स्टार्च आधारित प्लास्टिक
स्टार्च-आधारित प्लास्टिक स्टार्च के हाइड्रॉक्सिल समूहों को कम करने और इसकी मूल संरचना को बदलने के लिए रासायनिक रूप से स्टार्च को रासायनिक रूप से संशोधित करने के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करते हैं, जिससे स्टार्च के संबंधित गुणों को बदलते हैं और देशी स्टार्च को थर्माप्लास्टिक स्टार्च में बदल देते हैं।
आर जीजी amp; डी बैकग्राउंड
स्टार्च एक प्राकृतिक बहुलक है जिसका उत्पादन पृथ्वी पर सेलुलोज के बाद दूसरे स्थान पर है। यह स्रोत में समृद्ध है, नवीकरणीय है, और कीमत में कम है। इसका उपयोग संशोधन और प्लास्टिककरण के माध्यम से स्टार्च-आधारित प्लास्टिक का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। जैव-आधारित सामग्रियों की एक महत्वपूर्ण श्रेणी के रूप में, स्टार्च-आधारित प्लास्टिक ने औद्योगिक उत्पादन और अनुप्रयोग का सफलतापूर्वक एहसास किया है। स्टार्च-आधारित प्लास्टिक मुख्य कच्चे माल के रूप में स्टार्च से बना एक प्रकार का प्लास्टिक उत्पाद है, जिसे संशोधित और प्लास्टिसाइज्ड किया जाता है और फिर अन्य पॉलिमर के साथ मिश्रित किया जाता है। यह एक तरह का बायोप्लास्टिक है। स्टार्च-आधारित बायोप्लास्टिक को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: जैव-आधारित प्लास्टिक और बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक।
स्टार्च-आधारित बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक आम तौर पर संशोधित स्टार्च और बायोडिग्रेडेबल पॉलिएस्टर (जैसे PLA / PBAT / PBS / PHA / PPC, आदि) का मिश्रण है। यह पूरी तरह से बायोडिग्रेडेबल, खाद, पर्यावरण के अनुकूल, और अपशिष्ट कम्पोस्ट, लैंडफिल और अन्य उपचार विधियों के लिए उपयुक्त हो सकता है। स्टार्च पर आधारित जैव-आधारित प्लास्टिक आम तौर पर संशोधित स्टार्च और पॉलीपोलिन (जैसे पीपी / पीई / पीएस, आदि) का मिश्रण होता है। पेट्रोकेमिकल संसाधनों के उपयोग को कम करने और कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने के लिए इसका पर्यावरण संरक्षण महत्व निहित है, और अपशिष्ट भस्मारती के लिए उपयुक्त है। ये दोनों सामग्रियां पारंपरिक पेट्रोलियम-आधारित प्लास्टिक की जगह ले सकती हैं और प्लास्टिक पैकेजिंग सामग्री, शॉक-प्रूफ सामग्री, प्लास्टिक की फ़िल्में और प्लास्टिक बैग, डिस्पोजेबल टेबलवेयर, खाद्य कंटेनर, खिलौने, आदि में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।
प्रक्रिया सिद्धांत
