بلاستيك PLA | سلسلة مواد لتصميم المنتجات

يتم إنتاج أكثر من 991 تيرابايت 4 تيرابايت من البلاستيك المستخدم حول العالم من مصادر هيدروكربونية غير متجددة مثل النفط الخام والغاز الطبيعي. وقد أدى ذلك إلى الضغط على الاحتياطيات الهيدروكربونية في العالم، مما يستلزم الحاجة إلى مصدر بديل للبلاستيك من مصادر متجددة. وقد أصبح بلاستيك حمض البولي لاكتيك (PLA) المصنوع من مصادر متجددة مثل قصب السكر ونشا الذرة والكسافا بديلاً رائعًا للمصنعين.

على عكس البلاستيك من المصادر الهيدروكربونية، تم تصميم بعض أنواع بلاستيك PLA ليتم تكسيرها في ظل ظروف معينة، كما هو الحال في مرافق التسميد الصناعي، للمساعدة في تقليل التلوث البلاستيكي في البيئة. ووفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة، تضاعفت النفايات البلاستيكية كل عقد من الزمن منذ عام 2000، ومن المتوقع أن يتضاعف هذا الاتجاه ثلاث مرات بحلول عام 2060 ^[1].

يتم إعادة تدوير 9% فقط من أصل 400 مليون طن من النفايات البلاستيكية المتولدة سنوياً في العالم ^[2]. وينتهي المطاف بالمواد البلاستيكية المتبقية 91% في مدافن النفايات أو في المحيطات، وهذا جزء من السبب الذي يدفع المزيد من البلدان إلى حظر المواد البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد. ينتقل بلاستيك PLA من المختبرات إلى خطوط الإنتاج. وهذا ليس مجرد رمز بيئي فحسب، بل هو أيضًا نقطة ارتكاز تكنولوجية يمكن أن تفتح سوقًا بمئات المليارات من الدولارات.

المعرفة الأساسية لجيش التحرير الشعبي الفلسطيني

تتشابه عملية الحصول على بلاستيك PLA من النباتات مع عملية الحصول على البلاستيك من المصادر الهيدروكربونية. والفرق الرئيسي هو المادة الأساسية. على سبيل المثال، في عملية إنتاج البلاستيك الصناعي من النفط الخام، يتم تقطير الخام الخام الخام في مصفاة للحصول على جزء يسمى النافتا، والذي يشكل المادة الأساسية لإنتاج البلاستيك.

في حالة البلاستيك متعدد البلاستيك (PLA)، يتم تحويل النشا المستخرج من النباتات إلى سكر، ثم يتم تخمير السكر لإنتاج حمض اللاكتيك الذي يشكل المادة الأساسية للبلاستيك الناتج. يُصنع بلاستيك PLA من مصادر متجددة في الخطوات الرئيسية التالية:

• استخلاص النشا: يستخرج صانعو PLA النشا من قصب السكر أو الذرة أو أي ركيزة نباتية أخرى من خلال الطحن الرطب (الطحن وفصل النشا عن المكونات الأخرى).
• التحلل المائي: يتم تحويل الجزيئات الكبيرة من النشا (متعدد السكريات) إلى سكريات بسيطة (سكريات أحادية) مثل الجلوكوز من خلال تفاعل يتضمن الماء والإنزيمات.
• التخمير: يتم تخمير الجلوكوز الناتج من التحلل المائي بمساعدة الكائنات الحية الدقيقة - خاصةً أنواع اللاكتوباسيلوس - لتحويل السكر إلى حمض اللاكتيك.
• تكوين اللاكتيد: يتم تحويل حمض اللاكتيك الناتج عن التخمير إلى لاكتيد، وهو ثنائي حمض اللاكتيك الدوري.
• البلمرة: ويشكل الربط المتحكم فيه لجزيئات اللاكتيد من خلال البلمرة سلاسل أطول من حمض اللاكتيك (PLA). وتتمثل نتيجة البلمرة في قطع صغيرة من بلاستيك PLA الخام التي يمكن تشكيلها في منتجات مختلفة.

