Jadi apa karakteristik serat kimia berbasis bio?
Pertama-tama, bahan baku adalah produk sampingan dari tanaman dan hewan, yang dapat diperbarui dan dapat mencapai pembangunan berkelanjutan.
Kedua, serat kimia berbasis bio memiliki jejak karbon yang lebih rendah: dibandingkan dengan serat berbasis minyak bumi tradisional, atom karbon yang terkandung dalam serat kimia berbasis bio adalah semua atau sebagian biomassa. Dalam kasus biomassa, tanaman menyerap CO₂ dari atmosfer bumi dan mensintesis molekul alami baru yang mengandung karbon melalui fotosintesis. Ini tidak menghasilkan emisi karbon tambahan dalam seluruh siklus hidup, baik melalui biodegradasi di lingkungan atau pembakaran menjadi CO₂. Oleh karena itu, serat kimia berbasis bio memiliki karakteristik pengurangan emisi karbon secara keseluruhan atau tidak ada peningkatan emisi karbon.
Ketiga, sebagian besar serat kimia berbasis bio dapat menghadirkan biodegradabilitas dan biokompatibilitas yang sangat baik: sesuai dengan struktur kimia tertentu, beberapa serat kimia berbasis bio dapat terdegradasi dalam kompos, lingkungan alam dan organisme, dan memiliki biokompatibilitas yang baik, yang dapat digunakan di bidang biomedis.
Apa hubungan antara serat biosintesis dan serat biodegradable?
Dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan plastik biodegradable dan produk serat telah menjadi sangat penting sebagai polusi lingkungan global yang disebabkan oleh sulitnya degradasi plastik tradisional dan produk serat di lingkungan alam dan masalah polusi mikroplastik yang semakin serius. Secara khusus, penerapan "larangan plastik" secara bertahap di berbagai negara akan melarang penggunaan beberapa produk yang berpotensi menyebabkan polusi mikroplastik. Namun, serat kimia biodegradable terutama mengacu pada bahan baku yang mengandung biomassa tanaman terbarukan atau komponen biomassa hewan, sedangkan serat biodegradable dapat berasal dari basis biologis atau basis minyak bumi.
Oleh karena itu, serat biosintesis ≠ serat biodegradable
● Serat berbasis minyak bumi, non-biodegradable (Kuadran II):
Serat kimia berbasis minyak bumi tradisional seperti poliester, poliamida, polypropylene dan spandex semuanya ada di kuadran ini. Serat ini memiliki titik leleh yang tinggi, kristalinitas tinggi, struktur molekul biasa, sifat mekanik yang sangat baik, dan memiliki ketahanan hidrolisis yang baik dan ketahanan korosi kimia, sehingga degradasi di lingkungan alami sangat lambat. Misalnya, di lingkungan alami, poliolefin dapat terdegradasi oleh oksigen termal ketika terkena sinar matahari, tetapi tingkat degradasinya sangat rendah. Low density polyzene (LDPE) dianggap non-biodegradable karena terdegradasi menjadi CO₂ pada tingkat hanya 0,35 persen dalam 2,5 tahun.
● Serat bio-based, biodegradable (kuadran I):
Semua serat primer berbasis bio (serat alami) dan serat kimia regenerasi berbasis bio mempertahankan struktur polisakarida atau protein biomassa alami, sehingga produk serat mereka memiliki biodegradabilitas lengkap yang mirip dengan biomassa alami. Namun, serat sintetis berbasis bio, seperti asam polilaktik (PLA) dan polycaprolactone (PCL), memiliki biodegradabilitas yang baik karena kehilangan massa, degradasi mekanis, dan mineralisasi menjadi molekul kecil seperti karbon dioksida dan air dalam kompos dan solusi degradasi enzim netral. Dari perspektif analisis siklus hidup, serat jenis ini adalah bahan serat yang paling ramah lingkungan dan ekologis.