स्टार्च एक प्रकार का प्राकृतिक उच्च आणविक बहुलक है। इसके अणु में बहुत अधिक हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं (आणविक संरचना II और III है)। इसलिए, स्टार्च मैक्रोमोलेक्यूल्स के बीच बातचीत बहुत मजबूत है, जो मूल स्टार्च के लिए प्रसंस्करण को पिघलाना मुश्किल बनाता है, और यह अन्य पॉलिमर के साथ सह-पोलीमराइजेशन में है। मिश्रण के दौरान अन्य पॉलिमर के साथ संगतता भी खराब है। हालांकि, ये हाइड्रॉक्सिल समूह रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजर सकते हैं जैसे एस्टरीफिकेशन, एथेरिफिकेशन, ग्राफ्टिंग और क्रॉसलिंकिंग। इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग रासायनिक रूप से स्टार्च को संशोधित करने, स्टार्च के हाइड्रॉक्सिल समूहों को कम करने, इसकी मूल संरचना को बदलने के लिए किया जाता है, जिससे स्टार्च के संबंधित गुण बदल जाते हैं, और मूल स्टार्च को थर्माप्लास्टिक स्टार्च में बदल दिया जाता है।
1. एस्टेरिफिकेशन, ट्रांसस्टेरिफिकेशन या एथेरिफिकेशन रिएक्शन
स्टार्च की हाइड्रोफिलिसिटी को हाइड्रोफोबिसिटी में बदलने के लिए, स्टार्च अणु बनाने के लिए स्टार्च अणु पर हाइड्रॉक्सिल समूहों को फैटी एसिड, फैटी एसिड एस्टर आदि के साथ एस्टराइज्ड और ट्रांसस्टेरिफाइड किया जाता है।
2. क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रिया
स्टार्च सामग्री की ताकत और गर्मी प्रतिरोध में सुधार करने के लिए, स्टार्च को दो या अधिक कार्यात्मक समूहों (जैसे पॉलीबेसिक एसिड, आदि) के साथ यौगिकों के साथ जोड़ा जाता है, ताकि स्टार्च उचित रूप से क्रॉस-लिंक्ड हो।
3. सम्मिश्रण और सह-सभा का स्वतंत्र नवाचार
अधिकांश स्टार्च प्लास्टिक को अन्य बहुलक सामग्री के साथ स्टार्च को भरने और सम्मिश्रण करके तैयार किया जाता है। इस तरह से प्राप्त उत्पादों में खराब संगतता और कम ताकत है, और उनकी आवेदन सीमा सीमित है। स्टार्च-आधारित प्लास्टिक में स्टार्च और अन्य पॉलिमर के ग्राफ्ट कॉपोलिमर प्राप्त करने के लिए स्टार्च संशोधन प्रक्रिया में स्टार्च का कोपॉल्मराइज किया जाता है, जिससे अन्य बहुलक सामग्री के साथ स्टार्च की संगतता में सुधार होता है। रासायनिक संशोधन के माध्यम से, स्टार्च के तीन संशोधनों का एहसास हुआ है: हाइड्रोफिलिसिटी हाइड्रोफोबिसिटी में बदल गई; गर्मी की संवेदनशीलता तापमान प्रतिरोध में बदल गई; कठोरता और भंगुरता प्लास्टिसिटी में बदल गई। यह संशोधन स्टार्च संशोधन की विश्वव्यापी समस्या को हल करता है और बाद के प्रसंस्करण के लिए एक अच्छी नींव देता है।
प्रक्रिया की स्थिति
स्टार्च आधारित बायोप्लास्टिक्स में 30 साल का शोध और विकास इतिहास है। यह सबसे लंबे समय तक अनुसंधान और विकास के इतिहास, सबसे परिपक्व तकनीक, सबसे बड़े औद्योगीकरण पैमाने और उच्चतम बाजार हिस्सेदारी के साथ एक बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक है। 