В США множество соевых бобов и кукурузы, поэтому существуют большие возможности для применения побочных продуктов обработки этих растений.

Наиболее часто используемым побочным продуктом переработки соевых бобов является полиол, получаемый из соевого масла. Этанол является наиболее важным побочным продуктом переработки кукурузы. В своем отчете о термоотверждающихся пластмассах на основе сои за 2007 год Объединенная комиссия по сое (USB), указывает строительную отрасль, транспорт и морскую отрасль в качестве конечных рынков, которые являются наиболее многообещающими в области использования соевого масла в композитных деталях и компонентах. Далее, в отчете отмечается, что объем современного глобального рынка армированных волокном термоотверждающихся композитов составляет 770,000 тонн в год. По данным USB, если все используемые на сегодняшний день термоотверждающиеся пластмассы можно было бы заменить ингредиентами на основе сои, потенциальный рынок для полимеров на соевой основе составил бы 500,000 тонн или 100 миллионов бушелей соевых бобов. Этанол из кукурузы, в дополнение к его использованию в составе некоторых полимеров, также становится существенным источником топлива, вызывая напряженность в области глобальных поставок кукурузы.

Помимо этого применения, использование соевого масла и этанола из кукурузы в полимерах, в определенной мере, еще только зарождается. К использованию соевых бобов и кукурузы в материалах на нефтехимической основе относились весьма пренебрежительно, по мере того, как отсутствие недостатка поставок ограничивало существование этих материалов рамками научно-исследовательских и проектно-конструкторских лабораторий компаний, занимавшихся переработкой химических веществ. В конце девяностых годов, когда отсутствие способности к биологическому разложению начало вызывать значительную озабоченность, и вырос интерес к проблеме возобновляемости и истощения нефтяных ресурсов, началась коммерческая разработка для получения рентабельных полимеров на биологической основе.

Изначально разработка полимера на биологической основе была практически полностью сосредоточена на использовании в качестве сырьевого материала соевого масла и кукурузного масла, но не обязательно из-за того, что эти растения являются в химическом отношении самыми легко адаптируемыми к требованиям полимерной химии. В конце концов, компания Ashland разработала и запустила в серийное производство ENVIREZ 1807, полимер из ненасыщенного полиэфира на основе соевого масла и кукурузного этанола для использования в качестве полуфабриката для слоистых пластиков (SMC).  Испытание механических и поверхностных эксплуатационных характеристик материала и его окрашиваемости показали, что ENVIREZ сопоставим со стандартными материалами для SMC.

Разработка материала Susterra на основе PDO гликоля показывает, что данная химическая инновация, использующая биоматериалы, не ограничивается использованием масла. Компания Ashland запустила масштабную научно-исследовательскую программу в поддержку своей линии продуктов ENVIREZ, поскольку в компании осознавали, что  разработчики рецептур композитов вряд ли будут стремиться заменять давно и успешно опробованные полимеры на нефтехимической основе полимерами на биологической основе, если только эта альтернатива не предоставит им возможность простой замены. Компания Waterless Co., производитель писсуаров без спуска воды, использовала ENVIREZ 1807 при производстве писсуаров из стекловолокна, выпускаемых компанией, и произвела все необходимые испытания эксплуатационных характеристик и безопасности.

На протяжении нескольких лет большую активность на рынке и, в особенности, на рынке производства упаковки для пищевых продуктов, проявляла компания NatureWorks LLC, совместное предприятие Cargill и Teijin Ltd. NatureWorks производит термопласт с использованием собственного полилактидного полимера (PLA), который получают из растительного сахара. Производительность уже достигла почти 140,000 тонн. PLA можно подвергать термоформованию, экструзии, литьевому формованию и компрессионному формованию. На сегодняшний день материал используется, в первую очередь, для производства контейнеров для пищевых продуктов, стаканчиков и различного рода посуды благодаря оптической прозрачности полимера. Тем не менее, компания Toyota использовала материал без армирования для компрессионного формования чехлов для запасных покрышек. Значительно более важным вопросом является поведение материала при наличии армирования волокном.

Компания NEC Corp. объявила в апреле 2007 года о разработке новой биологической пластмассы, в которой сочетается использование углеволокна и полимера полимолочной кислоты на растительной основе. Сообщается, что материал проводит тепло более эффективно, чем сталь, и что его будут использовать в мобильных телефонах NEC. Поставляемые с содержанием углеволокна 10 или 30% эти композиты предоставляют свойства в области диффузии тепла, сопоставимые со свойствами нержавеющей стали или даже вдвое превосходящими их, соответственно. NEC ранее разработала полимер из полимолочной кислоты, армированный кенафовым волокном, для аналогичного мобильного телефона.

Компания Ford Motor Co была в числе самых активных исследователей полимеров на соевой основе для автомобильной отрасли. Еще со времен Генри Форда, компания искала возможности интегрировать сою во все на свете, от пенопласта для сидений до брызговиков. Наиболее ощутимым результатом этих усилий стало создание в 2003 году концепт-кара Модель U, в котором дверь в задней стенке кузова была изготовлена из полимерного композита на основе соевых бобов с армированием стекловолокном.

Компания Metabolix, которая представляет собой совместное предприятие с Archland Midlands Company, производитель биопластмассы Mirel, использует биотехнологию для выращивания полимеров внутри самих растений. Metabolix также использует бактерии E.коли для создания полимера PHA внутри клеток растения. Компания использует патентованные инструменты современной биотехнологии для использования энзимов на микробных и растительных биопредприятиях для производства обширной и разнообразной семьи полезных полимеров, которая называется Mirel (химически родственной полиэфирам). Функционирование Mirel основано на использовании возобновляемых сырьевых материалов, в конечном итоге, углекислого газа и воды, которые преобразуются за счет воздействия энергии солнца и технологии фотосинтеза. Происходит естественная деградация в широком диапазоне сред, включая почву, бытовой компост, промышленный компост, а также пресную и соленую воду. Материал обладает высокими эксплуатационными свойствами, включая прекрасную прочность и жесткость, а также устойчивость к воздействию тепла и горячих жидкостей. Материал можно использовать для литьевого формования, нанесения экструзионного покрытия, создания литой пленки, листа, экструзионно-раздувной пленки и термоформования, его можно преобразовывать в целый ряд продуктов, от футляров для косметики и губной помады до крышек одноразовых контейнеров для горячих напитков.

В последнее время Metabolix, Inc. демонстрирует просо, которое с помощью технологии многогенной экспрессии Metabolix позволило произвести значительные количества биопластмассы из PHA непосредственно в тканях листьев. Это означает, что осуществлена первая успешная экспрессия новой функциональной многогенной цепочки реакций в просе, которая показала свой биоинженерный потенциал в качестве мощного инструмента для  максимального наращивания потенциала проса для производства как биопластмасс, так и биотоплива. Это стало важным этапом для экономичного производства полимера PHA в просе, и впервые продемонстрировало важный инструмент для использования проса для добавления стоимости в качестве биоэнергетического злака.

Описанные выше разработки и прочие разработки, которые создавались в промышленности, наглядно показывают, что рынок биокомпозитов и биополимеров, хотя он и существует уже очень давно, все еще находится на ранних стадиях своего развития и роста. Тем не менее, рыночные силы, которые уже стимулировали недавний всплеск развития в области биополимеров, пришли на этот рынок надолго, и неизбежно будут внедрять использование в композитах более возобновляемых и воспроизводимых растительных продуктов.

www.polymery.ru