนิดของฟิล์มพลาสติกที่แยกแยกโดยจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อมธรรมชาติ 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"ตามวัตถุดิบหลัก สามารถแบ่งออกเป็นฟิล์มที่สามารถแยกทางชีวภาพได้ ผลิตจากชีวพืชธรรมชาติ และฟิล์มที่สามารถแยกทางชีวพืชได้ ผลิตจากวัตถุดิบที่มาจากปิโตรเลียม,เซลลูโลส, ไคติน ฯลฯ ถูกปรับปรุงและต่อมาสังเคราะห์เป็นวัสดุการผลิตฟิล์มที่สามารถทําลายได้ทางชีวภาพ 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 formฟิล์มย่อยสลายทางชีวภาพแบบเพิ่มเติมถูกทําโดยผสมพอลิเมอร์ธรรมชาติหรือสังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติย่อยสลายทางชีวภาพในพลาสติก PE แล้วเป่ามันด้วยสารสอดคล้องกัน,และเครื่องช่วยในการแปรรูปมันไม่ใช่ฟิล์มที่สามารถบีโอสลายได้อย่างสมบูรณ์แบบ ฟิล์มที่สามารถบีโอสลายได้อย่างสมบูรณ์แบบที่ผลิตจากสตาร์ช เป็นหลักๆ จะถูกหมักเพื่อผลิตกรดนมฟิล์มผลิตโดยหลักจากกรดโพลีมลัคติกประเภทชีวภาพธรรมชาติที่สําคัญอีกชนิดหนึ่งคือเส้นใย ซึ่งสามารถใช้ในการผลิตฟิล์มพลาสติก โดยการระบายเอธีร, การระบายเอธีร และการออกซิเดนเซลลูโลส เป็นกรด, อัลเดฮีด และเคโตนมันมาจากฟิล์มพลาสติกที่สามารถบายโอเดรเกรดได้อย่างสมบูรณ์สารประกอบหลักของการผลิตฟิล์มที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพจากน้ํามันคือ โคปอลิเอสเตอร์ไดโอลไดแอซิด (PBS, PBAT ฯลฯ) โพลีไฮดรอ็กซายัลคาเนอต (PHA) โพลีคาปรอลักโตน (PCL) โพลีไฮดรอ็กซิบูไทราต (PHB)คาร์บอนไดออกไซด์ โคพอลิเมอร์ โพลีโปรพีเลน คาร์บอนเนต (PPC)สารที่มีน้ําหนักโมเลกุลสูงเหล่านี้สามารถถอนและนําไปใช้โดยจุลินทรีย์ในธรรมชาติได้อย่างรวดเร็ว และผลิตภัณฑ์การทําลายล้างสุดท้ายคือคาร์บอนไดออกไซด์และน้ํา
 
การวิจัยและการใช้ฟิล์มพลาสติกที่สามารถบีโอสลายได้ ในช่วงแรกของการพัฒนาฟิล์มที่สามารถบีโอสลายได้ฟิล์มที่สามารถแยกแยกทางชีวภาพได้ โดยเพิ่มสตาร์ชมาได้เป็นจุดสําคัญของการวิจัยและการพัฒนาจากการเตรียมหนังโดยผสม 6% ~ 20% ของเมล็ดและโพลีเมอร์โอเลฟิน, มันค่อย ๆ พัฒนาไปสู่การเตรียมหนังโดยผสม 50% ของเมล็ดและโพลีเมอร์ไฮโดรฟิลกระตุกถูกปรับปรุงเพื่อผลิตพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพชนิดของฟิล์มพลาสติกนี้มีข้อดีของกระบวนการที่ง่ายและราคาถูกส่วนใหญ่ของหน่วยวิจัยและพัฒนาในประเทศผลิตพลาสติกสตาร์จมีปริมาณสตาร์จในผลิตภัณฑ์ของ 10% ถึง 30%
 