1980 के दशक की शुरुआत में, संशोधित स्टार्च और सड़ सकने वाले प्लास्टिक मिश्र धातु मास्टर बैचों के अनुसंधान और विकास जो पूरी तरह से बायोडिग्रेडेबल या घुलनशील प्लास्टिक हो सकते हैं, और स्टार्च और बायोडिग्रेडेबल रेजिन के सम्मिश्रण ने ध्यान आकर्षित किया। उनमें से, सबसे सफल जीजी उद्धरण है; मटरबी जीजी उद्धरण; नोवामोंट, इटली से। यह संशोधित स्टार्च और संशोधित पॉलीविनाइल अल्कोहल से बना एक इंटरपेनैट्रेटिंग नेटवर्क संरचना बहुलक प्लास्टिक मिश्र धातु है। इसमें अच्छी प्रसंस्करण गुण, द्वितीयक प्रसंस्करण गुण और यांत्रिक गुण हैं। प्रदर्शन और उत्कृष्ट जैवअवक्रमण। इसके अलावा, जीजी उद्धरण; विनेक्स जीजी उद्धरण; वायु उत्पाद जीजी amp द्वारा विकसित; संयुक्त राज्य अमेरिका में रसायन पॉलिविनील अल्कोहल पर आधारित एक राल है जिसमें कम मात्रा में पोलीमराइज़ेशन होता है। इसमें पानी की घुलनशीलता, थर्माप्लास्टिक प्रक्रियाशीलता और बायोडिग्रेडेबिलिटी है, और हाल के वर्षों में बहुत ध्यान दिया गया है।
हाल के वर्षों में, विभिन्न देशों ने आमतौर पर जितना संभव हो उतना स्टार्च सामग्री के साथ अपने अनुसंधान फोकस को प्लास्टिक में स्थानांतरित कर दिया है, और उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ कुछ पूरी तरह से अपमानजनक सामग्री विकसित की है, और यहां तक कि सिंथेटिक पॉलिमर, अर्थात् थर्माप्लास्टिक स्टार्च के बिना शुद्ध स्टार्च उत्पादों को प्राप्त किया है। जीजी उद्धरण; नोवोन जीजी उद्धरण; संयुक्त राज्य अमेरिका की वार्नर-लैंबर्ट कंपनी द्वारा उत्पादित बायोडिग्रेडेबल सामग्री में 90% से अधिक की स्टार्च सामग्री है; जापानी मकई कंपनी और मिशिगन प्रोडक्शन टेक्नोलॉजी रिसर्च इंस्टीट्यूट ने संयुक्त रूप से एक उच्च स्टार्च सामग्री सामग्री विकसित की है, जिसमें पानी के मजबूत प्रतिरोध के फायदे हैं। इसके अलावा, जापान&का सुमितोमो कॉर्पोरेशन, इटली&का फेर्रीज कॉर्पोरेशन, आदि है। यह भी घोषणा की कि उन्होंने 90% स्टार्च सामग्री के साथ ऑल-स्टार्च प्लास्टिक का सफलतापूर्वक अध्ययन किया है। जर्मन Batekke रिसर्च इंस्टीट्यूट, संयुक्त राज्य अमेरिका की वार्नर-लैम्बर्ट कंपनी और स्विस विश्वविद्यालयों जैसे अनुसंधान संस्थानों ने बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक के उत्पादन के लिए स्टार्च को थर्मोप्लास्टिक स्टार्च में परिवर्तित करने में काफी प्रगति की है। ऑस्ट्रेलियाई राष्ट्रीय खाद्य प्रसंस्करण और पैकेजिंग विज्ञान केंद्र ने एक पूर्ण स्टार्च थर्माप्लास्टिक लॉन्च किया है, जिसमें अच्छी तरलता, लचीलापन, मोल्ड रिलीज, नरम, पारदर्शी, उच्च शक्ति और नियंत्रणीय गिरावट दर है। इसका उपयोग कृषि फिल्मों और भोजन बनाने के लिए किया जा सकता है। पैकेजिंग फिल्म और अन्य उत्पादों।
स्टार्च को रासायनिक तरीकों से संशोधित और प्लास्टिसाइज़ किया जाता है, और प्राप्त संशोधित स्टार्च की तीन विशेषताएं हैं: 1. हाइड्रोफोबिसिटी। रासायनिक संशोधन के बाद स्टार्च पूरी तरह से हाइड्रोफोबिक है, और नमी की मात्रा जीजी लेफ्ट; 1% है, जिसमें अन्य सिंथेटिक बहुलक सामग्री के साथ अच्छी संगतता है। 2. तापमान। संशोधित स्टार्च पीले या डीकंपोज़िंग के बिना थर्माप्लास्टिक प्रसंस्करण के दौरान 230 ℃ के उच्च तापमान का सामना कर सकता है। 