DOMENIU MASTERAT: TEHNOLOGII ȘI MANAGEMENT ÎN PRELUCRAREA [601308]

1
UNIVERSITATEA „OVIDIUS” DIN CONSTANȚA
FACULTATEA DE ȘTIINTE APLICATE ȘI INGINERIE
DOMENIU MASTERAT: TEHNOLOGII ȘI MANAGEMENT ÎN PRELUCRAREA
PETROLULUI

REFERAT – VALORIFICAREA DEȘEURILOR DIN INDUSTRIA
PRELUCRĂRII PETROLULUI ȘI PETROCHIMIE

Coordonator științific:
Prof. univ. dr. Claudia Irina KONCSAG
Masterand: [anonimizat]
2015

2
UNIVERSITATEA „OVIDIUS” DIN CONSTANȚA
FACULTATEA DE ȘTIINTE APLICATE ȘI INGINERIE
DOMENIU MASTERAT: TEHNOLOGII ȘI MANAGEMENT ÎN PRELUCRAREA
PETROLULUI

POLIMERI PE BAZ Ă DE ACID POLILACTIC

Coordonator științific:
Prof. univ. dr. Claudia Irina KONCSAG
Masterand: [anonimizat]
2015

3
Cuprins
Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 4
Capitolul I ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 5
I.1. Poliesteri biodegradabili ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 5
I.2. Caracteristici generale ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 5
I.3. Biochimia proceselor de degradare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 9
Capitolul II ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 10
II.1. Metode de obținere ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 10
II.2. Proprietăți ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 12
II.3. Reciclarea [] ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 14
II.4. Aplicații ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 17
Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 18
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 19

4
Introducere
Dintre cele mai interesante domenii de aplicare a maselor plastice amintesc: industria de
ambalaje este și va rămâne, la nivel mondial, principalul consumator de materiale plastice și se
estimează că rata de dezvoltare a ambalajelor din plastic va fi în continuare în medie de 10%
anual în lume, iar în țările dezvoltate acestea vor fi proporționale cu p rodusul național brut. În
domeniul materialelor de construcții , masele plastice își vor continua ascensiunea,
atingându -se pe plan mondial creșteri a producției și consumului de 10 -15%. Acestea sunt
folosite ca în locuitor pentru tablele ondulate și pro filele metalice, panouri stratificate, elemente
prefabricate cu izolație termică și fonică din spume poliuretanice, rețele sanitare și electrice.
Industria construcțiilor de mașini și autovehicule a înregistrat cel mai înalt ritm de asimilare a
materialelo r plastice: în medie, pe plan mondial, 44% anual. Principalele tipuri de polimeri
folosiți sunt poliolefinele, policlorura de vinil și polimerii stirenici. Direcțiile de utilizare a
maselor plastice în construcția de mașini se multiplică și se diversifică continuu. În industria
chimică materialele plastice își găsesc cele mai diverse aplicații
Deșeurile provenite din materiale plastice sunt rezistente la atacul microbian și din acest
motiv acest ea sunt acumulat e în cantități foarte mari în sol având un impact negativ asupra
fertilizării solului. Cea mai bună alternativă pentru deșeurile de materiale pl astice o reprezintă
sintetizarea materialelor plastice degradabile.
Amidonul și făina de lemn sunt considerati po limeri naturali biodegradabili, în timp ce
majoritatea polimerilor sintetici nu sunt biodegradabili. Aceștia conduc la rigidizarea
polimerului. Microbii, în schimb, eliberează enzime oxidative nespecifice care atacă polimerul
sintetic. De asemenea, degrada rea graduală a polimerului natural conduce la creșterea suprafeței
prin eroziune. Acest fenomen va accelera degradarea polimerului sintetic prin difuzia O 2, a
umezelii și a enzimelor în matricea polimerică poroasă.
Polimerii biodegradabili reprezintă un do meniu curent de cercetare științifică, ecologică
și economică, deoarece a crescut preocuparea pentru consecințele asupra mediului ale produselor
din astfel de materiale când sfârșesc la groapa de gunoi după ce și -au îndeplinit rolul, iar cea mai
mare probl emă o ridică materialele de unică folosință, cum ar fi ambalajele.

5
Capitolul I
I.1. Poliesteri biodegr adabili
Datorită legăturilor ester, potențial hidrolizabile, poliesterii joacă un rol important ca materiale plastice
biodegradabile. Poliesterii sunt clasificați în două mari grupe: poliesteri alifatici (liniari) și poliesteri
aromatici. În figura 1 sunt prezentați poliesterii biodegradabili care se comercializează în prezent. Cea
mai mare parte a polimerilor biodegradabili studiai a parține poliesterilor.

