آینده مواد پایدار: باز کردن پتانسیل رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست

مقدمه

از آنجایی که جهان با چالش‌های زیست‌محیطی فزاینده، از تسریع تغییرات آب و هوایی گرفته تا آلودگی پلاستیکی در اقیانوس‌ها و محل‌های دفن زباله مواجه است، ضرورت تغییر به سمت مواد پایدار هرگز بیشتر از این نبوده است. صنایع جهانی، دولت ها و مصرف کنندگان به طور یکسان به دنبال جایگزین های نوآورانه ای هستند که می توانند آسیب های زیست محیطی را کاهش دهند و در عین حال عملکرد و عملکرد مواد معمولی را حفظ کنند. این تقاضا فقط یک روند نیست، بلکه یک تحول اساسی است که توسط علم، سیاست و آگاهی عمومی هدایت می شود.

هسته اصلی این تحول نیاز به کربن زدایی تولید مواد، کاهش وابستگی به منابع فسیلی محدود و به حداقل رساندن تجمع زباله های غیرقابل تجزیه است. پلاستیک های سنتی مبتنی بر نفت، در حالی که همه کاره و کم هزینه هستند، سهم عمده ای در انتشار گازهای گلخانه ای و تخریب طولانی مدت اکولوژیکی دارند. مقاومت آنها در برابر تخریب - که زمانی به عنوان یک مزیت تلقی می شد - اکنون به یکی از مهم ترین بارهای زیست محیطی سیاره تبدیل شده است.

در پاسخ به این چالش ها، رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست به عنوان یکی از امیدوارکننده ترین کلاس های مواد برای آینده ای پایدارتر ظاهر شده اند. این رزین ها از منابع زیست توده تجدیدپذیر از جمله نشاسته ذرت، نیشکر، سلولز، جلبک ها و ضایعات کشاورزی سنتز می شوند. از آنجایی که رزین های زیستی از کربن جذب شده توسط گیاهان زنده مشتق می شوند، یک چرخه کربن حلقه بسته ارائه می دهند - دی اکسید کربن را در طول رشد جذب می کنند و آن را تنها در هنگام تخریب یا احتراق آزاد می کنند، بنابراین به طور قابل توجهی انتشار خالص CO2 را کاهش می دهند.

بسیاری از رزین های زیستی با در نظر گرفتن گزینه های پایان عمر مهندسی شده اند. برخلاف پلاستیک‌های معمولی که می‌توانند قرن‌ها در محیط باقی بمانند، رزین‌های زیستی اغلب زیست‌تخریب‌پذیر یا کمپوست‌پذیر هستند، که آنها را برای کاربردهایی مانند بسته‌بندی، که در آن طول عمر کوتاه محصول با نیاز به دفع مسئولانه هماهنگ است، مناسب می‌سازد.

فراتر از ویژگی‌های زیست‌محیطی، رزین‌های مبتنی بر زیست به دلیل پیشرفت‌های تکنولوژیکی و بهبود مواد، شتاب بیشتری به دست می‌آورند. محدودیت های اولیه مربوط به استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر حرارت و مقیاس پذیری به طور پیوسته از طریق مهندسی مولکولی، تکنیک های اختلاط و نوآوری ها در شیمی پلیمرهای زیستی بررسی می شوند. در نتیجه، این رزین‌ها اکنون کاربردهای تجاری در بخش‌های مختلف پیدا می‌کنند - از بسته‌بندی مواد غذایی و قطعات خودرو گرفته تا لوازم الکترونیکی و کالاهای مصرفی.

تغییر به سمت رزین‌های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست، چشم‌انداز وسیع‌تری را منعکس می‌کند: دیدگاهی که در آن توسعه اقتصادی از تخریب محیط‌زیست جدا شده است، و موادی که استفاده می‌کنیم تا حد امکان تجدیدپذیر، دایره‌ای و بی‌ضرر هستند. این چشم انداز به طور فزاینده ای توسط چارچوب های نظارتی، گواهینامه های پایداری و تغییر اولویت های مصرف کننده پشتیبانی می شود.

رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست چیست؟

رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست به مواد پلیمری اطلاق می شود که عمدتاً از منابع بیولوژیکی تجدید پذیر ساخته می شوند. برخلاف رزین های سنتی مبتنی بر نفت، آنها به منابع محدود سوخت فسیلی متکی نیستند، بلکه با استفاده از مواد خام گیاهی مانند نشاسته ذرت، نیشکر، دانه های سویا، سلولز، جلبک دریایی و غیره سنتز می شوند.

منابع مواد اولیه

نشاسته ذرت و نیشکر

معمولا در تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر مانند پلی لاکتیک اسید (PLA) استفاده می شود. از طریق فرآیند تخمیر، این مواد خام به اسید لاکتیک تبدیل شده و بیشتر به رزین های پلاستیکی پلیمریزه می شوند.

روغن سویا و روغن نباتی

می توان از آن برای ساخت پلی اورتان، رزین های اپوکسی پایه زیستی و غیره استفاده کرد. در مقایسه با مواد سنتی مبتنی بر پتروشیمی، این محصولات انرژی کمتری در طول فرآیند تولید مصرف می کنند.

سلولز و لیگنین

به دست آمده از چوب، پنبه یا ضایعات کشاورزی، می توان از آنها به عنوان مواد تقویت کننده یا ماتریس رزین برای بهبود خواص مکانیکی و تجدید پذیری استفاده کرد.

جلبک دریایی و زیست توده جلبک

با رشد سریع و قابلیت تثبیت کربن بالا، آنها یکی از منابع پایدار نوظهور مناسب برای تهیه رزین های زیستی با کارایی بالا هستند.

مزیت های زیست محیطی

ردپای کربن کمتر

رزین های پایه زیستی دی اکسید کربن را در مرحله رشد جذب می کنند و تا حدی به "تریب کربن" دست می یابند که می تواند انتشار کربن را در طول تولید و استفاده تا حد معینی جبران کند و در نتیجه به "چرخه کربن حلقه بسته" دست یابد.

کاهش کاهش منابع

استفاده از بقایای کشاورزی یا مواد گیاهی تجدیدپذیر می تواند به کاهش خطر کاهش منابع نفتی کمک کرده و از تولید سبز حمایت کند.

ترویج اقتصاد دایره ای

بسیاری از رزین های زیستی قابل کمپوست، تجزیه یا بازیافت هستند و می توانند وارد سیستم گردش طبیعی شوند تا آلودگی زیست محیطی زباله های پلاستیکی را کاهش دهند.

تفاوت بین تجزیه پذیری و زیستی

لازم به ذکر است که همه رزین های زیستی قابل تجزیه نیستند. به عنوان مثال:

PLA (اسید پلی لاکتیک) یک ماده معمولی مبتنی بر زیستی است که می تواند به صورت صنعتی کمپوست شده و تجزیه شود.