● Serat berbasis bio tetapi non-biodegradable (Kuadran IV):
Biodegradasi bahan polimer adalah proses yang kompleks, yang terkait erat dengan struktur kimia dan sifat-sifat bahan itu sendiri. Meskipun beberapa bahan serat kimia memiliki sifat biologis, mereka sulit untuk terdegradasi karena kristalinitas tinggi dan sifat termal yang sangat baik. Misalnya:
(1) Serat PTT (poli (propilen glikol tereftalat) biologis:
Monomer dialcohol yang digunakan dalam poliester PTT biologis adalah biologis 1, 3-propanediol (PDO). PDO dapat diproduksi dari biji-bijian menggunakan metode biologis. Penggunaan lebih lanjut dari metode esterifikasi langsung (dengan asam p-benzenekarboksilat dan reaksi langsung PDO) atau metode transesterifikasi (asam tereftalat = metil ester dan reaksi transesterifikasi PDO) disiapkan. Serat PTT memiliki ketahanan yang lebih baik, modulus tarik yang lebih rendah dan elongasi yang lebih tinggi saat istirahat daripada serat poliester lainnya. Ini memiliki properti pencelupan yang baik. Lipatan bahu dan sentuhan lembut. Ini adalah jenis baru serat berbasis bio dengan posisi terdepan internasional di China dalam beberapa tahun terakhir. Namun, poliester PTT berbasis bio mirip dengan poliester dan tidak memiliki biodegradability. Keuntungan ekologisnya adalah dapat secara efektif mengurangi jejak karbon produk, tetapi sulit untuk menurunkan produk melalui lingkungan alami setelah limbah.
(2) Serat PEF (polyethylene furan diarboxylate):
Mirip dengan poliester PTT berbasis bio, poliester PEF dibuat dari monomer dikarboksilat berbasis bio, yaitu, furan-2 berbasis bio, asam 5-dikarboksilat dan etilena glikol. Asam diformat furan dapat dibuat dari biomassa alami seperti pati atau selulosa dengan fermentasi biologis atau metode kimia. Serat PEF mirip dengan serat PET di titik leleh dan suhu transisi kaca. Meskipun telah dilaporkan bahwa PEF memiliki biodegradabilitas tertentu, tingkat biodegradasinya relatif lambat. Menurut standar pengomposan biodegradable saat ini, serat PEF tidak dapat terurai secara hayati. Bahan serat berbasis bio lainnya seperti nilon 56 dan serat PDT berbasis bio juga termasuk dalam kategori ini.
Bahan dan serat polimer biodegradable berbasis minyak bumi (Kuadran II):
Seperti disebutkan di atas, biodegradasi bahan polimer adalah proses yang relatif kompleks, yang terkait erat dengan struktur kimia dan sifat-sifat bahan itu sendiri. Meskipun beberapa bahan serat kimia terutama berasal dari minyak bumi, mereka menunjukkan kinerja biodegradasi yang baik karena struktur rantai molekul yang fleksibel, hidrolisis ikatan ester, dan degradasi mikroba atau enzimatik. Misalnya:
Persiapan senyawa penting PGA (polyacetate alcohol) - dimetil oksalat (DMO), disiapkan dari batubara sebagai bahan baku, melalui hidrogenasi, hidrolisis, polimerisasi. Meskipun PGA terbuat dari batubara, ia memiliki biodegradabilitas yang baik dan dapat sepenuhnya terdegradasi dalam waktu 1-3 bulan. Produk degradasi adalah air dan karbon dioksida, yang sama sekali tidak beracun dan tidak berbahaya. PGA sering digunakan untuk jahitan bedah yang dapat diserap dengan biodegradabilitas tinggi dan biokompatibilitas. PGLA (poly (ethylene lactide)) disiapkan dengan kopolimerisasi 9 etil laktida (PGA) dan 1 laktida (PLA) dalam proporsi tertentu. Jika laktida disiapkan dengan metode biologis, PGLA dapat disebut serat berbasis bio dan biodegradable. PGLA memiliki kekuatan tarik yang tinggi, biokompatibilitas yang baik dan biodegradability, dan juga umum digunakan dalam jahitan bedah yang dapat diserap.
Sumber:https://mp.weixin.qq.com/s/hY3G8X05Daktu6K5j8sJ6w
Mode Serat Cina