Figura 1. Clase de poliesteri biodegradabili

I.2. Caracteristici generale
Acidul polilactic face parte din familia poliesterilor alifatici, este produs din resurse
regenerabile, cum ar fi porumbul sau trestia de zahăr . Acesta este un biopolimer, fiind cel mai
popular material bioplastic. Se poate biodegrada cu ușurință în anumite condiții și este greu de
reciclat. Mate rialul obținut prin prelucrare este higroscopic și necesită în cele mai multe cazuri
uscarea înainte de prelucrare. Acidul polilactic este utilizat de cele mai multe ori în amestec sau
compound cu alte materiale pentru a -i îmbunătăți proprietățile.
Poliesteri
Alifatici
PBS
PBSA
PCL
PHA
PH
PHV
PHB/PHV
PHH
PHB/PHH
PLA
Aromatici
PET
modificat
PBAT
PTMAT
AAC
Legendă:
Produși naturali reutilizabili
Produși sintetici reutilizabili
Produși sintetici nereutilizabili

6
Acidul polilactic este un polimer termoplastic lucios, fără culoare, cu rezistență și
greutate moleculară ridicată, are proprietăți similare cu polistirenul, din care se pot produce
aticole regenerabile folosite în orice domeniu de ambalare industrială. Este ușor de prelucrat pe
echipamentele plastice standard pentru obținerea pieselor turnate, a filmelor ori a fibrelor [1].
Nu se neglijează nici introducerea lor în fabricarea de repere cu scop industrial. Obținerea
de amestecuri polimerice biodegradabile constituie o direcție de cercetare prioritară și
multidisciplinară, aflată în strânsă legătură cu cercetări fundamentale în domeniul
termodinamicii și compatibilizării polimerilor, a biotehnologiilor, sau a ingineriei mediului.
Este unul dintre puținii pol imeri a cărui structură stereochimică poate fi modificată ușor
prin polimerizarea unui amestec controlat de L – sau D – izomeri, obținându -se polimeri cu înaltă
greutate moleculară amorfi sau cristalini care pot fi utilizați pentru alimente și sunt recunoscu ți
ca fiind siguri [ 2].
Acidul polilactic poate fi degradat prin hidroliza simplă a unui ester și nu necesită
prezența unei enzime pentru a avea loc. Nivelul de degradare depinde de mărimea și forma
articolului, de tipul izomerului și de temperatura de hid roliză.
Fiind un polimer biodegradabil, acidul polilactic este considerat material verde pentru
aplicațiile industriale. Poate fi produs cu succes din acidul lactic comercial prin utilizarea
lipazelor comerciale. Produsele care conțin acid polilactic au fo st analizate cu HPLC
(Cromatografie Lichidă de Înaltă Performanță), având rezultate favorabile [ 3].
Pentru a putea fi prelucrat pe linii de producție la scară largă, polimerul trebuie să fie
folosit în aplicații precum suflare prin injecție, termoformare s au extrudare și trebuie să posede
stabilitate termică adecvată pentru a preveni degradarea și să -și mențină greutatea și proprietățile
moleculare.
Acidul polilactic suferă o degradare termică la temperaturi de peste 200°C. Degradarea
este dependentă de tim p, de temperatură, de greutatea scăzută a impurităților moleculare și
concentrația catalitică. Catalizatorii și oligomerii pot scădea temperatura de degradare, dar pot
crește rata de degradare a acidului polilactic (PLA) [ 4].
Acidul polilactic ia naștere p rin condensarea a două molecule de acid lactic care apoi sunt
convertite într -un produs ciclic numit lactidă. Lactida poate fi purificată prin distilare sub vid și
apoi transformată în polilactidă sau acid polilactic (PLA). prin diferite procedee de polime rizare.

7
Există patru tipuri de acid polilactic (PLA): acid L -polilactic, acid D -polilactic, acid
D, L -polilactic (este obținut din amestec racemic de acid L – și D- lactic) și acid mezopolilactic.
Dintre acestea, doar acizii L -polilactic și D, L -polilactic au fost pe larg cercetați ca biomateriale.
Acidul L -polilactic (PLLA ) este un polimer semicristalin. Gradul de cristalinitate depinde
de greutatea moleculară și parametrii de prelucrare și prezintă modul ridicat și rezistență, punctul
de topire al PLLA este aproximativ 170°C .
Acidul D, L -polilactic (PDLLA) este un polimer amorf cauzat de distribuirea aleatorie a
două forme izomerice de -a lungul lanțului.