اگرچه مواد خام PET مبتنی بر زیستی (پلی اتیلن ترفتالات) تا حدی از زیست توده مشتق شده‌اند، ساختار آن مانند PET پتروشیمی است و عملکرد تخریب آن ضعیف‌تر است.

این تمایز برای کاربردهای عملی بسیار مهم است. هنگام طراحی محصولات باید نوع مناسب بیو رزین با توجه به هدف (مانند بسته بندی، لوازم پزشکی، قطعات خودرو و ...) انتخاب شود.

حوزه های کاربردی

صنعت بسته بندی: مانند کیسه های پلاستیکی زیستی، ظروف غذا، کپسول های قهوه و غیره؛

ساخت و ساز و دکوراسیون منزل: برای تولید پوشش کف، چسب های بیو اپوکسی و غیره استفاده می شود.

ساخت خودرو: برای اجزای سبک وزن، پانل های داخلی و غیره استفاده می شود.

مواد پرینت سه بعدی: PLA رایج ترین فیلامنت چاپ سه بعدی سازگار با محیط زیست است.

محصولات الکترونیکی: توسعه مواد تخته مدار بدون هالوژن و تجدیدپذیر زیستی.

مزایای زیست محیطی و عملکردی

با جدی شدن چالش های تغییرات آب و هوایی جهانی، آلودگی محیط زیست و انرژی فسیلی کمیاب فزاینده، جستجوی مواد جایگزین پایدار به یک جهت مهم برای تولید و علم مواد تبدیل شده است. در این زمینه، رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست، به عنوان یک ماده سبز نوظهور، به دلیل منابع تجدیدپذیر، اثرات زیست محیطی کم و عملکرد عملکردی به تدریج بهبود یافته، توجه زیادی را از سوی جوامع علمی و تحقیقاتی و صنعتی به خود جلب کرده اند.

مزایای زیست محیطی

ردپای کربن کمتر

در مقایسه با رزین‌های مبتنی بر نفت سنتی، رزین‌های پایه زیستی مزایای آشکاری در کاهش انتشار کربن دارند. مواد خام آنها معمولاً از گیاهانی مانند ذرت، نیشکر، سویا یا جلبک می آید. این گیاهان در طول رشد خود دی اکسید کربن را از طریق فتوسنتز جذب می کنند و در نتیجه انتشار کربن تولید شده در طول فرآیند تولید را تا حد معینی خنثی می کنند. رزین های مبتنی بر نفت اساساً فقط در طول چرخه زندگی خود انتشار کربن تولید می کنند و فاقد فرآیند سینک کربن هستند.

با در نظر گرفتن پلی لاکتیک اسید (PLA) به عنوان مثال، انتشار گازهای گلخانه ای تولید شده در طول فرآیند تولید آن را می توان تا حدود 60٪ در مقایسه با پلی استایرن کاهش داد. اگر محصول نهایی را بتوان کمپوست یا تجزیه زیستی کرد، کربن آزاد شده نیز می‌تواند دوباره توسط گیاهان جذب شود و «حلقه بسته چرخه کربن» را بیشتر درک کند.

مواد اولیه تجدید پذیر

یکی از ویژگی های مهم رزین های زیستی، منبع تجدیدپذیر مواد خام است. به عنوان مثال، بر خلاف منابع معدنی مانند نفت و گاز طبیعی که برای شکل گیری آن نیازمند میلیون ها سال تکامل زمین شناسی است، می توان هر سال ذرت و نیشکر را کاشت و برداشت کرد.

این مسیر تجدیدپذیر مبتنی بر «کاشت، استفاده، تخریب، کاشت مجدد» نه تنها وابستگی به منابع تجدیدناپذیر را کاهش می‌دهد، بلکه انعطاف‌پذیری و کنترل‌پذیری زنجیره تأمین مواد را نیز افزایش می‌دهد. با پیشرفت تکنولوژی بازیافت برای محصولات جانبی کشاورزی و ضایعات، تنوع و سازگاری با محیط زیست منابع مواد خام بیشتر بهبود خواهد یافت.

تخریب پذیری و سازگاری با محیط زیست

بسیاری از رزین های زیستی زیست تخریب پذیر هستند و می توانند تحت شرایط خاصی توسط میکروارگانیسم ها به آب، دی اکسید کربن و زیست توده تجزیه شوند. به عنوان مثال، PLA، پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHA)، رزین های مبتنی بر نشاسته و غیره می توانند در محیط های کمپوست صنعتی به طور کامل تجزیه شوند و همچنین می توانند در شرایط خاص به آرامی در آب و خاک تجزیه شوند.

این ویژگی برای کاهش "آلودگی سفید" و کاهش زباله های پلاستیکی دریایی اهمیت زیادی دارد. در مقایسه با پلاستیک‌های سنتی که اغلب صدها سال طول می‌کشد تا تجزیه شوند، رزین‌های زیستی پس از پایان چرخه زندگی‌شان راحت‌تر توسط اکوسیستم جذب می‌شوند که به دستیابی به یک حلقه بسته واقعاً سبز کمک می‌کند.

بار روی اکوسیستم را کاهش دهید

استفاده در مقیاس وسیع و دفع تصادفی پلاستیک های سنتی پتروشیمی منجر به مشکلات زیست محیطی جدی از جمله تجمع دفن زباله، آلودگی پلاستیک دریایی و بلع پلاستیک توسط حیوانات وحشی شده است. رزین های پایه زیستی به دلیل تجزیه پذیری و خواص غیر سمی خود، می توانند اثرات منفی طولانی مدت بر محیط طبیعی و اکوسیستم را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.

برخی از رزین‌های مبتنی بر زیستی نیز از استفاده از کاتالیزورهای سمی و افزودنی‌های فلزات سنگین در طول فرآیند تولید اجتناب می‌کنند و خطرات احتمالی برای محیط زیست و سلامت انسان را کاهش می‌دهند.

مزایای عملکرد عملکردی

در گذشته، یکی از بزرگترین تردیدها در مورد بیو رزین ها این بود که آیا عملکرد آنها می تواند نیازهای کاربردهای عملی را برآورده کند یا خیر. با توسعه علم مواد، فرآیندهای پلیمریزاسیون و فناوری‌های اصلاح کامپوزیت، رزین‌های مبتنی بر زیست مدرن پیشرفت‌های قابل‌توجهی در عملکرد عملکردی، قابل مقایسه با برخی از پلاستیک‌های سنتی و حتی از برخی جنبه‌ها بهتر کرده‌اند.

بهبود خواص مکانیکی

از طریق کوپلیمریزاسیون، اتصال متقابل، تقویت نانو و سایر ابزارها، بیو رزین های مدرن پیشرفت های قابل توجهی در استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه، انعطاف پذیری و سایر جنبه ها ایجاد کرده اند. به عنوان مثال:

PLA اصلاح شده می تواند مقاومت ضربه ای نزدیک به ABS یا PS داشته باشد.

افزودن الیاف طبیعی (مانند الیاف بامبو و الیاف کنف) می تواند ثبات و استحکام ساختاری مواد را افزایش دهد.