3. थर्माप्लास्टिक। संशोधित स्टार्च प्लास्टिक प्रसंस्करण उपकरण पर संसाधित थर्माप्लास्टिक हो सकता है। कंपनी द्वारा उत्पादित स्टार्च-आधारित प्लास्टिक को दो श्रृंखलाओं में विभाजित किया गया है: जैव-आधारित और बायोडिग्रेडेबल। विभिन्न प्रसंस्करण तकनीकों के अनुसार, उन्हें उड़ा फिल्म सामग्री, इंजेक्शन मोल्डिंग सामग्री, शीट सामग्री और फोम सामग्री में विभाजित किया जाता है। वे साधारण पेट्रोकेमिकल प्लास्टिक की जगह ले सकते हैं और व्यापक रूप से उद्योग, चिकित्सा, भोजन की पैकेजिंग, बिजली के उपकरणों और अन्य उत्पादों, टेबलवेयर, बरतन, खिलौने और फूलों के रोपण में उपयोग किया जाता है। इस तरह, बड़ी मात्रा में तेल संसाधनों की बचत होती है, कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन कम हो जाता है, और कचरे के हानिरहित उपचार का एहसास होता है। यह कृषि विकास और किसानों को बढ़ावा देने के लिए अनुकूल है' आय, और परिपत्र अर्थव्यवस्था के जोरदार विकास को बढ़ावा देना।
12 जुलाई, 2018 को यह बताया गया कि यू लॉन्ग ने दुनिया में पहली बार पूरे स्टार्च बायोडिग्रेडेबल मटीरियल का सफलतापूर्वक विकास और औद्योगीकरण किया।
उत्पाद लाभ
पारंपरिक प्लास्टिक उत्पादों की तुलना में, स्टार्च-आधारित सामग्री और उत्पादों के फायदे निम्नलिखित पहलुओं में दिखाए गए हैं:
Similarसिमिलर प्रदर्शन: यह एक ही तरह के पारंपरिक प्लास्टिक उत्पादों के समान और समान प्रदर्शन है;
-पर्यावरण संरक्षण: स्टार्च-आधारित जैव-प्लास्टिक और उत्पादों को पेट्रोलियम संसाधनों को बचाने और कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने के फायदे हैं; स्टार्च आधारित बायो-डिग्रेडेबल प्लास्टिक और उत्पादों को पूरी तरह से बायोडिग्रेडेबल, कम्पोस्टेबल होने और कचरे के हानिरहित उपचार को साकार करने के फायदे हैं;
⑶ सुरक्षा: स्टार्च-आधारित सामग्री और उत्पादों में प्लास्टिसाइज़र, बिस्फेनॉल ए, भारी धातु और अन्य विषाक्त और हानिकारक पदार्थ नहीं होते हैं। खाद्य-ग्रेड सामग्री प्रासंगिक घरेलू और विदेशी खाद्य-ग्रेड प्लास्टिक मानकों की आवश्यकताओं को पूरा करती है;
Harउत्पादन प्रक्रिया: उत्पादन प्रक्रिया के दौरान किसी भी तीन कचरे का निर्वहन नहीं किया जाता है, और पर्यावरण के लिए कोई नया प्रदूषण नहीं होगा;
Plasticकॉस्ट: स्टार्च-आधारित जैव-आधारित प्लास्टिक सामग्री और उत्पाद साधारण पेट्रोलियम प्लास्टिक उत्पादों के समान हैं, और स्टार्च-आधारित बायोडिग्रेडेबल सामग्रियों और उत्पादों की लागत सामान्य पेट्रोलियम प्लास्टिक से लगभग दोगुनी है।
आवेदन की संभावनाएं
प्लास्टिक उत्पादों के लिए उपभोक्ता वरीयता में क्रमिक बदलाव के साथ, अक्षय पर्यावरण के अनुकूल सामग्री बाजार में तेजी से लोकप्रिय हो गई है। इससे प्रभावित होकर जैव आधारित प्लास्टिक की मांग बढ़ी है। सरकारों द्वारा बायोप्लास्टिक्स पर जोर देने के साथ, वैश्विक बायोप्लास्टिक मांग का कुल मूल्य 2020 में बढ़कर US $ 5.9 बिलियन होने की उम्मीद है, जो कि औसत वार्षिक विकास दर 20% के बराबर है।