Deoarece are o viteză de degradare scăzută, preluc rabilitatea și proprietățile mecanice
sunt mai bune. PLA a fost cercetat pe scară largă ca un os fixativ și se găsește în comerț sub
diferite denumiri comerciale (FIXSORB).
Copolimerii acidului polilactic au fost pe larg investigați pentru diferite aplica ții, cum ar
fi în medicina pentru suturi sau ace de os.
Poliesterii alifatici sunt supuși degradării în vrac . În cazul în care materialul este pierdut
din volumul întreg al polimerului și datorită apei care pătrunde în vrac. Viteza de degradare a
acestor p olimeri depinde îndeosebi de gradul de accesibilitate al apei în matriță.
Biomaterialele trebuie să aibă un grad mare de puritate, de aceea se renunță deseori la
utilizarea claselor de aditivi care nu sunt indispensabile prelucrării sau funcționării produs elor
din materialele respective.
În ultimii ani, o atenție sporită s -a acordat cercetării pentru înlocuirea materialelor
plastice provenite din petrol, într -o manieră prin care se urmărește reducerea costurilor cu
ajutorul materialelor biodegradabile, oferind proprietăți mecanice competitive. Biopolimerii sunt
considerați ca fiind cele mai promițătoare materiale pentru aceste scopuri. Polimerii
biodegradabili pot fi clasificați în trei categorii (tabelul I.1 ) [4, 5].

8

Tabelul I.1. Clasificarea polime rilor în funcție de proveniență
Clasa de polimer Proveniență Subclasa/Exemple
1. Polimeri naturali Din resurse agricole
(Biomasă) Polizaharide și derivați ai lor (exp. amodon,
celuloză, gume, chitosan/chitină, pectine
Proteine (exp. caseină, colagen, soia, gluten,
albumine, poliaminoacizi, elastina)
Lipide/surfactanți (exp. ceruri, acetogliceride)
Polimeri speciali (lignină, cauciuc natural)
Produși de
microorganisme Poli(hidroxialcanoați) (PHA),
poli(hidroxibutirat) (PHB), poli (hidroxibutirat
co-hidroxivaleriat) PHABv
2. Polimeri
semisintetici Obținuți prin
modificarea chimică a
materialelor organice
naturale sau prin
fermentația
microbiană Derivați ai amidonului, derivați ai celulozei,
acid polilactic PLA)
3. Polimeri sintetici Obținuți din
monomeri de origine
petrochimică policaprolactone (PCL), poliesteramide (PEA),
copoliester alifatic (PBSA), co -poliesteri
aromatici (PBAT), poli(alcoolul vinilic) (PVA)
Polimerii sintetici nebiodegradabili sunt treptat înlocuiți de polimerii biodegradabili, în
special cei care derivă din produse naturale. Sunt cunoscute în literatură inovații recente în
filmele de polimeri cu aplicații în ambalarea alimentelor, în uz chirurgical și farmaceutic [ 6].
Materialele polimerice sunt utilizate pe scar ă largă în societatea modernă, pentru că sunt
ușoare, relativ ieftine și ușor de procesat. Materialele polimerice obținute, pornind de la
biopolimeri naturali, precum polizaharide (ca amidonul și celuloza), în general produse agricole,
pot fi biodegradabil e și pot juca un rol considerabil în rezolvarea problemelor de mediu ridicate
de folosirea materialelor polimerice. O condiție esențială pentru biodegradarea polimerilor este
compostarea aerobă, realizată într -un mediu controlat de temperatură, fluxul de a er, umiditatea și

9
agitarea, utilizând o instalație de măsurare a dioxidului de carbon. Rezultatele obținute în urma
biodegradării aerobe a materialului de amabalaj de tip biopolimer sunt încurajatoare [ 7].
Materialele polimerice fabricate pornind de la bio polimeri naturali, precum polizaharide
(ca amidonul și celuloza) proteine, trigliceride (uleiuri vegetale), în general produse agricole, pot
fi biodegradabile și pot juca un rol considerabil în rezolvarea problemelor de mediu ridicate de
folosirea material elor polimerice [ 8].
Polimerii biodegradabili se pot obține și prin biosinteza bacteriană din materiale naturale
(poliesteri din polizaharide), sau prin sinteze chimice din materiale naturale regenerabile
(poliesteri din acidul lactic – obținut prin fermen tare pornind de la amidon) [ 9].

I.3. Biochimia proceselor de degradare
Biodegradabilitatea reprezintă proprietatea unui material (inclusiv cel polimeric) de a -și modifica
structura sa chimico -morfologică sub acțiunea diverselor specii de microorganisme [5].

Figura 2 . Modalități de desfășurare a procesului de biodegradare
Conținutul total de carbon (C) din polimer apare sub forma a trei produse finale (figura 1):
 CO 2 este produsul d e respirație al microorganismelor;
 Reziduu care rămâne din polimer sau orice produs care se formează;
 Biomasa produsă de către microorganisme prin reproducere și creștere.
Biodegradarea totală rezultă atunci când se îndepărtează complet C din mediu. Re ziduu este constituit din
fragmente de material plastic sau metaboliți produși în procesele de biodegradare [6].