پلی آمیدهای مبتنی بر زیستی (مانند PA11) به طور گسترده در اتومبیل، الکترونیک، تجهیزات ورزشی و سایر زمینه ها با نیازهای بالا برای استحکام و چقرمگی استفاده شده است.

پایداری حرارتی و عملکرد پردازش

نسل جدید رزین‌های زیستی پیشرفت‌های فنی در دمای تغییر شکل حرارتی، شاخص مذاب، دمای تجزیه حرارتی و غیره ایجاد کرده است و آن را با روش‌های مختلف پردازش مانند قالب‌گیری تزریقی، اکستروژن، قالب‌گیری دمشی و چاپ سه بعدی سازگار کرده است. به عنوان مثال:

مواد PLA با پایداری حرارتی بهبود یافته می توانند پایداری ساختاری را در دماهای بالا حفظ کنند و به راحتی تغییر شکل نمی دهند.

پلی استرهای پایه زیستی مانند PBS (کوپلیمر اسید سوکسینیک) دارای خواص آب بندی حرارتی و انعطاف پذیری خوبی هستند و برای بسته بندی های ترموفرمینگ مناسب هستند.

سازگار با تجهیزات پلاستیکی سنتی

پارامترهای پردازش بسیاری از رزین‌های زیستی (مانند نقطه ذوب، ویسکوزیته، سرعت خنک‌سازی) به پارامترهای پلاستیک‌های سنتی نزدیک است، به طوری که می‌توان آن‌ها را بدون تغییر در مقیاس بزرگ تجهیزات موجود تولید و قالب‌گیری کرد و هزینه‌های تبدیل شرکت را کاهش داد و پذیرش بازار را بهبود بخشید.

سفارشی سازی عملکردی قوی

از طریق طراحی و اصلاح ساختار شیمیایی، رزین‌های زیستی می‌توانند به سفارشی‌سازی‌های عملکردی مختلفی دست یابند، مانند:

مقاومت در برابر آب، مقاومت در برابر روغن، مقاومت در برابر شعله و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش؛

عملکرد رهاسازی کنترل شده (برای فیلم های کشاورزی یا حامل های دارو استفاده می شود).

مقاومت آنتی باکتریال و کپک زدگی (مزایای بسته بندی پزشکی و مواد غذایی).

این قابلیت سفارشی سازی به آن اجازه می دهد تا با طیف گسترده ای از کاربردها از بسته بندی محصولات مصرفی، محفظه محصولات الکترونیکی، قطعات خودرو گرفته تا فیلم های کشاورزی تجزیه پذیر سازگار شود.

توضیح دقیق سناریوهای کاربردی واقعی رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست

با توسعه علم مواد و فناوری سبز، رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست نه تنها در مرحله آزمایشگاهی باقی مانده اند، بلکه در بسیاری از صنایع به کاربرد تجاری دست یافته اند. در ادامه نمونه های کاربردی آن و مزیت های پنج حوزه اصلی بسته بندی، ساختمان و خانه، پزشکی، خودرو و کشاورزی را به طور مفصل معرفی می کنیم.

زمینه بسته بندی

بسته بندی یکی از پرکاربردترین زمینه ها برای رزین های پایه زیستی به ویژه در کالاهای مصرفی یکبار مصرف و بسته بندی مواد غذایی است. کاربردهای رایج عبارتند از:

کیسه های پلاستیکی زیست تخریب پذیر: کیسه های خرید، کیسه های زباله و کیسه های اکسپرس ساخته شده از PLA، PBAT، رزین های مبتنی بر نشاسته و غیره، که می توانند پس از استفاده در شرایط کمپوست صنعتی تجزیه شوند و "آلودگی سفید" را کاهش دهند.

ظروف غذا و ظروف غذا: کاسه ها، چنگال ها، قاشق ها و فنجان های ساخته شده از موادی مانند PLA و PHA غیر سمی هستند و می توانند با غذا تماس بگیرند و در دمای بالا مواد مضر را آزاد نمی کنند.

مواد بافر اکسپرس: الیاف گیاهی یا مواد بیولوژیکی فوم شده برای جایگزینی فوم پلی استایرن برای بسته بندی و بافر کردن اقلام حمل و نقل استفاده می شود که نه تنها آلودگی پلاستیک را کاهش می دهد، بلکه می تواند به طور طبیعی تخریب شود.

زمین های ساختمانی و خانگی

صنایع ساختمانی و خانگی به تدریج به سمت مسیرهای کم کربن و سازگار با محیط زیست تغییر می کنند. رزین های زیستی عمدتاً در پوشش مواد، چسب ها و اجزای تزئینی در موارد زیر استفاده می شوند:

پوشش های کف رزین زیستی اپوکسی: مواد اپوکسی بر پایه روغن های گیاهی یا پلی ال های طبیعی دارای چسبندگی خوب، مقاومت در برابر سایش و پایداری شیمیایی هستند و گازهای تحریک کننده را آزاد نمی کنند.

چسب‌های مبلمان: چسب‌های سنتز شده از پروتئین سویا یا سایر مونومرهای مبتنی بر زیست را می‌توان برای چسباندن تخته، تثبیت سطح و غیره، جایگزین چسب‌های سنتی مبتنی بر فرمالدئید و کاهش آلودگی داخلی استفاده کرد.

رشته های پزشکی و پرستاری

در صنعت پزشکی، الزامات بسیار بالایی برای زیست سازگاری و ایمنی مواد وجود دارد. رزین های زیستی دارای مزایای منحصر به فردی در جنبه های زیر هستند:

ابزار جراحی یکبار مصرف: سرنگ های یکبار مصرف، پنس های جراحی، پنس های هموستاتیک و غیره ساخته شده از موادی مانند PLA و PHA نه تنها ایمن و غیر سمی هستند، بلکه در هنگام دفع زباله های پزشکی نیز تخریب می شوند.

بخیه های قابل جذب: بخیه های ساخته شده از PLA، PGA (اسید پلی گلیکولیک) و غیره می توانند به طور طبیعی تجزیه شده و در بدن انسان جذب شوند و از جراحی ثانویه و برداشتن بخیه اجتناب کنند و درد بیمار را کاهش دهند.

حامل های دارو و غشاهای رهش پایدار: سرعت رهاسازی دارو با استفاده از ساختار بیو رزین کنترل می شود که برای تحویل هدفمند یا سیستم های رهش پایدار زیر جلدی استفاده می شود.

زمینه ساخت خودرو

از آنجایی که صنعت خودروسازی به دنبال صرفه جویی در انرژی، کاهش انتشار و سبک وزن شدن است، مواد زیستی به تدریج در تولید خودرو وارد می شوند. کاربردهای معمولی عبارتند از:

مواد داخلی خودرو: مانند پشتی صندلی ها، روکش درها، داشبورد و غیره، از مواد کامپوزیت PLA یا پلی آمیدهای زیستی (مانند PA11) ساخته شده اند که هم زیبا و هم دوستدار محیط زیست هستند.