ในช่วงต้นปี 1980 สหราชอาณาจักรค้นพบวิธีการสกัดและทําความสะอาด β - hydroxybutyrate (PHB) และทํามันเป็นแผ่นบาง ผลิตแผ่นย่อยสลายแรกPHB มีความแข็งแรงและความทนทานในการละลายที่ต่ําการวิจัยพอลิไฮดรอ็กซียัลคาเนอต (PHA) ในจีนเริ่มในช่วงปี 1980สถาบันเคมีอินทรีย์เซี่ยงไฮ้ และมหาวิทยาลัยเทียนจิน สํารวจการสังเคราะห์ของ PHB โคโพลิเมอร์โดยใช้วิธีเคมี, และบางคนเริ่มใช้ใบพืชหรือรากในการผลิต PHBV. เนื่องจากความบกพร่อง inherent เช่น ความเปราะบาง, ราคาสูง, และราคาสูงของ PHBV, การใช้งานของมันเป็นฟิล์มพลาสติกจํากัด.วัสดุที่พัฒนาอยู่ปัจจุบันสําหรับการผลิตฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพ ประกอบด้วยสตาร์ชที่หมักเป็นกรดมะเร็ง, ซึ่งต่อมาถูกพอลิเมอเรซเพื่อสร้างกรดโพลีมิลักติก (PLA) ที่สามารถแยกแยกได้อย่างสมบูรณ์แบบ; โพลีบูตาเนดีโอล ซัคซินเนต (PBS) สร้างขึ้นจากการพอลิเมอเรซของกรดซัคซิน และบูตาเนดีโอลโพลี (โปรพีเลนคาร์บอเนต) (PPC) ผลิตโดยการ copolymerization ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และ epichlorohydrin, และโพลี (แคปโรแลคตัน) (PCL) ที่เกิดจากการเปิดแหวนโพลิมเมอริเซสของ β - แคปโรแลคตันภายใต้การกระทําของตัวเร่ง
 
การผลิตฟิล์มที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพ โดยใช้เส้นใยธรรมชาติเป็นวัสดุแท้ เป็นจุดร้อนของการวิจัยมาตลอดถึงแม้ว่าหนังชนิดนี้จะไม่ดีเท่าหนัง PE ปกติในแง่ของการทําความร้อนและการเก็บความชื้น, มันมีความสามารถผ่านและหายใจได้อย่างดี และสามารถยับยั้งพืชผึ้งได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการเปลี่ยนสีหน่วยงานในประเทศหลายหน่วยได้ดําเนินการวิจัยและการใช้ฟิล์มผสมใยหญ้าและฟิล์มผสมบนพื้นฐานกระดาษเช่น การพัฒนาหนังผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมโรงงานผลิตกระดาษฮูเบ่ย จิเชง แรก และศูนย์วิทยาศาสตร์การเกษตรซินเจียง ฮอตาน ได้พัฒนาฟิล์มผสมกระดาษ; สถาบันวิจัยแฮมป์ของ Chinese Academy of Agricultural Sciences ได้พัฒนาฟิล์มแฮมป์ โดยใช้ใยแฮมป์ที่ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการปลูกลูกพืชข้าว และการปลูกผักในภาคใต้.
 
ยุโรปและญี่ปุ่นเป็นประเทศและภูมิภาคที่ก้าวหน้ามากที่สุดในด้านการวิจัย พัฒนา และนํามาใช้ในวัสดุ เทคโนโลยี และฟิล์มที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพทั่วโลกด้วยความก้าวหน้าของวัสดุและเทคนิคการแปรรูป, การใช้ฟิล์มที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพกําลังเพิ่มขึ้นอย่างแพร่หลาย โดยใช้ในด้านการปลูกสวนและการผลิตผักส่วนแบ่งตลาดของฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพในญี่ปุ่นและยุโรปยังคงเพิ่มขึ้นโดยมีอัตราการใช้งานที่สูงกว่าในบางภูมิภาคสัดส่วนของฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพในการปลูกผักในภูมิภาคชิโกคุของญี่ปุ่นได้เกิน 20%ตั้งแต่ปี 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 Chinaพวกเขาได้ทําการทดลองและการแสดงผลิตพืชหลักๆ เช่น ไม้ยาง ข้าวโพด ทุบกาน มะเขือเทศ และผักในซินเจียงทางตะวันตกเฉียงเหนือ ยุนนานทางตะวันตกเฉียงใต้ปักกิ่งและเฮเบ่ยทางทิศเหนือและกานซูและมองโกเลียภายในทางตะวันตกเฉียงเหนือ ซึ่งครอบคลุมปลูกมากกว่า 10 ชนิด และพื้นที่มากกว่า 1333.3 ไร่
 
