Bioplasty: Slibn�, ale drah�

Polyhydroxyalkanoáty sú rodinou plastov na biologickej báze, ktoré sa zdajú ma� všetky výhody: sú z obnovite�ných zdrojov, biokompatibilné, biologicky odbúrate�né a mô�u by� vyrábané z uhlíkových zdrojov od metánu a� po odpadové vody, hoci fermentácia baktérií sa líši pod�a surovín.

Dôle�ité je, �e na rozdiel od vä�šiny plastov, biologických alebo iných, sa niektoré PHA rozlo�ia aj v oceánoch - �o vyvoláva rastúce nadšenie pre ich pou�itie vzh�adom na diskusie o plastovom odpade v oceánoch.
Vlastnosti týchto materiálov - mô�u by� termoplastické alebo elastomérne - sú variabilné: PHA mô�u by� konštruované tak, aby sp��ali výkonové po�iadavky širokého spektra aplikácií, na ktoré sa v sú�asnosti pou�ívajú polyetylén, polypropylén, polystyrén, PET, PVC alebo termoplastický polyuretán na báze fosílnych palív.

PHA sú syntetizované mnohými mikroorganizmami v nepriaznivých podmienkach. Naj�astejším PHA, ktorý prvý krát opísal francúzsky vedec Maurice Lemoigne v roku 1925, je poly (3-hydroxybutyrát) alebo P3HB. Odvtedy sa skúmalo mnoho rôznych fermenta�ných stratégií a následných metód v snahe vytvori� ú�innú produkciu.

PHA materiál vyrobený spolo�nos�ou Biopla

Potenciál PHA nahradi� plasty na fosílnej báze je u� dlho objavený a po�iato�né úsilie o komercializáciu týchto materiálov sa datuje do osemdesiatych rokov minulého storo�ia. Problém, aký býva �asto v prípade plastov na biologickej báze, je cena výroby. PHA stále bojujú, aby konkurovali hromadnej výrobe petrochemických plastov.

Ako povedal konzultant biopolymérov Jan Ravenstijn minulý rok v prezentácii na PHA konferencii, trhová cena PHA má tendenciu by� tri a� štyrikrát vyššia ako cena produktov, ktoré majú nahradi�. Jednoduchý fakt, �e PHA sú obnovite�ne získavané a biologicky odbúrate�né, nevytvára prirodzený dopyt a "nemô�ete ignorova� zákon o  marketingu polymérov," povedal Ravenstijn.

"V�dy, cena a kvalita prichádzajú a� na prvom mieste a len vtedy, ke� PHA splní po�iadavky na cenu/kvalitu, budú zákazníci ochotní ich kúpi�. A� potom sa skuto�nos�, �e sú biologicky odbúrate�né stane silným a dostato�ným argumentom predaja," povedal.

Spracovate�nos� a komercializácia
Okrem toho Ravenstijn spomenul aj nieko�ko �alších otázok, ktoré musia PHA materiály rieši�. Napríklad PHA majú všeobecne nízku hustotu nukleácie a preto pomalú rýchlos� kryštalizácie, �o ich robí menej vhodnými na vstrekovanie, preto�e to vedie k dlhým výrobným cyklom.

Ravenstijn �alej poznamenal, �e pod�a jeho skúseností trvá viac ako 20 rokov a vyše 1 miliardu dolárov vstupných investícií, aby sa nový polymér stal komer�ným úspechom. Po�núc od nuly s novým polymérom a prechádzajúcimi vývojovými štádiami je prijatie zákazníkov a výroba v priemyselnom meradle jednou z naj�a�ších vecí, ktoré treba urobi�, povedal.

Priadza spriadaná z PHA vyrobená Mango Materials.

Potreba aliancií
Práve teraz sa trh PHA ako taký za�al postupne formova� v�aka snahám hrá�ov na tomto trhu. S cie�om zní�i� výrobné náklady ve�ké investície smerujú do vývoja ú�inných bakteriálnych kme�ov, procesov fermentácie a regenerácie.

Zatia� boli  úspechy zaznamenané v laboratóriách a pilotnom meradle, krok smerom k industrializácii a komercializácii je na�alej �a�ký. Významnými výnimkami sú talianska spolo�nos� Bio-on SpA z Bologne, Danimer Scientific, so sídlom v Bainbridge v Georgia (USA), a spolo�nosti Newlight Technologies v Irvine v Kalifornii. Pod�a spoluzakladate�a a generálneho riadite�a spolo�nosti Newlight Technologies Marka Herrema strávila ich firma 10 rokov snahou zní�i� výrobné náklady. Spolo�nos� vyvinula vlastný biokatalyzátor na konverziu ovzdušia a skleníkových plynov, ako je metán a oxid uhli�itý, do plastov na báze PHA. Prelom prišiel, ke� spolo�nos� zistila, �e ovládaním katalyzácie sa dá dosiahnu� 500% nárast výkonnosti v porovnaní s predchádzajúcim obdobím.

Po prvýkrát tu bol proces, ktorý by mohol konkurova� cenou, výkonnos�ou a udr�ate�nos�ou ropným komoditným plastom.  Spolo�nos� Newlight Technologies za�ala partnerstvo s majite�mi zna�iek - Ikea  a Body Shop - s cie�om urýchli� rast trhu, stratégia, ktorú prijali aj �alší výrobcovia PHA, povedal Ravenstijn.

"Vytváranie silných aliancií v hodnotovom re�azci je jediný spôsob, ako uvies� novú rodinu polymérov na trh," zdôraznil.

Získanie stability
PHA sa mô�u pochváli� širokou škálou polymérov, ktoré mô�u by� všetky kopolymerizované a blendované, �o znamená, �e dizajnový priestor tejto materiálovej triedy je ve�mi ve�ký.

Holandský PHARIO projekt s Pezy Group na produkciu PHA púzdra na vizitky

PHA pomaly za�ínajú prenika� do rôznych oblastí, medzi ktoré patria obaly, lekárske a po�ahovacie materiály, polymérne fólie, textilné a farmaceutické výrobky, ako aj výrobky s vysokým objemom nízkej hodnoty, ako sú kompostové sá�ky.

Znalosti v priemysloch v ktorých je potrebná kompaundácia a spracovanie PHA materiálov sú aj na�alej ve�mi obmedzené. Autori Cambridge Consultants „white papers“ potvrdzujú komentáre Jana Ravenstijna o �a�kostiach pri spracovávaní týchto materiálov a píšu, �e vývoj zlo�itého procesu, ktorý je potrebný pre výrobu s PHA, obmedzuje sú�asné outsourcingy na kontraktovanie výrobcov, ktorí u� vyvinuli proces výroby PHA.

Napriek tomu, ako uvádzajú Cambridge Consultants, PHA sú materiály, ktoré mô�u stá� za vynalo�enie extra úsilia.