پانل های کامپوزیتی سبک: الیاف طبیعی (مانند الیاف جوت و کنف) با رزین های زیستی ترکیب می شوند تا قسمت های ساختاری بدن یا ساختارهای جذب انرژی را بسازند، وزن کل وسیله نقلیه را کاهش دهند و کارایی سوخت را بهبود بخشند.

کشاورزی

کشاورزی is the industry most closely related to the natural environment. The widespread use of traditional plastics has caused continuous pressure on the soil and ecological environment. The introduction of bio-based resins provides a solution for the green transformation of agriculture:

مالچ کشاورزی تجزیه پذیر: یک فیلم ساخته شده از مواد مبتنی بر نشاسته یا مواد مبتنی بر PLA جایگزین فیلم PE سنتی می شود. پس از کاشت برای پوشش استفاده می شود و پس از پایان رشد محصول به طور خودکار در خاک تخریب می شود و نیاز به بازیافت دستی را از بین می برد.

حامل کود با رهش کنترل شده: ساختار پوششی ساخته شده از رزین زیستی، سرعت رهاسازی مواد مغذی را کنترل می کند، کارایی کود را بهبود می بخشد و خطر اتروفیکاسیون بدنه های آبی را کاهش می دهد.

گلدان های نهال و جعبه های نهال: ساخته شده از مخلوطی از الیاف طبیعی و بیو رزین ها، می توانند مستقیماً در خاک کاشته شوند و به طور طبیعی با رشد ریشه های گیاه بدون تأثیر بر کیفیت خاک، تخریب می شوند.

کاربردهای متنوع در سراسر صنایع

با افزایش آگاهی جهانی از توسعه پایدار و حفاظت از محیط زیست، پلاستیک های سنتی مبتنی بر پتروشیمی به تدریج به دلیل تأثیر منفی آنها بر محیط زیست مورد سؤال قرار می گیرند. در این زمینه، رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست، به عنوان یک ماده تجدید پذیر و تجزیه پذیر، به سرعت در حال ظهور و تبدیل شدن به محرک مهم تحول سبز در بسیاری از صنایع هستند. این نوع رزین از منابع تجدیدپذیر مانند نشاسته گیاهی، سلولز، روغن نباتی، اسید لاکتیک و ... به عنوان مواد اولیه استفاده می کند که باعث کاهش وابستگی به منابع نفتی در حین استفاده می شود و در عین حال باعث کاهش چشمگیر انتشار کربن و آلودگی محیط زیست می شود.

صنعت بسته بندی: نقش کلیدی در ترویج مصرف سبز و اقتصاد دایره ای

صنعت بسته بندی یکی از پرکاربردترین و سریع ترین مناطق در حال رشد برای رزین های زیستی است. این عمدتا به دلیل تقاضای دوگانه صنعت برای حفاظت از محیط زیست و عملکرد مواد است.

مواد بسته بندی تجزیه پذیر

رزین های پایه زیستی مانند پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHA) را می توان به کیسه های پلاستیکی تجزیه پذیر، فیلم های بسته بندی مواد غذایی، فیلم های حباب دار، جعبه های بیرون بری و نی تبدیل کرد. پس از استفاده، این محصولات را می توان از طریق محیط های صنعتی یا خانگی کمپوست به دی اکسید کربن و آب تجزیه کرد و به طور موثر مشکل «آلودگی سفید» را حل کرد.

Food safety and preservation performance

در مقایسه با پلاستیک های سنتی، بسته بندی بیو رزین ایمن تر است و حاوی افزودنی های مضر مانند بیسفنول A نیست که الزامات ایمنی مواد در تماس با غذا را برآورده می کند. در عین حال، برخی از مواد پایه زیستی دارای خواص بسیار عالی مانع از اکسیژن و رطوبت هستند که باعث افزایش طول عمر مواد غذایی می شود و برای انواع نیازهای بسته بندی مانند مواد غذایی در یخچال، میوه ها و سبزیجات تازه مناسب هستند.

انطباق با سیاست ها و روند مصرف

بسیاری از کشورهای جهان به تدریج ممنوعیت های پلاستیکی یا محدودیت های پلاستیکی را اجرا می کنند و تقاضای مصرف کنندگان برای بسته بندی های پایدار به سرعت رشد کرده است و سهم بازار بسته بندی های رزین زیستی را افزایش می دهد. شرکت ها همچنین از بسته بندی سبز به عنوان ابزار مهم تمایز برند برای تقویت تصویر محیطی خود استفاده می کنند.

صنعت خودرو و الکترونیک: انتخاب ایده آل برای تولید سبک و سبز

در صنعت خودرو و تولید محصولات الکترونیکی، رزین‌های مبتنی بر زیست به تدریج جایگزین برخی از پلاستیک‌های مهندسی سنتی می‌شوند تا نیازهای چندگانه صنعت را برای مواد سبک وزن، بادوام و سازگار با محیط زیست برآورده کنند.

قطعات خودرو

خودروسازان به طور فعال از مواد کامپوزیت زیستی برای تولید پانل های داخلی درها، داشبوردها، لنت های فرش، مواد عایق کاپوت و غیره استفاده می کنند. این مواد نه تنها سبک تر هستند که به کاهش وزن کل خودرو و بهبود راندمان سوخت کمک می کند، بلکه به دلیل فرآیند تولید کم کربن آنها، مطابق با روند تغییر صنعت خودروهای کم بنزین هستند.

محفظه محصولات الکترونیکی

در لوازم خانگی، تلفن‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها و سایر محصولات، پلاستیک‌های مبتنی بر زیست برای تولید محفظه‌ها، اجزای صفحه کلید، مواد پوشش سیم و غیره استفاده می‌شوند. ضد شعله، استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی آن اساساً نیازهای محصولات الکترونیکی مصرفی را برآورده کرده است. برخی از برندها مانند سونی، سامسونگ، دل و ... برای پاسخگویی به اهداف توسعه پایدار، مواد مبتنی بر زیست را در محصولات خود معرفی کرده اند.

از مقررات RoHS و REACH پیروی کنید

استفاده از رزین‌های زیستی به شرکت‌ها کمک می‌کند تا الزامات حفاظت از محیط‌زیست RoHS اروپا (دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک) و REACH (ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی) را برآورده کنند و موانع صادرات ناشی از عدم رعایت استانداردهای زیست‌محیطی را کاهش دهد.

صنعت کالاهای مصرفی: شاگرد سبک زندگی سبز

در زمینه کالاهای مصرفی روزانه، رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست به تدریج به یک نیروی مهم در ترویج سبک زندگی سبز تبدیل می شوند. این نه تنها ارزش افزوده محصولات را افزایش می دهد، بلکه به دنبال مفاهیم حفاظت از محیط زیست توسط مصرف کنندگان نیز می شود.