جدول الخصائص الرئيسية لبلاستيك PLA

فهي تتميز بالعديد من الخصائص الفريدة التي تجعلها مرغوبة أكثر في صناعة التغليف الطبي والغذائي. وقد تمت الإشادة باستدامة البلاستيك الحيوي وسهولة معالجته في الصناعة التحويلية. فيما يلي الخصائص الرئيسية التي تجعل من PLA بديلاً مناسبًا للبولي بيوتيلين أديبات-كو-تيريفثاليت (PBAT) والبولي بيوتيلين سكسينات (PBS).

مراحل التصنيع الثلاث

منذ اكتشاف الكيميائي والاس كاروثرز في شركة دوبونت (DuPont) لجزيئات البلاستيك عالية الوزن الجزيئي في عام 1932، وجدت هذه التقنية طريقها تدريجيًا إلى التطبيقات الصناعية، خاصة مع مطلع القرن الحادي والعشرين ^[3]. وقد كانت بعض الشركات والصناعات في طليعة الشركات والصناعات التي تستخدم بلاستيك PLA في التصنيع. وبينما بدأت حالة الاستخدام بتطبيقات بسيطة مثل التغليف، فقد تطورت إلى استخدامات أكثر تقنية مثل الغرسات الطبية والسيارات. فيما يلي جدول زمني لمراحل التصنيع الثلاث التي مر بها بلاستيك PLA.

2002: أول خط إنتاج لشركة NatureWorks بسعة 70,000 طن

بدأت شركة NatureWorks أبحاثها حول كيفية تسخير جزيئات ثاني أكسيد الكربون المخزنة في النباتات لصنع منتجات بلاستيكية صديقة للبيئة. وأدت أبحاثهم إلى ابتكار إنجيو، وهو بوليمر حيوي من البوليمر الحيوي PLA الذي تم استخدامه في نهاية المطاف في صناعة منتجات تغليف المواد الغذائية في الغالب. كما تم استخدامه أيضًا في صناعة أدوات تقديم الطعام (الملعقة والصحن والشوكة) والمنسوجات وطلاءات التغليف والطباعة ثلاثية الأبعاد.

يقع مقر شركة NatureWorks في الولايات المتحدة الأمريكية وقامت ببناء أول مصنع عالمي لإنتاج البلاستيك متعدد البلاستيك على نطاق صناعي، والذي بدأ تشغيله في عام 2002 بطاقة إنتاجية تبلغ 70,000 طن متري. ضاعفت الشركة طاقتها الإنتاجية في عام 2015. وفي عام 2023، أعلنت شركة NatureWorks أنها أحرزت تقدمًا كبيرًا في بناء منشأة لتصنيع البلاستيك المصنوع من البلاستيك متعدد الحلقات في مقاطعة ناخون ساوان بتايلاند ^[4]. ومن المتوقع أن تبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية للمنشأة 75,000 طن من البوليمر الحيوي إنجيو.

وقد ألهم نجاح NatureWorks خط إنتاج بلاستيك PLA مماثل بسعة 5,000 طن في الصين من قبل شركة هيسون. وأضافت الشركة خطًا بسعة 10,000 طن إلى المصنع في عام 2017. وفي العام التالي، قامت شركة Hengtian ببناء عدة خطوط لتحويل اللاكتيد إلى ألياف PLA بسعة 10,000 طن. كما قامت شركة COFCO أيضًا بتركيب مصنع بلاستيك PLA بسعة 10,000 طن في الصين في العام نفسه.

2016: مسامير العظام المصنوعة من مادة PLA الطبية من أربورغ

وفي نهاية المطاف، وجد بلاستيك PLA تطبيقات صناعية جديدة وأكثر تعقيدًا، بعد الاختراقات التي تحققت في مجال القولبة بالحقن الدقيق والطباعة ثلاثية الأبعاد. ومن خلال عملية التشكيل الحر للبلاستيك (APF) من Arburg، تم إنشاء مسامير عظمية من بلاستيك PLA من الدرجة الطبية باستخدام حبيبات PLA المتاحة تجاريًا.

إن APF هي طريقة إنتاج مضافة تسمح بالاستخدام المباشر لحبيبات PLA دون إضافة خطوة إنشاء الخيوط التي قد تغير خصائص المادة ^[5]. تقوم عملية التصنيع بنفث قطرات من البلاستيك المنصهر، طبقة تلو الأخرى، لتشكيل هيكل ثلاثي الأبعاد.

