O ácido polilático (PLA) está se tornando um polímero cada vez mais importante em vários campos como um filme e em aplicações biodegradáveis que também são ecologicamente corretas. Como é feito de fontes renováveis, como amido de milho e açúcar de cana, o filme PLA é um bom substituto para plásticos convencionais feitos de petróleo. Este artigo abordará as diferentes vantagens e usos do filme PLA e sua importância na consideração de um caso para embalagens, agricultura, entre outras áreas. Seguindo suas propriedades e vantagens, bem como suas possíveis aplicações, espera-se que este artigo ajude os leitores a entender como o filme PLA nos guiará com o futuro dos materiais sustentáveis.
O que é a Plástico PLA e como é feito?
Compreendendo o polimerização processo de PLA
A polimerização de abertura de anel é o processo chamado pelo qual o PLA está sendo fabricado. Normalmente, esse processo começaria com a fermentação de carboidratos para a produção de ácido láctico, digamos, amido de milho ou cana-de-açúcar. O ácido láctico é primeiramente convertido e girado em longas cadeias conhecidas como lactídeo. Nesta parte da polimerização, ocorre uma abertura do anel de lactídeo e ele se combina com as outras moléculas de lactídeo formando longas cadeias de PLA funcionais, embora com o auxílio de substâncias como a catálise de octoato de estanho. Este método de síntese industrial in situ de polímeros não só torna possível produzir polímeros com alto peso molecular óptico, mas a distribuição espacial do peso molecular e a cristalinidade do polímero podem ser definidas e, portanto, otimizar o desempenho do PLA em aplicações específicas.
Quais são os matérias-primas usado na produção de PLA?
As matérias-primas essenciais usadas na fabricação de ácido polilático (PLA) são amido e açúcares obtidos de fontes bioquímicas renováveis. As matérias-primas vegetais são mais para incluir amido de milho, cana-de-açúcar e outros materiais portadores de glicose. Na primeira etapa, esses carboidratos são despolimerizados por hidrólise para produzir glicose, que é então fermentada usando um organismo específico para produzir ácido láctico. Este ácido láctico pode ser subsequentemente diferenciado e transformado em lactídeo, que é o principal intermediário para a produção de PLA. Outras culturas, como mandioca e beterraba, são testadas quanto às possibilidades de matéria-prima para fornecer maneiras alternativas de produzir PLA e que melhorem a economia do material.
O que torna o PLA um de base biológica filme?
O ácido polilático, ou PLA, como é comumente chamado, também pode ser categorizado como um filme de base biológica, pois é feito de recursos renováveis, que incluem principalmente amidos e açúcares vegetais. A característica básica que define o termo materiais de base biológica é que eles são feitos de biomassa e não de recursos fósseis. O PLA é produzido a partir da fermentação de matérias-primas de carboidratos como um precursor de lactato. Esse processo não apenas aumenta o baixo impacto ambiental, mas também aumenta o esforço para o gerenciamento do fim da vida útil durante o ciclo de produção. Ao mesmo tempo, o PLA é compostável sob certas condições industriais, portanto, expande ainda mais o escopo do PLA como um substituto de biopolímero para plásticos tradicionais à base de petróleo. Esse benefício duplo de ser renovável e biodegradável prova ainda mais o valor do PLA no desenvolvimento de embalagens e formulações de filmes mais sustentáveis.
Quais são os Propriedades físicas de filmes PLA?
Como os propriedades mecânicas, do PLA em comparação com outros plásticos?
O ácido polilático (PLA) apresenta suas próprias propriedades únicas, que podem ter influência na gama de áreas em que será aplicado quando comparado a plásticos mais convencionais; a maioria dos galik 6 inclui polietileno (PE), polipropileno (PP) e cloreto de polivinila (PVC). A resistência à tração do PLA geralmente está dentro da faixa de 50 a 70 MPa, o que é bastante vantajoso sobre a maioria dos plásticos; por exemplo, a resistência à tração do PE normal é de cerca de 20 MPa, enquanto o polipropileno está entre 30 e 50 MPa.
Quanto ao alongamento de tração em porcentagem que representa o alongamento máximo do indivíduo até a ruptura (elastômeros alongam), o PLA normalmente fica entre 2-8%, ao contrário do polietileno que é de 300 a 700% e do polipropileno que é de 400 a 500%. Essa variação na ductilidade também traz à tona o aspecto do uso de tais materiais que podem ser submetidos à flexão e a uma carga de alto impacto. Finalmente, deve-se notar que o módulo de Young do PLA está na faixa de 3-4 GPa, o que é comparativamente alto em comparação ao PE que é de 0.2-0.8 GPa e PP que é de 1.0-1.5 GPa. Isso significa que, em comparação com materiais de suporte de carga, o PLA é mais rígido e mais resistente à deformação permanente ao dobrar e comprimir.