اسباب بازی های کودکان

به دلیل منبع طبیعی مواد اولیه و غیر سمی بودن، بیو رزین ها مواد ایده آلی برای ساخت اسباب بازی های کودکان هستند. در مقایسه با خطرات فلزات سنگین، نرم‌کننده‌ها و غیره که ممکن است در اسباب‌بازی‌های پلاستیکی سنتی وجود داشته باشد، اسباب‌بازی‌های پایه زیستی ایمن‌تر و سازگارتر با محیط‌زیست هستند و به طور گسترده‌ای مورد استقبال والدین و بازار قرار می‌گیرند.

ظروف یکبار مصرف و مایحتاج روزانه

ظروف غذاخوری، مسواک، شانه، بسته بندی لوازم آرایشی و سایر ملزومات روزانه شروع به استفاده از پلاستیک های زیستی مانند PLA و PBS کرده اند. این محصولات تجزیه پذیر و بدون آلودگی هستند در حالی که الزامات عملکرد را برآورده می کنند و به جایگزین های سازگار با محیط زیست در زمینه هتل ها، هوانوردی و کالاهای مصرفی گران قیمت تبدیل می شوند.

ساختمان تصویر برند سبز

برندهای بیشتری شروع به استفاده از رزین های زیستی برای جایگزینی مواد سنتی کرده اند تا تعهد خود را به حفاظت از محیط زیست نشان دهند. به عنوان مثال، برخی از برندهای زیبایی از بطری های بسته بندی پلاستیکی استفاده می کنند که نه تنها مفهوم پایداری را منعکس می کند، بلکه مصرف کنندگانی را که نگران حفاظت از محیط زیست هستند، جذب می کند.

ساخت و ساز و صنایع نساجی: ترویج توسعه طراحی زیست محیطی و ساختمان های سبز

اگرچه کاربرد فعلی در صنایع ساختمانی و نساجی نسبتاً کوچک است، رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست به تدریج با مزایای منحصر به فرد خود توجه را به خود جلب می کنند و پتانسیل توسعه زیادی را نشان می دهند.

مصالح ساختمانی زیست محیطی

رزین های پایه زیستی را می توان با الیاف طبیعی (مانند الیاف کنف، کتان و بامبو) برای تولید پانل های کامپوزیت، کف، پانل های تزئینی، مواد عایق و غیره ترکیب کرد. این مواد خواص مکانیکی و پایداری حرارتی خوبی دارند. در حالی که نیازهای سازه های ساختمانی را برآورده می کنند، ردپای کربن ساختمان ها را کاهش می دهند و به بهبود امتیازات گواهینامه های ساختمان سبز مانند LEED و BREEAM کمک می کنند.

پوشش های مبتنی بر آب و مواد آب بندی

رزین های اپوکسی پایه زیستی و رزین های پلی اورتان به طور گسترده ای در پوشش های پایه آب، رنگ های کف، درزگیرها و سایر محصولات ساختمانی استفاده می شوند. آنها حاوی VOCs (ترکیبات آلی فرار) نیستند، کیفیت هوای داخل خانه را بهبود می بخشند و برای مکان هایی با نیازهای بهداشتی بالا مانند بیمارستان ها و مدارس مناسب هستند.

منسوجات پایدار

در صنعت نساجی، رزین های زیستی برای تولید پارچه های جدید سازگار با محیط زیست مانند الیاف جایگزین پلی استر، پارچه های پوشش داده شده و پارچه های غیر بافته استفاده می شود. این مواد نه تنها حس خوبی به دست و قابلیت تنفس دارند، بلکه می توانند تحت شرایط خاصی تجزیه شوند و بار لباس های دور ریخته شده را بر روی محیط کاهش دهند.

چالش ها و ملاحظات

با توجه بیشتر و بیشتر مردم به مسائل زیست محیطی، پایداری پلاستیک های سنتی مبتنی بر نفت به تدریج به یک تمرکز جهانی تبدیل شده است. به عنوان یکی از راه حل ها، رزین های سازگار با محیط زیست مبتنی بر زیست (Bio-based Resins) به دلیل منابع تجدید پذیر، قابلیت تخریب پذیری و ردپای کربن کم، به یک مسیر توسعه مهم در زمینه علم مواد و تولید سبز تبدیل شده اند. در فرآیند تبلیغات و کاربرد واقعی، رزین‌های مبتنی بر زیست هنوز با یک سری چالش‌های پیچیده و در هم تنیده روبرو هستند.

رقابت در هزینه: "آستانه قیمت" مواد سبز

اگرچه رزین‌های مبتنی بر زیست مزایای آشکاری در عملکرد زیست‌محیطی دارند، اما ارتقای آن‌ها همچنان به‌دلیل «گلوگاه هزینه» در سطح اقتصادی به شدت محدود است. در مقایسه با سیستم تولید پلاستیک بالغ پتروشیمی، بیو رزین ها هنوز در مرحله توسعه هستند و اثرات مقیاس ندارند. فرآیند تولید آن شامل چندین پیوند پیچیده مانند استخراج مواد خام، تبدیل و پلیمریزاسیون، با موانع فنی بالا و راندمان تولید پایین است که منجر به هزینه‌های واحد بالا می‌شود.

قیمت بازار بیو رزین ها اغلب تحت تأثیر نوسانات بازار بین المللی نفت خام قرار می گیرد. در دوره‌های قیمت‌های پایین نفت، مزیت هزینه‌ای پلاستیک‌های مبتنی بر نفت آشکارتر است و شرکت‌ها را فاقد انگیزه کافی برای سرمایه‌گذاری در جایگزین‌های مبتنی بر زیستی نسبتاً پرهزینه می‌کند. این "رقابت ناعادلانه" در سطح اقتصادی تا حد زیادی نفوذ مواد مبتنی بر زیست به بازار را سرکوب کرده است.

برای شکستن این بن بست، از یک سو، به حمایت از سیاست ها نیاز است، مانند ارائه معافیت های مالیاتی، مشوق های تدارکات سبز یا مکانیسم های تجارت کربن برای افزایش اشتیاق شرکت ها برای استفاده از رزین های زیستی. از سوی دیگر، مؤسسات و شرکت‌های تحقیقاتی علمی نیاز به تسریع پیشرفت‌های فناوری در فرآیندهای کلیدی، بهبود راندمان تبدیل مواد خام و کاهش هزینه‌های تولید دارند.

تضاد بین در دسترس بودن مواد خام و کاربری زمین

مواد خام بیورزین ها عمدتاً از زیست توده های تجدیدپذیر مانند ذرت، نیشکر، ضایعات چوب، جلبک ها و غیره به دست می آیند. اگر قرار باشد تولید تجاری در مقیاس بزرگ حاصل شود، تقاضا برای مواد خام برای بیورزین ها بسیار زیاد خواهد بود که ممکن است به دو موضوع کلیدی زیر منجر شود:

رقابت با امنیت غذایی: زمانی که محصولات غذایی به مقدار زیاد در صنعت مواد مورد استفاده قرار گیرد، در تخصیص زمین کشاورزی و تامین مواد غذایی تاثیر خواهد داشت. به عنوان مثال، نشاسته ذرت اغلب به عنوان ماده خام برای پلی لاکتیک اسید (PLA) استفاده می شود. اگر برنامه ریزی منطقی وجود نداشته باشد، ممکن است پدیده «رقابت غذا و صنعت برای زمین» را تشدید کند.