كان من المرغوب فيه استخدام مسامير وزرعات العظام المصنوعة من البلاستيك PLA من الدرجة الطبية من أربورغ لأنها تقلل من الحاجة إلى إجراء عملية متابعة لإزالة المواد. بل إنها تتحلل بمرور الوقت ويمتصها الجسم، على عكس الغرسات المعدنية.

2024: الأجزاء الداخلية المقاومة للحرارة من البلاستيك PLA للسيارات

وبحلول عام 2024، تم اعتماد PLA المقاوم للحرارة على نطاق واسع في إنشاء الأجزاء الداخلية للسيارات, التي تتصدرها شركة مرسيدس-بنز في الإنتاج الضخم. وعلى الرغم من أن بلاستيك PLA القياسي يتميز بدرجة حرارة انحراف حراري منخفضة نسبياً (حوالي 55 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية [131-140 درجة فهرنهايت]، إلا أنه يتم تعديله بإضافات تحسن من مقاومته للحرارة وتجعله مناسباً للأجزاء الداخلية، مثل اللمسات الزخرفية وقطع الزينة.

وصل النضج التكنولوجي للبلاستيك PLA إلى المستوى 8 في مجالات مختلفة. عند مستوى الجاهزية التكنولوجية 8 (TRL 8)، تُظهر التكنولوجيا الأداء الوظيفي الكامل والموثوقية والامتثال للوائح المطلوبة. إن الاستخدام الواسع النطاق لـ PLA في الطباعة ثلاثية الأبعاد وأجزاء الاستخدام النهائي في العديد من القطاعات يؤكد صحة حالة TRL 8 - وربما وصلت إلى TRL 9 في بعض المجالات.

مقارنة PLA مع PLA مع PBAT و PBS

يُعدّ كل من بلاستيك PLA وبولي بيوتيلين أديباتي-كو-تيريفثاليت (PBAT) وبولي بيوتيلين سكسينات (PBS) من أشكال البلاستيك القابل للتحلل الحيوي. وبالتالي، يمكن أن يكون اعتمادها على نطاق واسع مفيدًا في مكافحة التلوث البلاستيكي في البيئة. وعلى الرغم من إمكانية تصنيعها جميعًا من مصادر مستدامة، إلا أن خصائصها تختلف.

PBAT عبارة عن بوليستر لدن بالحرارة مكون من وحدات متكررة من حمض التيريفثاليك وحمض الأديبيك و1,4-بيوتانيديول. وتضفي تركيبته المركبة المختلفة خصائص فريدة من نوعها عليه. يتم تصنيعه من مزيج من حمض الأديبيك وحمض التيريفثاليك وبوتيلين جلايكول، وهو معروف بشكل خاص بمرونته واستطالته العالية عند الكسر. ويستخدم في الغالب في تغليف المواد الغذائية.

يتم تصنيع PBS من حمض السكسينيك و1,4-بيوتانيديول. وبالإضافة إلى كونه قابل للتحلل الحيوي، فهو مقاوم للغاية للحرارة ومتوافق مع البوليمرات الأخرى القابلة للتحلل الحيوي. وترتبط خصائصه ارتباطًا وثيقًا بما يمكن الحصول عليه مع البولي بروبيلين متساوي التباين والبولي إيثيلين عالي الكثافة، مما يجعله خيارًا رائعًا للتطبيقات الواسعة.

مقارنة بين خواص كل من PLA و PBAT و PBS

بلاستيك PLA وPPAT وPBS كارهة للماء بطبيعتها بسبب وجود مجموعات الميثيل (CH3). وبعبارة بسيطة، تتميز هذه المواد البلاستيكية المتجددة بخصائص امتصاص معتدلة للماء والفتل مقارنةً بالبولي إيثيلين تترافتالات (PET). تجعل هذه الخاصية من البلاستيك المتجدد خياراً أفضل للملابس الرياضية مقارنةً بالبولي إيثيلين تيترافتالات.

