बायोप्लास्टिक, स्टार्च आधारित

परिचय

स्टार्च-आधारित बायोप्लास्टिक्स प्लास्टिक सामग्रियों का एक व्यापक परिवार है जो पूर्णतः या आंशिक रूप से स्टार्च से प्राप्त होता है, जो मक्का, आलू, कसावा, गेहूं, चावल और अन्य स्टार्च-समृद्ध बायोमास जैसी फसलों से प्राप्त एक नवीकरणीय पॉलीसैकेराइड है। प्लास्टिक इंजीनियरिंग में, स्टार्च का उपयोग या तो प्लास्टिसाइजेशन और थर्मल प्रोसेसिंग के बाद थर्मोप्लास्टिक स्टार्च (TPS) के रूप में किया जाता है, या अन्य बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर्स के साथ कंपोजिट में प्रमुख मिश्रण घटक के रूप में प्रोसेसेबिलिटी, ताकत और अंतिम-उपयोग प्रदर्शन को सुधारने के लिए किया जाता है।

उनकी अपील नवीकरणीयता, कम कच्चा माल लागत, बायोडिग्रेडेबिलिटी क्षमता और एक्सट्रूजन, इंजेक्शन मोल्डिंग, थर्मोफॉर्मिंग और फिल्म रूपांतरण जैसी पारंपरिक प्लास्टिक मशीनरी के साथ संगतता के दुर्लभ संयोजन में निहित है। साथ ही, स्टार्च-आधारित प्रणालियां नमी संवेदनशीलता, सीमित गर्मी प्रतिरोध और संपत्ति परिवर्तनशीलता से तकनीकी रूप से बाधित रहती हैं, यही कारण है कि अधिकांश व्यावसायिक उत्पाद शुद्ध स्टार्च नहीं बल्कि इंजीनियर्ड मिश्रण और भरे हुए फॉर्मूलेशन होते हैं।

स्टार्च-आधारित बायोप्लास्टिक्स में रुचि एकल-उपयोग प्लास्टिक पर नियामक दबाव, कंपोस्टेबल पैकेजिंग की मांग और कम-कार्बन फीडस्टॉक की खोज के साथ बढ़ी है। उनका विकास अब पैकेजिंग फिल्मों, बैग, कृषि मल्च फिल्मों, लूज-फिल फोम, डिस्पोजेबल सर्विसवेयर और विशेष बायोमेडिकल या सक्रिय-पैकेजिंग सामग्रियों तक फैला हुआ है, जिसमें क्रॉसलिंकिंग, रिएक्टिव ब्लेंडिंग, नैनोफिलर्स और एंटीमाइक्रोबियल फॉर्मूलेशन में निरंतर नवाचार हो रहा है।

इतिहास और विकास

स्टार्च मनुष्यों को ज्ञात सबसे पुराने औद्योगिक बायोपॉलिमर्स में से एक है, लेकिन इसका आधुनिक प्लास्टिक सामग्री में परिवर्तन प्लास्टिसाइजेशन अवधारणाओं और पॉलिमर-प्रोसेसिंग उपकरणों के विकास के बाद ही उभरा। प्रारंभिक स्टार्च प्लास्टिक भंगुरता और पानी के अवशोषण से सीमित थे, लेकिन बाद के कार्य ने दिखाया कि स्टार्च ग्रैन्यूल्स को ग्लिसरॉल या सोर्बिटोल जैसे प्लास्टिसाइजर्स की उपस्थिति में गर्मी और पानी द्वारा बाधित किया जा सकता है, जिससे TPS के रूप में जाना जाने वाला मोल्डेबल सामग्री उत्पन्न होती है।

व्यावसायिक रूप से प्रासंगिक स्टार्च प्लास्टिक तब उन्नत हुए जब स्टार्च को अन्य कंपोस्टेबल पॉलिमर्स, विशेष रूप से एलिफैटिक पॉलिएस्टर्स के साथ मिश्रित किया गया, ताकि लागत में कमी को बेहतर प्रोसेसेबिलिटी और उपयोग प्रदर्शन के साथ जोड़ा जा सके। इसने स्टार्च को प्रयोगशाला जिज्ञासा से पैकेजिंग और कृषि अनुप्रयोगों में एक व्यावहारिक "ब्लेंड घटक" में स्थानांतरित कर दिया।

हाल के अनुसंधान ने निम्नलिखित पर ध्यान केंद्रित किया है:

• रिएक्टिव स्टार्च डेरिवेटिव्स, जैसे डायएल्डिहाइड स्टार्च, मजबूत नेटवर्क निर्माण और स्व-उपचार व्यवहार के लिए।
• सक्रिय पैकेजिंग, जहां स्टार्च फिल्में प्राकृतिक एंटीमाइक्रोबियल्स या एंटीऑक्सीडेंट्स ले जाती हैं।
• प्राकृतिक-फाइबर और खनिज कंपोजिट, जो कठोरता, आयामी स्थिरता और थर्मल प्रदर्शन में सुधार करते हैं।
• अपशिष्ट-व्युत्पन्न स्टार्च स्ट्रीम्स, खाद्य प्रसंस्करण से अवशेषों सहित, फीडस्टॉक प्रतिस्पर्धा को कम करने और परिपत्रता में सुधार करने के लिए।

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