بهره برداری بیش از حد از منابع زمین: به منظور رفع نیازهای صنعتی، برخی از مناطق ممکن است مناطق حساس اکولوژیکی مانند جنگل ها و تالاب ها را به محصولات انرژی زای یا پایگاه های کاشت محصولات صنعتی تبدیل کنند که باعث ایجاد خطرات زیست محیطی مانند کاهش تنوع زیستی، تنش منابع آب و کاهش ذخایر کربن می شود.

برای دستیابی به تامین مواد خام پایدار برای بیورزین‌ها، نه تنها توسعه محصولات انرژی‌زای پرمحصول و مقاوم در برابر تنش (مانند سورگوم شیرین، کاساوا، ریزجلبک‌ها، و غیره) ضروری است، بلکه باید استفاده از منابع ضایعات کشاورزی و محصولات جانبی جنگل‌داری را نیز ارتقا داد. علاوه بر این، ایجاد یک مکانیسم ردیابی برای منبع مواد خام به شرکت ها و مصرف کنندگان کمک می کند تا اثرات زیست محیطی خود را ارزیابی کنند و شفافیت زنجیره تامین را بهبود بخشند.

سازگاری زیرساخت: شکاف از عملکرد تخریب تا شرایط واقعی

بیشتر رزین های زیستی دارای خواص تجزیه پذیر هستند، به ویژه پلیمرهایی مانند PLA و PHA. با این حال، "تجزیه پذیری" آنها به این معنی نیست که آنها می توانند به سرعت در محیط طبیعی تجزیه شوند. در واقع، بسیاری از رزین‌های زیستی به شرایط خاصی (مانند دمای بالا، رطوبت بالا و محیط هوازی) برای تکمیل فرآیند تخریب در تاسیسات کمپوست صنعتی نیاز دارند.

مشکل این است که اکثر نقاط جهان هنوز یک سیستم کامل کمپوست صنعتی ایجاد نکرده اند، به ویژه در کشورهای در حال توسعه و مناطق دورافتاده شهری، جایی که زباله ها هنوز عمدتاً دفن یا سوزانده می شوند. حتی در کشورهای توسعه یافته اروپا و آمریکا نیز تفاوت های منطقه ای در پوشش کمپوست صنعتی وجود دارد.

این یک تناقض واقعی ایجاد می کند: اگر رزین زیستی که ادعا می کند دوستدار محیط زیست است، وارد زنجیره زباله سنتی در سیستم تصفیه اشتباه شود، نه تنها به ماموریت سبز خود دست نخواهد یافت، بلکه ممکن است وضعیت شرم آور "حفاظت شبه محیطی" را نیز ایجاد کند.

برای حل این مشکل، باید در دو سطح تلاش کرد: اول، دولت نیاز به تسریع در ساخت زیرساخت های طبقه بندی زباله و تصفیه زیست تخریب پذیر دارد. second, material research and development should evolve in the direction of "family composting friendly" or "environmental degradation" to enhance the ability of materials to adapt to a variety of disposal environments.

فقدان استانداردها و سیستم های صدور گواهینامه: بحران اعتماد و هرج و مرج بازار

با بهبود آگاهی زیست محیطی، محصولاتی با برچسب هایی مانند "پایه زیستی"، "تجزیه پذیر" و "دوستانه با محیط زیست" در بازار ظهور می کنند. با این حال، تعریف جهانی کنونی از این مفاهیم هنوز یکسان نشده است و کشورها و موسسات مختلف استانداردهای متفاوتی دارند که به راحتی می تواند مصرف کنندگان و تولیدکنندگان را در درک سردرگم کند.

به عنوان مثال، "مبتنی بر زیستی" با "تجزیه پذیر" یکی نیست. یک ماده را می توان از زیست توده به دست آورد، اما به دلیل ساختار پایدار آن نمی تواند در محیط طبیعی تجزیه شود. به طور مشابه، "تجزیه پذیر" را می توان به انواع مختلفی مانند تجزیه زیست تخریب پذیر، زیست کمپوست پذیر و تجزیه محلول در آب تقسیم کرد که هر کدام به شرایط محیطی متفاوتی نیاز دارند.

اگرچه برخی از سازمان های بین المللی مانند کمیته استاندارد اروپا (CEN)، ASTM International، ISO و غیره برخی استانداردهای فنی و سیستم های صدور گواهینامه مانند EN 13432 و ASTM D6400 را صادر کرده اند، اما دامنه نفوذ آنها همچنان محدود است و فاقد ارز جهانی است. رویه های پیچیده و پرهزینه صدور گواهینامه همچنین شرکت های کوچک و متوسط ​​را دلسرد می کند.

ایجاد یک سیستم برچسب‌گذاری یکپارچه، واضح و قابل فهم بسیار ضروری است. تنظیم‌کننده‌ها باید دستورالعمل‌های طبقه‌بندی و برچسب‌گذاری محصولات واضح را تدوین کنند و مکانیسم‌های شناسایی متقابل جهانی را برای حمایت از حقوق مصرف‌کننده و خالص‌سازی نظم بازار ترویج کنند.

سایر ملاحظات واقع بینانه

علاوه بر چهار چالش اصلی فوق، رزین‌های مبتنی بر زیست مسائل واقع‌بینانه زیر را نیز در فرآیند تبلیغ شامل می‌شوند:

پایداری عملکرد: برخی از رزین‌های زیستی هنوز از نظر پایداری حرارتی، مقاومت مکانیکی و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش نسبت به پلاستیک‌های سنتی پایین‌تر هستند، که کاربرد آن‌ها را در سناریوهای تقاضای با کارایی بالا مانند خودرو، ساخت‌وساز و الکترونیک محدود می‌کند.

عدم آگاهی مصرف کننده: بسیاری از مصرف کنندگان دانش محدودی در مورد اثرات حفاظت از محیط زیست، استفاده و روش های دفع مواد "مبتنی بر زیستی" دارند و حتی ممکن است به دلیل سوء تفاهم در مورد تخریب از محصولات سوء استفاده کنند که به نوبه خود بر ارزش زیست محیطی آنها تأثیر می گذارد.

مشکل در یکپارچه سازی زنجیره صنعتی: یک سیستم کامل حلقه بسته از اکتساب مواد خام، پردازش، استفاده تا بازیافت هنوز ایجاد نشده است، به ویژه در زنجیره های تامین فرامرزی و ادغام چند صنعت. هنوز موانع هماهنگی وجود دارد.