हाल ही में, फ्रांसीसी संसद ने ऊर्जा संक्रमण और हरित विकास पर कानून पारित किए। फ्रांस की ऊर्जा संरचना में परमाणु ऊर्जा के अनुपात को कम करने के अलावा, नए कानून में अक्षय ऊर्जा और प्लास्टिक पैकेजिंग से संबंधित विधायी प्रस्ताव भी शामिल हैं। उदाहरण के लिए, अक्षय ऊर्जा 2030 तक 40% बढ़ जाएगी और 2030 तक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन 40% तक कम हो जाएगा; फलों और सब्जियों की पैकेजिंग के लिए इस्तेमाल होने वाले हल्के पैकेजिंग बैगों को 1 जनवरी, 2017 से जैव-आधारित सामग्रियों से बनाना होगा; इसके अलावा, वाणिज्यिक मेल के लिए उपयोग की जाने वाली प्लास्टिक पैकेजिंग को भी उसी समय समान मानकों के साथ लागू किया जाएगा। फ्रांसीसी सरकार के नवीनतम कानून के लिए आवश्यक है कि डिस्पोजेबल टेबलवेयर जैसे व्यंजन, कप और कांटे पेट्रोलियम आधारित कच्चे माल के बजाय जैव-आधारित कच्चे माल से बने हों।
आरएनआर मार्केट रिसर्च के बाजार विश्लेषकों ने हाल ही में भविष्यवाणी की है कि जैव आधारित प्लास्टिक की वैश्विक मांग अगले चार वर्षों में 19% की वार्षिक वृद्धि दर से बढ़ेगी, और 2017 में इसकी बाजार मांग 950,000 टन तक पहुंच जाएगी। यूरोप दुनिया जीजी है जैव-आधारित प्लास्टिक के लिए सबसे बड़ा उपभोक्ता बाजार। 2012 में, इस क्षेत्र में जैव-आधारित प्लास्टिक का उपयोग वैश्विक कुल के आधे से अधिक के लिए जिम्मेदार था। सर्वेक्षण रिपोर्ट से पता चलता है कि पारंपरिक प्लास्टिक की तुलना में यूरोपीय देशों में उपभोक्ताओं को नए जैव-आधारित प्लास्टिक उत्पादों को चुनने की अधिक इच्छा है। इसलिए, इस क्षेत्र में जैव-आधारित प्लास्टिक खपत रैंकिंग का नेतृत्व जारी रखने की उम्मीद है। प्रकारों के संदर्भ में, स्टार्च-आधारित प्लास्टिक और पॉलीलैक्टिक एसिड अभी भी अगले कुछ वर्षों में सबसे अधिक मांग वाले जैव-आधारित प्लास्टिक होंगे, और उनके बाजार की खपत कुल 60% से अधिक होगी। आरएनआर मार्केट रिसर्च ने कहा कि हाल के वर्षों में, विभिन्न देशों ने क्रमिक रूप से प्लास्टिक प्रतिबंध जारी किए हैं और पारंपरिक प्लास्टिक के उपयोग की निगरानी में लगातार वृद्धि की है, जो जैव-आधारित प्लास्टिक, विशेष रूप से स्टार्च-आधारित प्लास्टिक की मांग को और बढ़ावा देने के लिए अनुकूल है।
2013 में, राज्य परिषद ने जीजी उद्धरण जारी किया, जैव उद्योग विकास योजना जीजी उद्धरण; (इसके बाद&उद्धरण के रूप में संदर्भित किया जाता है; योजना")।" योजना" बताया कि जैव-आधारित सामग्री, जैव-आधारित रसायन, और नए किण्वन उत्पादों के औद्योगीकरण, प्रचार और अनुप्रयोग को गति दी जाएगी, और जैव-आधारित उत्पादों को भी स्थापित किया जाएगा। प्रमाणन तंत्र, अनुसंधान और जैव-आधारित उत्पाद की खपत का विकास
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