10
Capitolul II

II.1. Metode de obținere
Acidul lactic (acidul α-hidroxipropionic). Se întâlnește în tomate, în zeama de carne, în
produsele lactate fermentate, poate fi întâlnit în sânge sub formă de săruri (lactați) atunci când
glucogenul este descompus în mușchi, acesta se poate retransforma în glucogen la nivelul
ficatului, dar poate fi întâlnit și în pământ , nu are efect antioxidant. Este întâlnit în industria
alimentară, textilă și terapeutică (de exemplu, este folosit la tratarea xerozelor corporale și de la
nivelul mâinii). Poate exista sub forma a doi izomeri optici: dextrogir (zeama de carne, în mușchi
și în alte celule ale animalelor superioare) și levogir, dar și a unui racemic (în laptele acru
provenit din fermentația zahărului din lapte) [ 10, 11].
Este utilizat pe scară largă într -o gamă de aplicații industriale și biotehnologice. Din cele
mai vechi timpuri și până în prezent, au fost introduse mai multe metode pentru a îmbunătăți
optimizarea acidului lactic pentru a obține cele mai mari randamente a le produsului pe scară
industrială. Recent s -a arătat că producerea acidului lactic prin fermentare este mai avantajoasă
față de producerea acestuia pe cale chimică datorită costurilor de producție, dar și a aten ției
sporite pe care populația o acordă med iului înconjurător . Poate fi obținut prin fermentația
controlată a melaselor, a plămezilor de cartofi, a tărâțelor, a siropului de porumb și se utilizează
bacterii precum Lactobacillus delbrueckii , dar și prin fermentația laptelui smântânit, a zerului
dulce unde se utilizează bacterii ca Lactibacillus bulgaricus; capacitatea de fermentație a
materiilor prime sau a subproduselor agricole și respectiv, agro -industriale, le face să fie
candidați atractivi cu mai multe aplicații [12].
Acidul polilactic (PLA) este un polimer biodegradabil care poate fi obținut prin
policondensarea directă a acidului lactic sau a dimerului ciclic (lactida) printr -un proces de
polimeriare cu deschidere de ciclu (figura 2).

11

Figura 2. Procedee de o bținere a acidului polilactic
Policondensarea directă este un proces de echilibru și de aceea pot apărea dificultăți în
îndepărtarea urmelor de apă, limitând astfel obținerea unui produs cu masă moleculară ridicată
cu toate că există unele studii care folo sesc policondensarea directă în prezența unui amestec
azeotrop de solvenți cu punct de fierbere ridicat [13].
Majoritatea studiilor efectuate au fost orientate pe obținerea acidului polilacti prin
procedeul de polimerizare cu deschidere de ciclu a lactidei cu scopul de a obține un polimer cu
masă moleculară ridicată [14]. Carothers sugerează o metodă de polimerizare în două faze pentru
a produce polimer cu masă moleculară mare [15]. Inițial se formează lactida, un dimer ciclic a
acidului lactic prin evaporarea apei rezultate în timpul procesului de formare a oligomerilor. L –
acidul lactic, D -acidul lactic sau amestecul lor pot fi polimerizați la oligomerul corespunător de
msă moleculară mică, urmând a fi depolimerizat catalitic printr -un proces de transesterific are
internă în lactide. Pe parcursul polimerizării se pot forma trei stereoizomeri : L-lactida, D -lactida
sau mezo -lactida. În cea de -a doua fază, L -lactida, D -lactida, D,L -lactida (50:50 amestec D și L)
sau mezo -lactida după purificare sunt transformate p rin polimerizare catalitică cu deschidere de
ciclu în poliesteri corespunzători de masă moleculară ridicată. Polimerizarea cu deschidere de
ciclu poate fi realizată prin mecanism H -activ, cationic, anionic sau radicali liberi.
O metodă de realizare a polie sterilor de masă moleculară mare este folosirea extinderilor
de lanț [16]. Extinderii de lanț sunt compuși bifuncționali de masă moleculară mică cu care
crește masa polimerilor printr -o reacție rapidă care nu dau produse secundare, reușind astfel să