التطبيقات الشائعة لبلاستيك PLA

منذ عقدين إلى ثلاثة عقود، كانت تكلفة صنع رطل من البلاستيك PLA حوالي $200، وهو ما كان يمثل انتكاسة كبيرة في طريق التصنيع. بمساعدة التقنيات المبتكرة، يمكنك الحصول على رطل اليوم بأقل من $2. ومع تجاوز قيود التكلفة الآن، فُتح الباب أمام اعتماده على نطاق واسع في مختلف الصناعات. واليوم، فإن أكثر المصنعين الذين تبنوا جيش التحرير الشعبي الصيني هم

• الطباعة ثلاثية الأبعاد الداخلية للأجزاء
• الغرسات الطبية
• الموضة والأزياء
• تعبئة وتغليف الأطعمة والمشروبات

استخدام بلاستيك PLA في الطباعة ثلاثية الأبعاد

عندما يتعلق الأمر بالطباعة ثلاثية الأبعاد، يُعتبر خيوط PLA خيارًا مقبولاً على نطاق واسع بسبب نقطة انصهاره المنخفضة مقارنةً بالخيوط الأخرى، مما يجعلها سهلة الاستخدام. تعمل نقطة الانصهار المنخفضة على تسريع عملية الطباعة، مما يقلل من الالتواء ومتطلبات الطاقة. وأيضًا، أثناء عملية الطباعة، يطلق خيوط PLA مادة اللاكتيد، والتي تعتبر بشكل عام أبخرة غير سامة. ولذلك، فإن استخدام خيوط PLA للطباعة ثلاثية الأبعاد آمن للاستخدام الداخلي. تشمل المزايا الأخرى لـ PLA في الطباعة ثلاثية الأبعاد ما يلي:

• تنبعث منها رائحة زكية أثناء الطباعة، على عكس الأبخرة الكريهة المنبعثة من بعض المواد.
• يمكن لحام الأجزاء المطبوعة بالمذيبات، مما يجعل تجميع الأجزاء أسهل.
• متوفر بخيارات ألوان واسعة.
• يمكن مزجه مع مواد أخرى لخلق خصائص مختلفة.
• تتميز الطباعة باستخدام بلاستيك PLA بدقة أبعاد جيدة تتطابق بشكل كبير مع البعد المقصود.

فوائد استخدام PLA للزراعة الطبية

يتمتع PLA باستقبال أفضل في المجال الطبي بسبب خصائصه المتأصلة. على سبيل المثال، يتمتع بتوافق حيوي جيد كغرسة، مما يعني أنه لا يثير ردود فعل عكسية عند زراعته في جسم الإنسان. يمكن أن يؤدي عدم التوافق الحيوي إلى حدوث التهاب وردود فعل سلبية أخرى قد تكون مميتة. وبالتالي، يتم استخدامه في الغرسات الجراحية وسقالات هندسة الأنسجة وأنظمة توصيل الأدوية.

• يقلل من خطر الإصابة بالعدوى وعمليات المتابعة لأنه يتحلل بشكل طبيعي.
• يمكن التحكم في معدل التحلل عن طريق مزج PLA مع مواد أخرى.
• يمكن التلاعب بقوة بلاستيك PLA وصلابته لصنع أنواع مختلفة من الغرسات مثل براغي العظام.

مكاسب بلاستيك PLA في عالم الموضة

تولد صناعة الأزياء حوالي 92 مليون طن من نفايات المنسوجات على مستوى العالم كل عام ^[6]. وينتهي الأمر بالجزء الأكبر من هذه النفايات في مدافن النفايات، بينما ينتهي الأمر بالباقي في المسطحات المائية. يساعد استخدام PLA على تقليل عبء المنسوجات في البيئة لأنه يتحلل بمرور الوقت. تشمل الفوائد الأخرى لاستخدام PLA في صناعة الأزياء ما يلي:

• تسمح الأقمشة المصنوعة من أقمشة PLA بتهوية الهواء، مما يحافظ على برودة وراحة مرتديها.
• يتميز بملمس ناعم ومريح على الجسم.
• توفر ألياف PLA قوة كافية للارتداء اليومي مع إمكانية التحلل الحيوي.
• يمكن لنسيج PLA الاحتفاظ بالألوان ومقاومة البهتان من الغسيل أو التجفيف في الشمس.
• خاصية مضادة للحساسية تجعلها مناسبة للأشخاص ذوي البشرة الحساسة.