Além do processo de termoplastificação, foi estabelecido que as propriedades térmicas também são importantes para o desempenho mecânico do PLA. Sua temperatura de transição vítrea está aproximadamente dentro dos limites de 60-65°, e a temperatura de fusão é de cerca de 150-160 °C. Esses fatores são a resistência térmica relativamente baixa e esses são os fatores que limitam a faixa de aplicação do PLA; ao contrário da maioria dos plásticos com melhor desempenho, eles podem suportar temperaturas mais altas. Concluindo, quando o PLA é considerado um material para uma série de aplicações, propriedades mecânicas muito boas podem ser esperadas. No entanto, a situação é diferente em termos de fragilidade e propriedades térmicas, o que deve ser razoável no design e seleção do produto.
Estabilidade térmica e propriedades de barreira de filmes de PLA
A estabilidade térmica dos filmes de PLA é moderada e é influenciada pela composição e pelas condições de processamento. A estabilidade térmica do PLA é muito importante, especialmente no que diz respeito a aplicações de embalagem, onde é importante resistir à deformação e degradação. Na maioria dos casos, a degradação térmica do PLA começa a ocorrer em algum lugar na região de cerca de 220°C, o que deve ser levado em consideração no curso do processamento e uso do material.
Quanto às propriedades de barreira de gás, os filmes de PLA são bastante eficazes contra a permeação de oxigênio e dióxido de carbono e, portanto, podem ser usados em embalagens de alimentos. Em termos de propriedades de barreira de umidade, no entanto, eles não são tão bons quanto as barreiras de umidade convencionais, como o polietileno, levando a maiores taxas de transmissão de vapor de água. Este caso pode restringir o uso de PLA devido a alguns usos finais, como embalagens que exigem altas barreiras de umidade. Em resumo, embora os filmes de PLA tenham propriedades térmicas e de barreira benéficas para algumas aplicações, eles devem ser usados para projetar e selecionar materiais para produtos com base em seu desempenho em condições e ambientes variáveis.
Como funciona Filme PLA Contribuir para Compostável Soluções?
O que torna os filmes de PLA biodegradáveis e compostáveis?
O ácido polilático é obtido de materiais renováveis e compostáveis, como amido de milho ou cana-de-açúcar, portanto, é conhecido como filmes de PLA. A composição estrutural do PLA permite que o corpo o metabolize em subprodutos, como dióxido de carbono, água e composto. Esse processo começa com a hidrólise, onde as moléculas de água clivam as ligações éster que estão presentes nas cadeias do polímero PLA. Após a hidrólise, os oligômeros e monômeros também são afetados por micróbios até que a degradação completa seja alcançada.
O papel do PLA na compostagem industrial
- Degradação rápida: os filmes de PLA são degradados em instalações de compostagem industrial. A degradação dramática ocorre sob temperatura, umidade e presença de microrganismos adequados. Sob processos de compostagem industrial, a temperatura é mantida alta o suficiente (em torno de 55°C), do que na maioria dos métodos de compostagem para acelerar o processo de decomposição.
- Impacto Ambiental Reduzido: Com o uso de PLA em vez dos materiais plásticos ou à base de petróleo normais, o fator de desperdício é reduzido. Como o composto não é destinado a usos que levem ao acúmulo de resíduos de polímeros, ele não será adicionado aos resíduos plásticos de longa duração.
- Contribuição de nutrientes: Os subprodutos, como material orgânico e carbono, que são úteis para os organismos vivos, são devolvidos ao solo após a degradação do PLA, melhorando assim a qualidade do solo e promovendo processos ecossistêmicos saudáveis.
- Compatibilidade com outros materiais orgânicos: os biofilmes feitos de PLA também podem ser cocompostados com resíduos orgânicos, como restos de comida ou resíduos de jardim, e comunidades microbianas mais diversas ajudam a ativar os processos de compostagem.
- Facilitação da gestão de resíduos: quando o PLA é incorporado aos sistemas de gestão de resíduos, os fluxos de compostagem industrial apropriados podem ser criados, aliviando assim as pressões e/ou o peso nas terras altas.
- Conscientização e aceitação do consumidor: Fazer campanhas sobre o PLA como um material de resíduo limpo adequado, bem como incentivar a prática do uso de composto, também aumentará o conhecimento sobre estratégias adequadas de descarte de resíduos.