12
nu se c ontamineze polimerul rezultat. Sunt folosiți drept extinderi de lanț pentru poliesteri :
bisepoxizi, dianhidride, diizocianați, bis(2 -oxoazoline), bis(5,6 -dihidro -4H-oxazine) [17].
Polilactida – este un polimer termoplastic biodegradabil obținut din acid lactic.
Polilactida este insolubilă în apă, dar microorganismele din mediul marin o pot descompune în
CO2 și apă, este rezistentă la apă și nu poate rezista la temperaturi mai mari de 55°C. Es te
asemănătoare cu polistirenul, prezintă aspect lucios, este dur și casant, necesită diferite
modificări pentru cele mai multe aplicații practice (prezența plastifianților conduce la creșterea
flexibilității). Acest polimer poate fi procesat ca și cele ma i multe materiale termoplastice în
fibre, filme, formare prin termoformare sau injecție.
În procesul de fabricare a polilactidei, cerealele sunt măcinate pentru a se extrage
amidonul . Acesta este apoi procesat pentru producerea dextrozei nerafinate care, p rin fermentare,
conduce la formarea acidul lactic. Acidul lactic obținut este condensat pentru producerea lactidei,
un dimer ciclic intermediar utilizat ca monomer pentru obținerea biopolimerului. Lactida se
purifică prin distilare în vacuum și apoi se sup une procesului de fierbere fără solvent pentru
deschiderea structurii inelului pentru polimerizare, obținându -se astfel poli(lactida). (Figura3)

Figura 3. Obținerea polilactidei
II.2. Proprietăți
Acidul polilactic posedă proprietăți multiple echivalente materialelor plastice derivate din
hidrocarburi și de aceea este adecvat pentru o serie de aplicații. PLA este un polimer termoplastic
folosit în sectorul ambalajelor, întrucât are temperatura tranz iției sticloase de aproximativ 60°C
superioară temperaturii de folosință a produselor. Are rezistență la solvenți și arome utilizate în
domeniul alimentar și este o bună barieră pentru vapori și gaze permanente [18].
Polimerii sintetizați îmbină proprietate a de biodegradabilitate a acidului polilactic cu cele
de stabilitate termică și rezistență mecanică specifice poliamidelor și poliuretanilor, sunt supuși
proceselor de biodegradare în sol prin compostare și în teste de creștere a plantelor s -a observat
că polimerii sunt complet biodegradabili și nu prezintă efecte ecocitotoxice.

13
Degradarea acidului polilactic are loc prin hidroliza grupelor ester care este un proces
eterogen și decurge cu viteză mai mare în partea centrală a probei decât la suprafața acest eia.
Această viteză depinde puternic de dimensiunea implantului biodegradabil, de structura
morfologică, precum și de condițiile de reacție. Hidroliza este catalizată de grupele carboxil și
viteza de hidroliză crește exonențial în timp; prezența monomerulu i rezidual, a oligomerilor și a
compușilor cu greutate moleculară scăzută accelerează puternic viteza de degradare, întrucât
prezența lor are tendința de a crește flexibilitatea lanțului și hidrofilia polimerului și furnizează
grupe carboxilice pentru reac ția autocatalitică [19].
Proprietățile materialelor plastice pe bază de amidon și acid lactic comparativ cu
materialele plastice convenționale sunt prezentate în tabelul 2 .
Proprietăți (U.M.) LPDEa PPb PLAc PLAd Polimeri pe
bază de
amidon e Polimeri de
bază de
amidon f
Densitate (g/cm3) <0,920 0,910 1,25 1,21 1,33 1,12
Rezistența la
tracțiune (MPa) 10 30 53 48 26 30
Modulul de tracțiune
(GPa) 0,32 1,51 3,5 – 2,1-2,5 0,371
Alungirea la rupere
(%) 400 150 6,0 2,5 27 886
Rezistența la impact
Izod, pe epruvete
crestate (KJ/m2) Fără rupere 4 0,33 0,16 – –
Modulul de flexiune
(GPa) 0,2 1,5 – 3,8 1,7 0,18
a Valori pentru LDPE homopolimer
b Valori pentru PP homopolimer
c Valori pentru PLA tip NatureWorks 2000D, pentru termoformare și extrudere
d Valori pentru PLA tip NatureWorks 3010D, pentru formrea prin injecție
e Valori pentru Novamont Mater -Bi YIOI U, pentru formarea prin injec ție
f Valori pentru Novamont Mater -Bi ZF0 3U/A, pentru film
Tabelul 2. Comparație între proprietățile biopolimerilor și materialele plastice convenționale
(Sursa Ramani Narayan, Michigan State University )