تقنيات معالجة PLA

يتوافق بلاستيك PLA مع غالبية تقنيات معالجة البلاستيك المتاحة مع الحد الأدنى من التعديلات. على سبيل المثال، يمكن تشكيل بلاستيك PLA بسهولة إلى أشكال مختلفة باستخدام القولبة بالحقن. كما يمكن أيضًا صهر حبيبات بلاستيك PLA وإجبارها من خلال قالب لتشكيل أغشية وألواح. ويمكن أيضًا معالجته من خلال القولبة بالنفخ لصنع زجاجات وحاويات.

نظرًا لأن PLA يمكن أن يمتص الماء، فمن المهم دائمًا تجفيفه قبل استخدامه مع أي من تقنيات التشكيل. يمكن أن يؤدي استخدام خيوط PLA مبللة على طابعة ثلاثية الأبعاد، على سبيل المثال، إلى مشاكل في الأداء وعيوب في الطباعة. أثناء الطباعة، سيتحول الماء الذي يمتصه الفتيل إلى بخار، مما يؤدي إلى أصوات فرقعة وبثق غير متناسق أو تشطيب سطح فقاعات. في الحالات القصوى، يتمدد الفتيل بسبب البخار ويسد الفوهة، مما يؤدي إلى فشل الطباعة بالكامل. تتضمن بعض طرق تجفيف خيوط PLA ما يلي:

• التجفيف بالفرن: سخّن الفرن إلى حوالي 110 درجة فهرنهايت إلى 120 درجة فهرنهايت. ضع الفتيل فيه لمدة 4 إلى 6 ساعات. حافظ دائمًا على الفرن بدرجة حرارة أقل بكثير من درجة حرارة انصهار جيش التحرير الشعبي الصيني.
• استخدام مجفف الفتيل: اتبع التعليمات المرفقة مع المجفف
• مجففة وزيبلوك: للحصول على رطوبة أقل حدة، ضع خيوط PLA في حافظة Ziploc مع بعض العبوات المجففة واتركها لعدة ساعات
• مجفف الطعام: نظرًا لأن بلاستيك PLA هو بلاستيك مخصص للطعام، يمكنك وضعه في مجفف طعام بدرجة حرارة قابلة للتعديل وتجفيفه هناك

معلمات قولبة حقن البلاستيك PLA وتعديل المعدات

والخبر السار للمصنعين الذين يرغبون في التحول من البلاستيك الصناعي إلى بلاستيك PLA لمنتجاتهم هو أنه قد لا تكون هناك حاجة إلى تعديل كبير في الأدوات. وغالبًا ما تتضمن التعديلات الرئيسية تعديل معلمات التدفق مثل درجة الحرارة والضغط وسرعة الحقن والتبريد ووقت الدورة لاستيعاب الحساسية الحرارية للمادة.

عند الضرورة، قد تحتاج الشركة المصنعة إلى دمج إضافات للحصول على الخصائص المطلوبة. وفي حالات قليلة، قد يلزم تحسين تصميم القالب لتحسين جودة الجزء المصنّع. تشمل التحويلات الشائعة إعادة التفكير في تصميم البوابة، وتغيير سُمك الجدار، وإضافة زوايا سحب. يعد تحسين نظام التبريد أمرًا حيويًا لمنع الالتواء والانكماش.

تقنيات تعديل جيش التحرير الشعبي الصيني (PLA)

بالنسبة لبعض التطبيقات الصناعية، قد يصبح من الضروري تعديل بعض خواص جيش التحرير الشعبي الصيني. وقد ينطوي ذلك على التعديل الفيزيائي أو التعديل الكيميائي أو استخدام المواد المضافة. فيما يلي قائمة بالتقنيات المختلفة لتعديل بلاستيك PLA.

