Сегодня биопластические материалы из семян конопли представляют собой достойную альтернативу обычным пластикам и их применениям. Фактически, доля рынка биопластиков составляет около 1% от 370 миллионов тонн всего производимого в мире пластика. Но их ежегодные темпы роста колеблются в пределах 30% до 2025 года. Европейская биопластика (EUBP) — ассоциация, представляющая индустрию биопластиков (из семян каннабис), определила «биопластик» как биоразлагаемые пластиковые материалы и пластики, произведенные из возобновляемых ресурсов.
Пластмассовые материалы включают полимеры с относительно высокой молекулярной массой. Как правило, они производятся с помощью процессов химического синтеза. Термин «биопластики» используется для обозначения полимеров, происходящих из возобновляемых источников, таких как семена марихуаны или биомасса. Синтетические полимеры получают из мономеров путем поликонденсации, полиприсоединения или полимеризации, и большинство из них имеют более простую структуру, чем природные.
Их можно разделить на четыре группы: эластомеры, реактопласты, термопласты и синтетические волокна. Наиболее распространенными синтетическими полимерами являются полипропилен (ПП); полиэтилен (ПЭ), акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), поликарбонат (ПК), полиамиды (ПА), полистирол (ПС), полиэтилентерефталат; поливинилхлорид (ПВХ), политетрафторэтилен (тефлон), полиметилметакрилат (ПММА), акриловый полиуретан (ПУ, ПУР). Некоторые из применений семян конопли показаны, где размер пузырьков показывает относительную важность. Эти пластмассы традиционно получают нефтехимическим путем, но спрос на их производство из возобновляемого сырья растет.
Типичные области применения полимеров из растений
Теоретически все обычные пластмассы, как правило, разлагаются, но они медленно разлагаются, поэтому считаются не (био)разлагаемыми. Биодеградация биопластиков из семян марихуаны зависит от их физической и химической структуры с точки зрения полимерных цепей, функциональных групп и кристалличности, а также от природной среды, в которой они находятся (т. е. влаги, кислорода, температуры и рН).
Биодеградация представляет собой ферментативную реакцию, катализируемую в различных экосистемах микроорганизмами, такими как актинобактерии. Существуют разные концепции биодеградации. Один очень распространенный процесс разложения семян конопли называется гидролизом. Механизмы гидролиза усиливаются за счет диффузии воды через полимерную матрицу.
Продолжительность разложения
Она может варьироваться для разных материалов, таких как полимолочная кислота, имеет очень медленное разложение, которое составляет около 11 месяцев (Thakur et al. 2018). Кроме того, скорость биоразложения семян конопли зависит от решений об окончании срока службы и физико-химических условий, таких как влажность, кислород, температура, присутствие определенного микроорганизма, присутствие света.
Основные варианты утилизации биоразлагаемых пластиков из семян конопли в конце срока службы включают переработку и переработку, сжигание и другие варианты восстановления, биологическую обработку отходов, такую как компостирование, анаэробное сбраживание и захоронение (Mugdal et al. 2012; Song et al. 2009). Процесс компостирования представляет собой окончательное решение, наиболее благоприятное с экологической точки зрения. Присутствие в семенах каннабиса сложного эфира, амида или гидролизуемого карбоната повышает восприимчивость к биоразложению.