14
II.3. Reciclarea [20]
Asemănător PET (polietilentereftalat), PLA trebuie supus procesului de uscare înainte de
procesare. Reciclarea poate avea loc fie prin reutilizare, fie prin repolimerizare. Produsele
obținute din polimeri pe bază de acid lactic sunt în totalitate compostabile . Ca și PET -ul,
materialele plastice obținute din cereale permit ob ținerea de sticle cu diferite dimensiuni și
forme. Recipienții monostrat obținuți din PLA pot fi realizate pe aceleași echipamente de
formare prin injecție utilizate pentru PET, fără a scădea productivitatea. Proprietățile de barieră
ale PLA sunt mai scăzu te decât cele ale PET -ului, acest lucru poate fi modificat prin olosirea
polipropilenei. La aproximativ 40°C se începe pierderea formelor obiectelor, dar furnizorii fac
progrese ferme privind obținerea de noi grade de polimeri derivați din acid lactic, car e să ofere
materialelor plastice derivate din petrol, stabilitatea la încălzire și astfel, găsirea unor aplicații
noi, cum ar fi ambalaje pentru băuturi foarte fierbinți, ori alimente preparate la microunde.
Utilizarea polimerilor biodegradabili în agricul tura reprezinta un domeniu de cercetare în
crestere. Cu toate că acidul polilactic este recunoscut ca fiind un bun candidat pentru materialele
plastice biodegradabile, utilizarea acestuia într -un domeniu vast de aplicații este limitată datorită
prețului de cost. O metodă eficientă de reducere a costurilor produselor finale este de a încorpora
agenți de umplutură sau fibre în biopolimeri, astfel, se reduce cantitatea de material polimeric
necesar. Utilizarea matricelor polimerice biodegradabile (polihidroxib utirat, acid polilactic)
împreuna cu fibre derivate din lemn pot avea posibile aplicatii în ambalaje și sectorul agricol
(filme mulci, folii biodegradabile, banda pentru legarea tomatelor, poturi, fertilizatori, etc.) [ 21,
22].
Materialele obtinute din resur se regenerabile (fibre de lemn) sunt total biodegradabile, au
un cost mic și au densitatea mică 23. În ultimul an, utilizarea materialelor derivate din resurse
vegetale (făină de lemn, fibre din plante, bumbac reprocesat) a înregistrat o continua creștere.
Cercetările în acest scop au ca rezultat dezvoltarea unor tehnologii eficiente pentru prelucrarea
compozitelor pe bază de resurse vegetale. Biomasa forestieră reprezintă o resursa abundentă,
reutilizabilă și cu pret mic care poate reprezenta o alternativa la resursele petroliere.
Fibrele de lemn pot fi utilizate ca umpluturi naturale, de înlocuire a fibrelor sintetice și de
sticlă în producția de compozite polimerice. Procentul de fibre de lemn este limitat datorită
compatibilitatii scazute cu polimerii hid rofobi.

15
Biodegradabilitatea materialelor polimerice a devenit o cerință. Ea reprezintă atât o
soluție cât și o provocare. Conform ASTM D6400 -99, plasticele biodegradabile sunt definite ca
materiale polimerice unde degradarea reprezintă rezultatul acțiunii naturale a microorganismelor
(exp. bacterii, fungi sau alge). Biodegradarea se realizează în două etape:
1. Depolimerizarea – este procesul care se petrece în afara organismului agentului de
biodegradare. În acest caz, reacțiile sunt abiotice, extracelulare și au ca efect creșterea suprafeței
de contact dintre microorganism și polimer.
2. Mineralizarea – este etapa în care mici fragmente oligomerice rezultate din prima
etapă sunt transportate în celulele microorganismelor fiind bioasimilate și apoi transformate în
apă, săruri și dioxid de carbon. Mineralizarea poate avea loc fie anaerob, fie aerob.
În prezent se fac studii de inducere a bio degradabilității în sistemele polimerice deoarece
prin aceasta se favorizează creșterea raportului hidrofil/hidrofob a compon entelor lanțului
polimeric, de diminuarea solubilităii în apă, de folosirea polimerilor cu lanțuri mai scurte, de
prezența defectelor în lanț, de diminuarea solubilității în apă. În schimb, modificările structurale
și morfologice ale polimerilor conduc la scăderea performanțelor – se diminuează rezistența
mecanică și chimică la condițiile de mediu.

