Наиболее часто в смесях с крахмалом используют сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА) или продукты омыления ацетатных групп в этих сополимерах. Изучены также композиции крахмала с сополимером этилена и пропилена, полистиролом. Экструзией получены смеси крахмалов восковой или нативной кукурузы, а также высокоамилозного крахмала марки Hylon с сополимером этилена и винилового спирта (ЭВС, 56 % звеньев СН2СH(ОН)).

Хорошо формуются композиции крахмала с сополимером этилена, пропилена и малеинового ангидрида, а также с сополимером полистирола и малеинового ангидрида. Они обладают удовлетворительными механическими характеристиками и способны к биоразложению под действием спор грибков Penicillium fimiculogum.

В отношении улучшения сродства с неполярными полимерами типа полиэтилена и полипропилена перспективными являются эфиры крахмала и высших жирных кислот. Причем эфирные группы с длинными алкильными радикалами не только увеличивают совместимость крахмала с неполярным синтетическим компонентом, но и действуют как внутренние пластификаторы.

Однако скорость биодеградации таких композитов по сравнению со смесями "полиэтиленнемодифици-рованный крахмал" меньше.

Из смеси полиэтилена высокого давления и крахмала, модифицированного введением в его молекулы холестериновых остатков, получены раздувные пленки. По сравнению с материалами из нативного крахмала пленки более однородны и характеризуются большей прочностью. Их биодеградация в компосте проходит быстрее, очевидно, за счет разрыхления структуры крахмала крупными холестериновыми фрагментами. Наиболее известным и крупнотоннажно выпускаемым синтетическим продуктом, содержащим в качестве активного био-разлагаемого наполнителя крахмал, является материал Mater-BiTM (марки AT 05H, AF 05H, А 105Н, АВ 05Н, АВ 06Н, AF 10H).

Его промышленное производство осуществляет фирма Novamont S.p.A (Италия). Композит получают на основе смеси крахмала с поликапролактоном или ЭВС. Он высоко экономичен, подвергается вторичной переработке. Стоимость – 60 тыс. итальянских лир за 1 кг. Разлагается в почве как в аэробных, так и в анаэробных условиях без выделения вредных продуктов и твердых остатков за 60 суток. Этот материал способен также разлагаться в воде и компосте. В водной среде быстро вымывается пластификатор.

Основные способы переработки (в зависимости от марки) – экструзия (в том числе с последующим раздуванием заготовки), термоформование, литье под давлением, штамповка. Как одно из новых направлений решения проблемы пластмассовых отходов является создание второго поколения пластиков – биодеградабельных, способных разлагаться в природных условиях под действием микроорганизмов до безвредных составляющих.

В связи с этим определяются пути создания биодеградабельных полимеров:

• синтез биодеградабельных полимеров с помощью микроорганизмов (биополиэфиры, биополисахариды);
• биоразлагаемые полимеры на основе природных веществ (природные полисахариды, смеси ПЭ с крахмалом);
• получаемые методом химического синтеза (синтетические полиэфиры).

Такие исследования по получению саморазрушающихся в почве и воде полимеров ведутся в настоящее время главным образом в США, Японии, странах Европы [20].

Получены полубиодеградабельные полимеры путем последовательного вкрапления крахмала в полимерные цепочки. Этот вид полимеров может использоваться для сумок, контейнеров, почтовых упаковок, других целей. В Италии создан первый в мире полностью деградабельный пластик, изготовлен из ПЭ ткани, содержащей пустоты, которые заполнены кукурузным крахмалом (10…50 %). Пластик до окиси углерода и воды и течение полугода разлагается микроорганизмами.

В Австрии на основе крахмала разработаны материалы для производства биодеградабельпых чашек, полотенец, емкостей для яиц, кухонной посуды.