- Progresso na pesquisa de desenvolvimento de materiais: essa demanda por compostáveis como o PLA incentiva e promove a pesquisa e o desenvolvimento de novos polímeros biodegradáveis com melhores propriedades de desempenho para diferentes propósitos.
Taxas de degradação de filmes de PLA em composto
Os resultados mostram que a perda de peso, sendo um bom indicador do tempo necessário para a degradação, pode ser usada para avaliar a taxa de degradação de filmes de PLA em instalações de compostagem industrial. Em particular para filmes de PLA, trabalhos de pesquisa indicaram que a perda de peso de cerca de 90% pode ser realizada em menos de 90 dias, o que é muito melhor do que instalações de compostagem doméstica, onde pode levar mais de um ano para atingir a perda total de massa em condições menos favoráveis. Além disso, estudos sobre fragmentação de filmes de PLA podem usar técnicas como espectroscopia infravermelha ou análise volumétrica de partículas grossas e determinação de peso molecular para medir o processo de degradação e, portanto, a evolução de partículas compostáveis.
Quais são as aplicações de Filme PLA in Embalagem de alimentos?
Como o PLA atua em embalagens ativas de alimentos?
Devido à sua natureza biocompatível e biodegradável, o PLA prova ser um material de embalagem de alimentos ativo eficaz e um polímero sustentável que pode substituir plásticos à base de petróleo. O PLA MODIFICADO COMPREENDE O FORNECIMENTO BIOATIVO ADITIVO CONSTITUTIVO, como antimicrobiano ou antioxidante, este Modificador Adicionado PLA MODIFICADO pode lixiviar para o alimento e melhorar a preservação do alimento. Esses agentes podem estender a estabilidade de prateleira de produtos alimentícios por meio do controle da colonização e infecção microbiana, bem como processos de oxidação, portanto, previnem a deterioração e, portanto, aumentam a segurança alimentar.
Benefícios do uso de PLA em aplicações de embalagens de alimentos
- Biodegradabilidade: Como o PLA é um bioplástico, as matérias-primas usadas na produção de PLA são renováveis e ecologicamente corretas, pois podem ser compostadas e geram poucos resíduos, onde podem se degradar em componentes inofensivos.
- Redução da pegada de carbono: em comparação com o plastômero alternativo de polietileno de anidrido maleico (mape), os processos usados para produzir PLA levam a uma menor emissão de gases causadores do efeito estufa, o que, por sua vez, auxilia no fornecimento de embalagens ecologicamente corretas.
- Propriedades personalizáveis: diferentes requisitos de embalagens de alimentos podem ser atendidos sem comprometer o desempenho do PLA, modificando a composição do PLA para fornecer, por exemplo, as propriedades mecânicas e térmicas necessárias.
- Segurança aprimorada: como o PLA não contém ingredientes tóxicos, ele pode ser usado com segurança em aplicações de contato com alimentos sem causar migração química para os alimentos.
- Compatibilidade com agentes bioativos: como o PLA tem a capacidade de reter compostos bioativos e liberá-los, a vida útil dos alimentos pode ser melhorada e sua usabilidade pode ser aumentada.
- Preferência do consumidor: Em resposta à crescente preocupação com o meio ambiente, cada vez mais consumidores exigem que seus produtos sejam embalados com materiais ecologicamente corretos, como PLA, o que melhora a imagem da empresa e o acesso a novos mercados.
Considerações sobre a vida útil de embalagens de alimentos PLA
Em termos de vida útil para sistemas de embalagem de alimentos usando PLA como material, uma série de variáveis entram em cena, como temperatura, umidade, entre outras, e o tipo de alimento que está sendo embalado. Pesquisas mostram que as propriedades de barreira do PLA, principalmente a eficácia da barreira de oxigênio e umidade, são fatores importantes na qualidade da preservação de alimentos. Por exemplo, um estudo mostrou que o filme PLA possuía um alto OTR de cerca de 400 cm³/(m²·dia) quando analisado a 23ºC e 50% UR, o que provavelmente encurtaria a vida útil de produtos sensíveis ao oxigênio. Portanto, tais parâmetros devem ser investigados e melhorados de acordo com o produto alimentício específico e as condições de preservação esperadas e o tempo de rotatividade.
Existem benefícios ambientais no uso de Filme PLA?
Como o PLA é derivado de recursos renováveis?