Fig. 3. Ambalaje provenite din polimeri de origine agricolă

16
Compostul – reprezintă îngrășământul agricol rezultat în urma fermentării lente a
diferitelor resturi animale sau vegetale, amestecate cu substanțe minerale. Este o substanță
închisă la culoare, de consistența pământului și sfărâmicioasă și reprezintă un îngrășămân t
excelent pentru gradină sau pentru plantele din jurul casei. Acesta reprezintă o cale de a reutiliza
gunoiul din curte, iar dacă este făcut corespunzător el poate fi folosit în gradină sau pentru
plantele în ghiveci, înlocuind astfel îngrășămintele chimi ce.
Compostul poate fi folosit la diferite tipuri de sol. Acesta adaugă materie organică,
optimizând astfel calea prin care apa interacționează cu solul. În solurile nisipoase, compostul
acționează ca un burete și ajută la reținerea apei în sol. În soluri le argiloase, acesta adaugă
porozitate solului împoiedicând astfel întărirea sau saurarea cu apă. El introduce în sol
numeroase bacterii și ciuperci, asigurând astfel habitatul corespunzător pentru ca plantele să
trăiască. La rândul lor, bacteriile și ciup ercile sunt capabile să extragă substanțele nutritive din
sol și să le transfere plantelor.
Factorii care influen țează formarea compostului:
 apa – lipsa apei blochează activitatea microorganismelor și procesul de
descompunere, iar excesul de apă nu permite ca microorganismele să primească aer suficient.
 aerul – prin aerisirea insuficientă se înmulțesc microorganismele care preferă
umiditatea, iar din acest motiv apar mirosurile neplăcute.
 substanțele nutritive – cu cât deșeurile sunt mai variate, cu atât crește calitatea
compostului
 căldura – temperatura optimă pentru compost este de 40 – 60°C.
 gradul de mărunțire al deșeurilor – este necesară mărunțirea materialului pentru o
descompunere mai rapidă a acestuia.
Compostul reprezintă cel mai avantajos fertil izant.

17
II.4. Aplicații
Acidul polilactic a fost creat în Marea Britanie fiind folosit la împachetarea produselor
alimentare (sandvișuri), datorită formei sale stabile și transparente, poate fi folosit la crearea
plasticului (prin adăugarea unui polimer asemănător cauciucului – ABS), a cămășilor, a tăvilor
folosite în cuptoarele cu microunde, este utilizat în aplicații biomedicale (stenturi, cusături după
operație). Sub formă de fibre, poate fi folosit ca materie primă pentru produsele de igienă sau
scute ce pentru copii, se degradează în câțiva ani, este biodegradabil, poate fi folosit la
împachetare, la crearea sacilor de compost, a tacâmurilor și a paharelor biodegradabile de unică
folosință.
Este o alternativă durabilă la produsele derivate din industri a petrochimică, dar este mai
scump decât produsele de plastic rezultate din industria petrochimică, însă odată cu creșterea
producției, prețul acestuia va scădea.
În prezent, acidul polilactic poate intra în contact cu lichide fierbinți până la 110°C, se
încearcă fabricarea țesăturilor artificiale, este folosit la producerea pliculețelor de ceai.
Din acidul polilactic se pot crea electronice de unică folosință, prin producerea unor filme
biodegradabile subțiri ce pot fi utilizate ca substraturi pentru utili zarea unor dispozitive
electronice organice. Caracterizarea mecanică și electrică a acestor substraturi arată că ele
prezintă proprietăți mecanice și dielectrice bune și sunt potrivite pentru fabricarea acestora [24].
Mai mulți polimeri naturali biodegradabili și sintetici au fost investigați ca matrici pentru
ingineria țesutul ui osos. A fost intens studiată hidroxiapatita – polimer cu minerale anorganice.
O dată cu polimerii sintetici biodegradabili, au fost pe larg cercetați și poliesterii alifa tici
(PLA/PLAGA) pentru aplicațiile din ingineria țesutului osos. Acești polimeri sunt cunoscuți ca
având o steocompatibilitate bună și celulele aderat reușesc să păstreze fenotipul lor.
Obținerea de amestecuri polimerice biodegradabile constituie o direcț ie de cercetare
multidisciplinară și prioritară, se află în strânsă conexiune cu cercetări fundamentale în domeniul
termodinamicii și compatibilizării polimerilor, a biotehnologiilor, sau a ingineriei mediului.

18
Concluzii
Pentru managementul deșeurilor p rovenite din materiale plastice cea mai bună soluție o
reprezintă materialele plastice biodegradabile.
Principalele clase de polimeri biodegradabili sunt reprezentate de poliesteri, polimeri pe
baza de PLA, resurse regenerabile cum ar fi amidon, făina de l emn, etc.
Materialele biodegradabile se utilizează cu succes în agricultură, ca banda biodegradabil ă
pentru palisarea tomatelor și ca poturi biodegradabile folosite pentru transplantarea plantelor.
Polimerii biodegradabili se pot prelucra pe utilaje conventionale, prin tehnologiile de
extrudere și injectie, asemanator materialelor plastice traditionale.