К добавкам, которые сами легко усваиваются микроорганизмами, относятся: крахмал (рисовый, пшеничный, картофельный карбоксиметил-целлюлоза, маниит, лактоза, др.) казеин, дрожжи, мочевина и другие соединения природного происхождения. С их использованием сейчас изготавливают фармацевтические капсупы, которые до сих пор получали из желатина, мешки из крахмальной пленки, которые компостируют вместе с морковной ботвой: стаканчики разового применения для прохладительных напитков, оберточные материалы для кондитерских изделий, вспомогательные детали упаковки (соединительные колечки, зажимы и пр.) со сроком разложения от 3 месяцев до 2 лет.

Американская компания JCJ создала в 1990 г. первый в мире биодеградабельный термопластик биопол. Новый полиэфир образуется путем фермента цепи Сахаров бактериями Alcaligenes eutrophus. Однако стоимость этого полимера пока что очень дорогая – 33 доллара за 1 кг.

После пуска ферментационного завода стоимость его начнет снижаться и биопол будет использоваться в производстве пленок, бутылей, упаковочных нетканых материалов. Биопол производится сбраживанием таких видов сельскохозяйственного сырья, как сахар и крахмал. Использование упаковки из биопола, можно беспрепятственно вывозить на действующие свалки, нe нарушая при этом экологический баланс. Биопол полностью разлагается, в земле под действием грибков и бактерий.

Термопластичный алифатический полиэфир (полигидроксибутилат)

Так же, как и ПП (точка плавления кристалличность и др.), перерабатывается как обычные термопласты. По мнению специалистов фирмы "JCJ" использование сахара или крахмала для производства биопола оправдано с точки зрения экономики и экологии. Прогнозы экономистов позволяют сделать вывод, что в недалеком будущем цены на сахар снизятся в связи с интенсификацией сельского хозяйства. И даже сегодня производство биопола экономически оправдано в странах, не обладающих запасами нефти для производства пластмасс.

Разработан материал, разлагающийся в воде за 45 с при температуре 25 °С. Он может найти применение для упаковывания химических добавок агротехнического назначения. Поместив упаковку с такими веществами в слегка подогретую воду, сразу получают раствор вещества. Упаковка полностью растворяется и не влияет на свойства удобрений. Аналогичный тип пластмасс получен в Японии в Токийском институте технологии. Этот биопластик синтезируется микроорганизмами и разрушается микроорганизмами, не загрязняет окружающую среду. Учитывая возросший интерес потребителей к биодеградабсльным материалам японское правительство утвердило трехлетний проект системы исследований для изучения биодеградабельных полимеров по следующим направлениям: полимерные материалы, произведенные микроорганизмами; создание технологий по утилизации биомассы; разработка технологий по молекулярному конструированию и управляемому получению новых полимерных материалов; биологический поиск и изучение микроорганизмов (аэробных и анаэробных), способных образовывать биодеградабельные полимеры.

Новые полимерные материалы должны удовлетворять требованиям специалистов по охране окружающей среды. С точки зрения рециклинга природных ресурсов биодеградабельные пластмассы будут лишь способствовать ускорению протекания углеродного цикла. Выброшенные на свалку или захороненные в почве отходы будут саморазрушаться с выделением CO2, который в конечном счете будет потребляться микроорганизмами для синтезирования новых биодеграда-бельных материалов.

Осуществление рециклинга полимерных отходов позволит высвободить полезные посевные площади от неконтролируемых свалок и улучшить экологическую обстановку региона. Однако организация многоступенчатых способов рециклирования требует больших затрат на отбор и сортировку отходов, которые могут быть значительно сокращены при маркировке пластмассовых изделий в процессе их изготовления.
Попавшие в отходы маркированные недеградабельные изделия после вторичной переработки могут быть вновь использованы для изготовления новых изделий, что даст существенную экономию средств.

Наиболее оптимальным решением проблемы предотвращения полимерных свалок является создание экологически чистых биодеградабельных пластмасс, которым, очевидно, принадлежит будущее. Наибольший прогресс в производстве новых биодеградабельных пластмасс произойдет после создания фундаментальной технологии изготовления полимерных материалов с различными свойствами, основные принципы которой разрабатываются в настоящее время крупнейшими лабораториями и фирмами различных стран.

"Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов": учебное пособие / А.С. Клинков, П.С. Беляев, М.В. Соколов – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 80 с.