جاده پیش رو: باز کردن پتانسیل کامل

پیشرفت تکنولوژی باعث ارتقای عملکرد می شود

با پیشرفت مداوم فناوری، عملکرد رزین های زیستی به طور مداوم بهبود یافته است و آنها را در زمینه های مختلف کاربردی بسیار رقابتی می کند. رزین های مبتنی بر زیست سنتی مانند پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHA) عمدتاً در مقایسه با رزین های مبتنی بر پتروشیمی در روزهای اولیه با عملکرد نامناسبی مواجه بودند، مانند مشکلات پایداری حرارتی و استحکام کمتر که به راحتی تحت تأثیر رطوبت قرار می گیرند. در سال‌های اخیر، دانشمندان مواد، رویکردهای نوآورانه‌ای را برای حل تدریجی این مشکلات اتخاذ کرده‌اند.

بر اساس نوآوری کاتالیزورهای زیستی و فناوری پلیمریزاسیون کاتالیز شده با آنزیم، فرآیند سنتز رزین‌های مبتنی بر زیست بهینه شده است و کنترل زنجیره‌های مولکولی دقیق‌تر بوده و در نتیجه پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی رزین را به طور موثر بهبود می‌بخشد. از طریق این روش، محققان می توانند گروه های عاملی خاصی را به مولکول های رزین وارد کنند تا مقاومت حرارتی و مقاومت شیمیایی بالاتری داشته باشند و حتی در محیط های با دمای بالا پایداری خوبی داشته باشند. به عنوان مثال، برخی از رزین‌های PLA جدید، دمای تغییر شکل حرارتی خود را با معرفی کومونومرهای ویژه، بسیار افزایش داده‌اند و در نتیجه فضای کاربرد PLA را در محیط‌های با دمای بالا گسترش می‌دهند.

با ظهور فناوری نانو، افزودن نانومواد مانند نانوالیاف و نانوپرکننده‌ها به رزین‌های مبتنی بر زیست، خواص مکانیکی و چقرمگی آن‌ها را بسیار افزایش داده است. به عنوان مثال، اختلاط نانوذرات گرافن یا سیلیس در مقیاس نانو با PLA می تواند استحکام کششی و مقاومت ضربه ای آن را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. این ماده کامپوزیت پتانسیل کاربرد زیادی در زمینه هایی با نیازهای مواد بسیار بالا مانند صنایع هوافضا و خودرو نشان داده است.

با پیشرفت فناوری پرینت سه بعدی، سناریوهای کاربردی رزین های مبتنی بر زیست به طور مداوم در حال گسترش است. در زمینه پرینت سه بعدی، رزین های زیستی مانند PLA و PHA به دلیل قابلیت چاپ خوب، غیر سمی بودن و تجزیه پذیری به تدریج به یکی از مواد اصلی تبدیل شده اند. با استفاده از فناوری پیشرفته پرینت سه بعدی، رزین‌های مبتنی بر زیست نه تنها می‌توانند به ساخت اشکال پیچیده پی ببرند، بلکه خواص مکانیکی و ویژگی‌های عملکردی مواد را بر اساس تقاضا تنظیم می‌کنند و باعث می‌شوند که آنها بیشتر و بیشتر در سفارشی‌سازی شخصی، مراقبت‌های پزشکی، ساخت و ساز و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار گیرند.

بهبود عملکرد و پیشرفت تکنولوژیکی رزین‌های مبتنی بر زیست پایه‌ای را برای جایگزینی گسترده آنها با مواد پلاستیکی سنتی ایجاد کرده است. همانطور که این فناوری به بلوغ خود ادامه می دهد، دلایلی داریم که باور کنیم رزین های مبتنی بر زیست نقش مهمی در زمینه های پرتقاضای بیشتر در آینده ایفا خواهند کرد.

نوآوری مواد خام و بهینه سازی زنجیره تامین

منبع مواد اولیه رزین‌های مبتنی بر زیست پایداری و اقتصادی بودن آن‌ها را تعیین می‌کند. با افزایش نگرانی در مورد اثرات زیست محیطی، رزین های سنتی نسل اول زیستی (مانند ذرت، نیشکر، و غیره) با چالش های رقابت منابع و مشکلات زیست محیطی مواجه می شوند. برای حل این مشکل، دانشمندان و مهندسان در حال کاوش در مواد خام نسل دوم و نسل سوم هستند که نه تنها با محیط زیست سازگارتر هستند، بلکه کارایی استفاده از منابع را نیز بهبود می بخشند.

Second-generation raw materials mainly include agricultural waste, such as straw, wood chips, peels, etc. These materials do not participate in the human food chain, so they do not directly affect food security issues, and they are often regarded as waste during processing, so the use of these raw materials can greatly reduce production costs. به عنوان مثال، مواد سلولزی تهیه شده از کاه می تواند در بسیاری از موارد جایگزین مواد سنتی پتروشیمی شود. آنها نه تنها خواص مکانیکی خوبی دارند، بلکه می توانند به تخریب کامل چرخه زندگی دست یابند. این ایده "ضایعات به منابع گرانبها" یک جهت مهم برای ترویج توسعه رزین های زیستی است.

مواد خام مبتنی بر زیستی نسل سوم عمدتاً شامل جلبک ها، میکروارگانیسم ها و گیاهان دریایی است. این مواد خام به سرعت رشد می کنند، به منابع زمین متکی نیستند، و تقریباً به هیچ نهاده کشاورزی اضافی نیاز ندارند، که مزایای زیست محیطی و اقتصادی زیادی دارند. جلبک ها به عنوان یک ماده اولیه زیستی می توانند مقدار زیادی دی اکسید کربن را در مدت زمان بسیار کوتاهی جذب کرده و به دلیل فتوسنتز کارآمد آن را به زیست توده تبدیل کنند. بنابراین، جلبک نه تنها یک منبع پایدار است، بلکه روند رشد آن به کاهش تغییرات آب و هوایی نیز کمک می کند. رزین های زیستی تولید شده از جلبک ها نه تنها خواص فیزیکی و شیمیایی خوبی دارند، بلکه می توانند به طور موثری انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهند و آنها را به یک ماده جایگزین سبز ایده آل تبدیل کنند.

از نظر زنجیره تامین مواد اولیه، با ظهور این مواد اولیه جدید، الگوهای تولید و زنجیره تامین رزین های جهانی پایه زیستی نیز در حال تغییر است. بسیاری از شرکت‌ها شروع به بهینه‌سازی زنجیره‌های تامین محلی و چرخه‌های منابع کرده‌اند و تلاش می‌کنند تا ردپای کربن در فرآیند تولید را کاهش دهند. به عنوان مثال، مزارع در برخی مناطق با شرکت های مشترک برای تولید رزین های زیستی از ضایعات کشاورزی برای تشکیل یک سیستم زنجیره تامین حلقه بسته همکاری کرده اند که نه تنها کارایی استفاده از منابع را بهبود می بخشد، بلکه منبع درآمد اقتصادی جدیدی را برای کشاورزان فراهم می کند. در عین حال، برخی از روش‌های تولید نوظهور مانند سیستم‌های کشت جلبک نیز تولید در مقیاس بزرگ رزین‌های زیستی را تا حدی ارتقا داده‌اند.