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา จีนได้ทําความก้าวหน้าอย่างสําคัญในด้านการวิจัยและการใช้ฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพโดยเฉพาะด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีและอุปกรณ์การสังเคราะห์สําหรับ diacid diol copolyesters, และความก้าวหน้าในเทคโนโลยีกระตุ้นสําคัญในการสังเคราะห์ PLAที่สร้างเทคโนโลยีและกระบวนการหลักในการผลิตพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ด้วยชีวภาพ โดยมีสิทธิทรัพย์สินทางปัญญาที่อิสระบนพื้นฐานนี้ สูตรการผลิตและกระบวนการของฟิล์มพลาสติกที่สามารถบ่อยสลายได้ถูกปรับปรุงและทําให้สมบูรณ์แบบมากขึ้นและมีศูนย์ผลิต 10000 ตันของฟิล์มพลาสติกที่สามารถทําลายได้การแสดงการทดลองได้ดําเนินการในพื้นที่ท้องถิ่นและพืชทั่วไป
 
3 ปัญหาและความท้าทายของฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้
 
3.1 ความแข็งแรงในการดึงของผลิตภัณฑ์จําเป็นต้องปรับปรุงต่อ
 
ความแข็งแรงทางกลของฟิล์มที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพไม่เพียงพอสําหรับการทํางานขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยจํากัดสําหรับการใช้ฟิล์มที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพในขนาดใหญ่เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุพื้นฐานความทนทานต่อความยืดของฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ด้วยชีวภาพส่วนใหญ่ไม่เพียงพอทําให้ไม่สามารถดําเนินการเคลือบผนังกลไกได้ในบางพื้นที่การเกษตรที่มีการเคลือบผนังกลไกเป็นหลักปัญหานี้โดดเด่นมากในซินเจียง
 
เพียงด้วยการปรับปรุงและปรับปรุงสูตรของฟิล์มพลาสติก เพิ่มความแข็งแรงในการดึง และตอบสนองความต้องการของการทํางานของเครื่องจักรการเกษตรสามารถสร้างเงื่อนไขให้กับการใช้ฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ในขนาดใหญ่ได้หรือไม่.
 
3.2 ความแตกต่างในความสามารถในการควบคุมการทําลายและความต้องการของพืช
การเคลือบฟิล์มพลาสติกมีหน้าที่หลายอย่าง โดยเน้นการเพิ่มอุณหภูมิและการเก็บความชื้น รวมถึงการยับยั้งสมุนไพร เพื่อบรรลุหน้าที่เหล่านี้ของฟิล์มพลาสติกมันจําเป็นที่จะให้ความมั่นใจในเวลาครอบคลุมไม่งั้นมันไม่สามารถตอบสนองความต้องการทางการทํางานของพืชสําหรับการปกคลุมหนังพลาสติกยังมีปัญหาเกี่ยวกับการควบคุมการแตกและการทําลายของฟิล์มพลาสติกที่สามารถทําลายได้ทางชีวภาพผลการทดลองจํานวนมากแสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้และเวลาครอบคลุมอยู่ข้างล่างกว่าระยะเวลาที่ปลอดภัยของการครอบคลุมหนังพลาสติกพืชส่งผลให้พวกเขาไม่สามารถทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
 
3.3 ความสามารถในการทําความร้อนและการเก็บความชื้นจําเป็นต้องเสริมเพิ่ม
มีความแตกต่างบางประการในฟังก์ชันการอุ่นและการเก็บความชื้นของฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพมากที่สุด เมื่อเทียบกับฟิล์มพลาสติก PE ทั่วไปมีความแตกต่างที่สําคัญในอุณหภูมิของดินระหว่างฟิล์มพลาสติกที่สามารถบีโอละลายได้ หนา 10 μm และผนังพลาสติก PE หนา 8 μmในเงื่อนไขที่ไม่มีการปกคลุมพืช, ยกเว้นผลกระทบความร้อนเดียวกันระหว่าง 11:00 AM และ 4:00 PM,อุณหภูมิของดินที่ครอบคลุมด้วยผนังพลาสติก PE มากกว่าที่ครอบคลุมด้วยผนังพลาสติกที่สามารถแยกแยกทางชีวภาพได้ในทุกช่วงเวลาอื่น ๆผลการทดสอบการเก็บน้ําที่นําไปใช้การทดลองจําลองยังแสดงให้เห็นว่าฟิล์มที่สามารถบีโอสลายได้ต่ํากว่าฟิล์ม PE ในแง่ของการเก็บน้ํา
 