19
Bibliografie

[1] D. Garlotta, „ A Literature Review of Poly(Lactic Acid)” , Journal of Polymers and the Environment , Vol. 9, Nr.
2, p. 63 – 84, 2001 .
[2] R. E. Conn, J. J. Kolstad, J. F. Borzelleca, D. S. Dixler, L. J. Filer, B. N. LaDu, M. W. Pariza, „Assessment of
polylactide (PLA) for use as a food -contact polymer” , Food Chemistry and Toxicology 33(4), p. 273 –283, 1995.
[3] C. Chuensangjun , C. Pechyen , S. Sirisansaneeyakul , „Degradation Behaviors of Different Blends of Polylactic
Acid Buried in Soil”, Energy Procedia , Vol. 34, p. 73 – 82, 2013.
[4] L.Yu, K. Deana, L. Li, „ Polymer blends and composites from renewable resources” , Progress in polyer science,
Vol. 31, p. 576 –602, 2006.
[5] M. Gurgel, A. Vieira, M.Altenhofen da Silva, L. Oliveira dos Santos, M. Mas umi Beppu , „Natural -based
plasticizers and biopolymer films: A review” , European Polymer Journal, 47, p. 254 –263, 2011.
[6] R.N.Tharanathan, „ Biodegradable films and composite coatings: past, present and future” , Trends Food Science
& Technology, Vol. 14(3 ), p. 71 –82, 2003.
[7] M. Paul, O. Cadâr, S. Cadâr , M. Chintoanu, N. Cioica , M. Feneșan, A. Bâlea , V. Pascalău, „Biopolimeri
naturali – Sursa de materie primă în realizarea ambalajelor biodegradabile, în vederea protejarii mediului”,
ProEnvironment Vol. 4, p. 139 – 146, 2011.
[8] Nabar Y., R. Narayan, „ Process ingineering principles of production of foam sheets”, Chemical Engineering
Dept., Michigan State University, p. 1 – 11, 2006.
[9] Radley J.A ., „Examination and Analysis of Starch and Starch Product s Applied Science Publishers Ltd: London
1976” , Food chemistry, Vol 2, p. 239 – 240, 1977
[10] Nenițescu, C.D., „Chimie organică ”, Vol. I, Editura Didactică și pedagogică, București 1980, cap. III, p. 101 –
127.
[11] M. Avram, „ Chimie organică ”, Ed. Academie i Republicii Socialiste România, București, 1983, cap. 30, p. 311
– 329.
[12] T. Ghaffar, M. Irshad, Z. Anwar, T. Aqil, Z. Zulifqar, A.Tariq, M. Kamran, N. Ehsan, S. Mehmood „Recent
trends in lactic acid biotechnology: A brief review on production to purif ication” , Journal of Radiation Research
and Applied Sciences, vol. 7 p. 222 -229, 2014 .
[13] E.M. Filachione, C.H . Fisher , Ind. Eng. Chem. 36, p. 223, 1944 .
[14] D.R. Witzke, R. Narayan, J.J. Kolstad, Macromolecules 30, p. 7075, 1997 .
[15] Carothers W., Dorough G., Van Natta F., J. Am. Chem. Soc. 54, p. 761, 1932 .
[16] Pat. US5470944, 1995 .
[17] K. Hiltunen, Acta Polytech. Scând. Che. Technol. Ser. 254, p. 1, 1997 .
[18] N. Whiteman, P. DeLassus, J. Gunderson, International Conference on polyolefins, Houston Texas USA,
February 24 -27, 2002.
[19] X. Zang, U. P. Wyss, Rev. Macromol. Chem. Phys. C33 (1), p. 81, 1993 .
[20] A. Ioan, V. Avădănei , Soluții de reciclare a deșeurilor municipale colectate selectiv – compostarea deșeurilor
menajere , Simpozionul Impactul Acquis -ului comunitar asupra echipamentelor și tehnologiilor de mediu, 2008

20

[21] M. Râp a, E. Grosu, F. Petrescu, A. Scheau, C. St anescu , Polymeric biodegradable matrix with natural
reinforcement , Workshop "Innovation and Evolution by R& D – SMEs Strategic Partnership", Bucharest, poster, 10 –
12 Sept. 2009.
[22] M. Râp a, E. Grosu, A. Scheau, C. St anescu , Forest Resource Sustainability through Biobased Composite
Development , XXXIth National Chemistry Conference, Oltchim, poster, 6 -8 Octomber, 2010.
[23] A. K. Montanty, M. Misra, L. T. Drzal, “Sustainable Bio -Composites from renewable resources: Opportunities
and challenges in the green materials world” , J. Polym. Environ., 10, 19-26, 2002 .
[24] G. Mattana , D. Briand , A. Marette , A. Vásquez Quintero , N. F. de Rooij , „Polylactic acid as a biodegradable
material for all -solution -processed organic electronic devices”, Organic Electronics, Vol. 17, p. 77 – 86, 2015.