نوآوری مواد خام و بهینه سازی زنجیره تامین are not only technical factors that promote the development of bio-based resins, but also create more stable and sustainable conditions for their large-scale application.

ارتقای سیاست و مسئولیت شرکتی دست به دست هم می دهند

سیاست های دولت نقش مهمی در ترویج رزین های زیستی ایفا می کند. بسیاری از کشورها و مناطق در سراسر جهان تأثیر مثبت مواد زیستی بر حفاظت از محیط زیست را تشخیص داده و از طریق یک سری سیاست ها و مقررات، آنها را ترویج کرده اند. به عنوان مثال، قرارداد سبز و استراتژی پلاستیک که توسط اتحادیه اروپا راه اندازی شد، به وضوح بیان کرد که اتحادیه اروپا به تدریج محصولات پلاستیکی یکبار مصرف را حذف خواهد کرد و استفاده از پلاستیک های تجزیه پذیر و پلاستیک های زیستی را ترویج خواهد کرد. معرفی این سیاست‌ها، شرکت‌ها را مجبور کرده است که تحقیق و توسعه و استفاده از مواد مبتنی بر زیست را تسریع بخشند تا اطمینان حاصل کنند که در بازاری با مقررات زیست‌محیطی سخت‌گیرانه‌تر، رقابتی باقی می‌مانند.

در چین، دولت همچنین مجموعه‌ای از سیاست‌ها را معرفی کرده است که همه انواع شرکت‌ها را ملزم به کاهش آلودگی پلاستیکی و تشویق توسعه مواد زیستی و تجزیه‌پذیر می‌کند. کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی چین "برنامه پنج ساله چهاردهم برای حفاظت از محیط زیست و محیط زیست" را صادر کرده است که پیشنهاد می کند تحقیق و توسعه مواد سازگار با محیط زیست را افزایش دهد و پلاستیک های زیستی را به یک مسیر کلیدی برای توسعه آینده تبدیل کند. با اجرای تدریجی «حکم محدودیت پلاستیک»، تقاضا برای رزین های پایه زیستی در بازار چین نیز رو به افزایش است.

مسئولیت سبز و اهداف توسعه پایدار شرکت ها نیز به عوامل مهمی در ترویج عمومیت رزین های زیستی تبدیل شده است. بسیاری از شرکت‌های چندملیتی مانند نایک، اپل و نستله، مواد سازگار با محیط‌زیست را در زنجیره‌های تامین خود گنجانده‌اند و استفاده از رزین‌های زیستی را از طریق سیاست‌های تدارکات سبز ترویج کرده‌اند. این شرکت ها به طور عمومی متعهد به کاهش ضایعات پلاستیکی، ترویج بازیافت و استفاده مجدد، و مشارکت فعال در تدارکات سبز برای ترویج کاربرد مواد سازگار با محیط زیست در زمینه های مختلف شده اند.

با بهبود مدیریت زنجیره تامین سبز جهانی، شرکت‌های بیشتری متوجه شده‌اند که با استفاده از مواد سازگار با محیط‌زیست مانند رزین‌های زیستی، نه تنها می‌توانند تصویر برند خود و رقابت در بازار را افزایش دهند، بلکه می‌توانند با کاهش انتشار کربن و مصرف منابع به هدف توسعه پایدار دست یابند. این مدل از ارتقای سیاست و مسئولیت شرکت، کلید توسعه سریع رزین های زیستی است.

به سمت یک سیستم مواد دایره ای

مزایای زیست محیطی رزین های زیستی بسیار بیشتر از انتشار کربن کم در هنگام استفاده است. چگونگی دستیابی به بازیافت و استفاده مجدد موثر پس از پایان چرخه عمر محصول، کلید دستیابی به پایداری جامع آن است. این امر مستلزم ادغام رزین های زیستی در سیستم اقتصاد دایره ای برای دستیابی به یک جریان حلقه بسته از منابع است.

مفهوم اصلی اقتصاد دایره ای به حداکثر رساندن چرخه حیات منابع و کاهش تولید زباله از طریق ادغام نزدیک طراحی، استفاده و بازیافت است. برای رزین های زیستی، این بدان معناست که قابلیت بازیافت، تجزیه پذیری و استفاده مجدد از مواد باید در مرحله طراحی در نظر گرفته شود. به عنوان مثال هنگام طراحی یک محصول باید روش بازیافت آتی آن را در نظر گرفت و برای جداسازی و بازیافت آسان از مواد قابل بازیافت و تجزیه جدا استفاده کرد. در عین حال، انرژی‌های تجدیدپذیر را می‌توان در فرآیند تولید رزین‌های پایه زیستی نیز برای کاهش انتشار کربن در فرآیند تولید مورد استفاده قرار داد، به طوری که واقعاً سازگاری با محیط‌زیست در طول چرخه زندگی از مواد خام تا محصولات نهایی به دست آید.

ویژگی های تخریب رزین های مبتنی بر زیست پایه مهمی برای ورود آنها به سیستم اقتصاد دایره ای است. در حال حاضر، بسیاری از رزین های زیستی مانند PHA و PLA ثابت شده اند که می توانند در محیط طبیعی تخریب شوند و آلودگی محیط زیست را کاهش دهند. رزین‌های مبتنی بر زیستی مختلف سرعت و روش‌های تخریب متفاوتی دارند، بنابراین باید انتخاب‌های مربوطه برای استفاده‌های مختلف در طول طراحی انجام شود. به عنوان مثال، رزین های زیستی که در بسته بندی مواد غذایی و فیلم های کشاورزی استفاده می شوند باید ویژگی های تخریب سریع را داشته باشند، در حالی که محصولات بلند مدت مانند خودرو و محصولات الکترونیکی باید بیشتر بر بازیافت و استفاده مجدد تمرکز کنند.

با ترویج مفهوم اقتصاد دایره ای، شرکت ها و دولت های بیشتری توجه خود را به نحوه ترویج بازیافت و استفاده مجدد از رزین های زیستی از طریق نوآوری های تکنولوژیکی، بهینه سازی طراحی و راهنمایی سیاست ها آغاز کرده اند. به عنوان مثال، برخی از کشورهای اروپایی شروع به ایجاد یک سیستم بازیافت برای مواد زیستی، ترویج بازیافت ترکیبی پلاستیک‌های زیستی و پلاستیک‌های سنتی و تبدیل آنها به مواد جدید از طریق فناوری بازیافت شیمیایی کرده‌اند.

از طریق ادغام سیستم مواد دایره‌ای، رزین‌های مبتنی بر زیست نه تنها می‌توانند ضایعات منابع را در مرحله استفاده کاهش دهند، بلکه پس از پایان چرخه عمر محصول نیز به طور موثر بازیافت می‌شوند و دوباره در فرآیند تولید قرار می‌گیرند تا یک حلقه بسته واقعی را تشکیل دهند. این مفهوم طراحی کامل چرخه عمر، راه مهمی برای دستیابی به توسعه پایدار رزین‌های مبتنی بر زیست است.