PLA ou Ácido Polilático é criado a partir do ácido láctico, que vem da fermentação de carboidratos e amidos, principalmente de recursos renováveis como amido de milho, cana-de-açúcar ou tapioca. Em tais sistemas de fermentação, as bactérias convertem açúcares em ácido láctico. O ácido láctico é então polimerizado em PLA. Este biopolímero não só usa materiais renováveis, mas também oferece a capacidade de diminuir a dependência de petroquímicos para matérias-primas na fabricação tradicional de plástico.
Por que o PLA é considerado uma opção ecologicamente correta?
PLA, ou ácido poliáctico, é visto como um substituto mais ecológico dos plásticos tradicionais, pois é facilmente degradável e tem pegadas de carbono mais baixas durante seu processo de fabricação. Foi estabelecido que as emissões de gases de efeito estufa (GEE) do ciclo de vida do PLA são pelo menos 50-70% menores do que as dos plásticos à base de petróleo. Além disso, com relação ao descarte, o PLA deve ser compostado ou descartado por meio de compostagem industrial, onde os elementos se degradam naturalmente em seus constituintes aceitáveis, reduzindo assim os efeitos negativos associados aos resíduos plásticos.
Qual é o impacto do PLA na redução de resíduos plásticos?
O uso de PLA pode, em grande medida, ajudar na redução de resíduos plásticos. Como tal, o material é capaz de ser tratado como biodegradável e, portanto, é um grande alívio para o flagelo mundial de resíduos plásticos. De acordo com um relatório da organização europeia de bioplásticos, o PLA e outros bioplásticos forneceriam uma substituição anual de cerca de 7.6 milhões de toneladas de embalagens plásticas convencionais até 2030, o que aliviaria um pouco a pressão sobre os aterros sanitários e o meio ambiente Pamela Twining. Além disso, mudar para embalagens PLA não apenas reduz a quantidade de resíduos plásticos, mas também incorpora práticas de economia circular ao estimular o uso de recursos renováveis, juntamente com métodos mais limpos e ecológicos para produzir e descartar as embalagens.
Quais são os desafios e limitações do Filmes PLA?
Como o alongamento na ruptura afeta o desempenho do PLA?
Alongamento na ruptura é uma das propriedades mecânicas que caracterizam a capacidade de um plástico de alongar antes de quebrar. Para filmes de PLA, os fatores que afetam o alongamento na ruptura variam de 4 a cerca de 6%, dependendo da formulação e das condições de processamento. Um alongamento maior na ruptura é normalmente associado a melhor flexibilidade e resistência ao impacto, melhorando, portanto, o desempenho da aplicação em operações de embalagem. Por outro lado, aumentar muito esse parâmetro resulta no declínio da resistência à tração e, portanto, deve haver cuidado suficiente para otimizar as propriedades de renderização para determinado uso final.
Quais são os limites de composição dos filmes de PLA?
Como o nome indica, os filmes de PLA são feitos principalmente de ácido polilático, que pode ser obtido de meios ecologicamente corretos, como amido de milho ou cana-de-açúcar. A composição pode ser alterada usando diferentes materiais aditivos, como plastificantes, estabilizantes e enchimentos, que servem ao propósito de melhorar certas características ou propriedades dos filmes poliméricos. Por exemplo, o uso de plástico de alta "resistência" pode aumentar a flexibilidade, mas o uso excessivo pode levar a problemas como fragilidade ou baixa resistência ao calor no caso de polímeros. Em outro lugar, adicionar aditivos como plastificantes melhora a flexibilidade, mas o uso excessivo prejudica as propriedades térmicas, bem como a compostabilidade dos filmes de PLA.
Os filmes de PLA podem sofrer degradação em certos ambientes?
Os filmes PLA disponíveis também têm desvantagens. Todos os polímeros são suscetíveis à degradação, dadas as condições corretas. Conforme o teor de umidade aumenta e a temperatura aumenta, o PLA sofre clivagem hidrolítica. Isso é especialmente verdadeiro em uma situação de compostagem, onde umidade e temperaturas que atingem 58 graus centígrados (136 oF) e acima são frequentemente experimentadas. Com tais condições, foi demonstrado que dentro de semanas semanas rm, l nka filmes PLA, as resistências à tração intrínsecas são significativamente diminuídas, e a degradação completa é alcançada dentro de 90 a 180 dias. Isso significa que, como a maioria dos plásticos, também é necessário tomar cuidado ao realizar estruturas de PLA para que ambientes alcalinos não comprometam suas aplicações estruturais. Além disso, os materiais PLA devem ser mantidos longe de forte radiação UV, pois isso pode fotodegradar polímeros de PLA, o que diminuirá o valor e o uso das estratégias.
