Биодеградируемые и небиодеградируемые полимеры

Полимеры - это крупные молекулы, состоящие из повторяющихся подединиц, известных как мономеры. Они играют важную роль в повседневной жизни, создавая материалы от пластиковых бутылок до контейнеров и шин наших автомобилей. Однако их разная способность разлагаться в окружающей среде является ключевым отличием, которое классифицирует их на две основные категории: биодеградируемые и небиодеградируемые полимеры.

Что такое полимеры?

Полимеры - это вещества, состоящие из крупных молекул, содержащих повторяющиеся структурные единицы, называемые мономерами. Эти мономеры соединяются в длинные цепи. Полимеры известны своими разнообразными свойствами и применением, начиная от синтетических пластиков до природных белков.

    - Полиэтилен: -( CH2 -CH2 )- n
    - Полипропилен: -(C 3 H 6 )- n

Биодеградируемый полимер

Биодеградируемые полимеры - это полимеры, которые могут быть разложены действием живых организмов, обычно бактерий. Они разлагаются на натуральные продукты распада, такие как вода, углекислый газ и биомасса. Эти полимеры помогают уменьшить проблему отходов и загрязнения.

Как работают биодеградируемые полимеры

Разложение биодеградируемых полимеров происходит в основном за счет микробной активности. Микроорганизмы переваривают полимер, разлагая его до компонентных мономеров или преобразуя в более простую форму, которую они могут усвоить.

Примеры биодеградируемых полимеров

• Полимолочная кислота (PLA): Полимер, полученный из ферментированного растительного крахмала (обычно кукурузы). Используется в различных областях, таких как биодеградируемые медицинские имплантаты, одноразовые приборы и упаковка для продуктов питания.
• Поликапролактон (PCL): Еще один синтетический биодеградируемый полимер, часто используемый в медицинских устройствах и системах доставки лекарств.
• Полигидроксиалканоаты (PHA): Это биодеградируемые пластики, полученные из бактериальной ферментации. Они могут использоваться в упаковочных материалах, сельскохозяйственных пленках и одноразовых изделиях.

    C 3 H 6 O 3 (молочная кислота) ⟶ [-C(CH 3)HC(=O)O-] n (полимолочная кислота)

Применение и преимущества

Биодеградируемые полимеры являются неотъемлемой частью устойчивых практик, так как они способны разлагаться, снижая тем самым уровень загрязнения и образования отходов. Их применение охватывает различные сектора:

• Медицинская промышленность: Используются в хирургических швах, системах доставки лекарств и временных имплантатах, таких как стенты и устройства для стабилизации костей.
• Сельское хозяйство: Биодеградируемые пленки могут использоваться в качестве мульчирующих пленок, которые разлагаются и обогащают почву, а не превращаются в отходы.
• Упаковка: Используются для упаковочных материалов, которые уменьшают экологический след отходов.

Визуальный пример

Небиодеградируемые полимеры

Небиодеградируемые полимеры не разлагаются естественным образом и поэтому сохраняются в окружающей среде долгое время. Эти полимеры, как правило, применяются для большинства синтетических пластиков, используемых сегодня. Их накопление создает серьезные экологические проблемы, приводя к загрязнению и переполненности полигонов.

Как сохраняются небиодеградируемые полимеры

Большинство небиодеградируемых полимеров, таких как полиэтилен (PE) и полипропилен (PP), не разлагаются естественно под воздействием микроорганизмов. Это устойчивость к разложению объясняется их длинными, стабильными полимерными цепями, которые не поддаются легким разрушениям внешними условиями.

Примеры небиодеградируемых полимеров

• Полиэтилен (PE): Широко используется в пластиковых пакетах, бутылках и контейнерах. Очень устойчив к деградации окружающей среды.
• Поливинилхлорид (PVC): Используется в трубах, кабелях и в качестве строительного материала. Известен своей долговечностью и гибкостью.
• Полистирол (PS): Часто используется в упаковке из пенопласта, изоляции и одноразовой посуде. Разлагается в течение сотен лет.

    [-CH 2 -CH 2 -] n

Проблемы и недостатки

Сохранение небиодеградируемых полимеров в окружающей среде вызывает ряд проблем:

• Загрязнение окружающей среды: Накопление на полигонах и в естественной среде вызывает загрязнение.
• Угроза для дикой природы: Животные могут заглатывать пластиковые отходы или запутываться в них.
• Потребление ресурсов: Производство зависит от невозобновляемых ископаемых ресурсов.

Визуальный пример

Заключение

Различие между биодеградируемыми и небиодеградируемыми полимерами имеет важное значение для понимания их влияния на окружающую среду. Биодеградируемые полимеры предлагают более устойчивые решения, естественным образом разлагаясь и уменьшая уровень загрязнения. Однако небиодеградируемые полимеры, обеспечивая долговечность и удобство, представляют значительные экологические сложности из-за их устойчивости.

Усилия по замене небиодеградируемых материалов биодеградируемыми альтернативами остаются важными для поддержания баланса между потребностями человека и охраной окружающей среды.

Сравнительное резюме

Будущие перспективы

Исследования и инновации имеют критически важное значение для разработки более эффективных биодеградируемых полимеров и оптимизации их производства для удовлетворения промышленных потребностей. В то же время переработка и улучшенное управление отходами небиодеградируемых полимеров необходимы для снижения их экологического следа.

Понимание и учет уникальных свойств и эффектов биодеградируемых и небиодеградируемых полимеров помогут обществу более эффективно решать экологические проблемы и продвигать устойчивые практики.

Комментарии