3.4 ข้อจํากัดในราคาการผลิตสินค้าสําหรับการใช้งานขนาดใหญ่
ค่าใช้จ่ายที่สูงเป็นปัจจัยจํากัดอีกอย่างสําหรับการส่งเสริมและการใช้ฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ราคาขายของฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพอยู่ที่ประมาณ 3 เท่าของฟิล์มพลาสติก PE ปรกติ, ซึ่งกําหนดโดยปัจจัยหลายอย่าง เช่น คุณสมบัติและความหนาของวัสดุพรูฟิล์มพลาสติกมันจําเป็นที่จะบรรลุการผลิตวัตถุดิบขนาดใหญ่ และปรับปรุงการตั้งราคาของผลิตภัณฑ์การทําลายล้าง; ด้านอื่น ๆ การประเมินราคาของการใช้ฟิล์มพลาสติกอย่างครบถ้วนควรที่จะดําเนินการเพื่อชี้แจงความแตกต่างในราคาระหว่างฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพและฟิล์มพลาสติก PE ทั่วไปและส่งเสริมการใช้ฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้ในขนาดใหญ่ตามการสืบสวนและการคํานวณ ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของการใช้ฟิล์ม PE ในญี่ปุ่นรวมถึงค่าซื้อสินค้าฟิล์ม และค่าใช้จ่ายในการรีไซเคิลและการแปรรูปแต่ละส่วนเป็น 50%ในขณะที่การใช้ฟิล์มที่สามารถแยกแยกทางชีวภาพได้ ไม่มีต้นทุนในการรีไซเคิลและการแปรรูปเนื่องจากแรงงานที่ค่อนข้างราคาถูก และขาดการรีไซเคิลและการแปรรูปของฟิล์ม PE ปกติจํานวนมาก, ค่าใช้จ่ายสูงของการใช้ฟิล์มที่สามารถแยกแยกได้ด้วยชีวภาพการปรับปรุงกฎหมายและกฎระเบียบเกี่ยวกับการรีไซเคิลและการแปรรูปหนัง, และการเพิ่มต้นทุนแรงงานในชนบท ความแตกต่างในราคารวมระหว่างฟิล์ม PE ปรกติและการใช้ฟิล์ม biodegradable จะลดลงมากขึ้นและการใช้ฟิล์มที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพจะมีความหวังที่ดี.
 
4 สรุปและคําแนะนําหลัก
ฟิล์มพลาสติกที่สามารถแยกแยกได้เป็นชีวภาพเป็นหนึ่งในวิธีสําคัญในการแก้ไขภาวะมลพิษที่เหลือที่เกิดจากฟิล์มพลาสติก ซึ่งมีผลที่ดีและมีศักยภาพอันใหญ่หลวงในการผลิตทางการเกษตรมีปัญหาทางเทคนิคมากมาย และยังอยู่ในระยะเริ่มต้นปัจจุบันจําเป็นต้องเพิ่มความเข้มข้นในการวิจัยวัสดุแท้ สูตรและกระบวนการผลิตของฟิล์มที่สามารถบีโอเกรดได้ ปรับปรุงคุณภาพสินค้าและลดต้นทุนโดยเฉพาะการพัฒนาผลิตภัณฑ์ฟิล์มชีวภาพย่อยสลายเฉพาะสําหรับภูมิภาคและพืชชนิดเฉพาะเจาะจง เพื่อตอบสนองความต้องการของความหลากหลายของการผลิตเกษตรขณะที่กําลังเสริมการวิจัยเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ฟิล์มพลาสติกที่สามารถทําลายได้ด้วยชีวภาพมันจําเป็นที่จะดําเนินการวิจัยเกี่ยวกับการสนับสนุนเทคโนโลยีและมาตรการทางการเกษตร โดยพิจารณาจากความต้องการของการผลิตทางการเกษตร และคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ฟิล์มพลาสติก.