التعديل الكيميائي

هناك خيارات مختلفة هنا، لكن الاختيار يعتمد على الخاصية التي تريد الشركة المصنعة منحها للمنتج. التقنيات الشائعة هي:

• البلمرة المشتركة: مزج PLA مع بولي كابرولاكتون أو مونومرات أخرى لتحسين الخصائص مثل معدل التحلل والمرونة والاستقرار الحراري.
• تمديد السلسلة: زيادة الوزن الجزيئي عن طريق إضافة جزيئات مثل أنهيدريد المالئيك أو المركبات ذات الوظائف الإيبوكسية. وهذا يحسن من قوة الذوبان.
• التطعيم: عملية إعطاء PLA كراهية للماء أو غيرها من الخصائص المرغوبة من خلال ربط بوليمرات أو جزيئات أخرى بعموده الفقري.

التعديل المادي

ويحدث هذا التغيير غالبًا على مستوى السطح دون أن ينطوي على أي تغيير كيميائي في جزيئات PLA. كما أنها تستخدم لإعطاء الخصائص المرغوبة للمادة. على سبيل المثال، يمكن دمجه مع السليلوز أو النشا في عملية تسمى المزج لتحسين مرونته وقابليته للتحلل الحيوي. التعديلات الفيزيائية الأخرى هي:

• النواة: تعزيز التبلور بإضافة عوامل التبلور.
• التلدين: تطبيق المعالجة الحرارية على جزء PLA بعد المعالجة لتحسين التبلور.
• معالجة السطح: طلاء السطح بمركب مرغوب فيه لتعزيز قابلية البلل أو التوافق الحيوي أو الالتصاق.

الحشوات والمواد المضافة

أحد عيوب استخدام PLA هو مقاومته المنخفضة للصدمات. ويمكن تحسين ذلك بإضافة المطاط أو البوليمرات الأخرى. وبالمثل، يمكن لدمج الألياف الزجاجية والألياف الحيوية والنانو ومواد أخرى مماثلة تحسين الاستقرار الحراري والخصائص الأخرى لبلاستيك PLA.

اتجاهات الاختراقات التكنولوجية الرائدة

لعبت التقنيات الرائدة مثل الذكاء الاصطناعي دورًا مهمًا في إنتاج بلاستيك PLA. فباستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي، يمكن للمصنعين تحسين مراحل الإنتاج المختلفة ومحاكاة كيفية تأثير البوليمرات المختلفة على خصائص بلاستيك PLA بدقة. وبالتالي، يساعد الذكاء الاصطناعي على الإسراع في تطوير تصميمات جديدة لجلاستيك PLA، وتحسين كفاءة التركيبات الحالية، وجعل إنتاج بلاستيك PLA أكثر استدامة.

تساعد أتمتة أنظمة الإنتاج بمساعدة الذكاء الاصطناعي الآن الشركات المصنعة على مراقبة وتحسين عملية إنتاج جيش التحرير الشعبي الصيني في الوقت الفعلي. يمكن للأنظمة ضبط معلمات القولبة تلقائيًا مثل درجة الحرارة وضغط الحقن وسرعة التدفق وما إلى ذلك لزيادة الكفاءة وتقليل النفايات والعيوب.

سوق PLA

نما سوق بلاستيك PLA العالمي بشكل كبير في العقدين الماضيين. من المتوقع أن يستمر الاتجاه التصاعدي في المستقبل، مدفوعًا جزئيًا باللوائح البيئية للحد من التلوث البلاستيكي. واعتبارًا من عام 2023، حظرت أكثر من 130 دولة حول العالم المواد البلاستيكية أحادية الاستخدام أو فرضت قيودًا جزئية على المواد البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد، بما في ذلك الأكياس البلاستيكية والقش وحاويات الطعام وما إلى ذلك ^[7].

النطاق والنمو

تقدر شركة Mordor Intelligence أن حجم سوق بلاستيك PLA في عام 2025 يبلغ 2.59 مليون طن، ومن المتوقع أن يصل إلى 6.45 مليون طن بحلول عام 2030 بمعدل نمو سنوي تراكمي يزيد عن 20% ^[8].

قالت منظمة حمض البولي لاكتيك الحيوي الأوروبي إن حمض PLA هو أكثر أنواع البلاستيك القابل للتحلل الحيوي إنتاجًا، حيث بلغت طاقته 675.8 كيلو طن في عام 2023. بلغت قيمة سوق PLA العالمي ما لا يقل عن $1.5 مليار دولار في عام 2023، لكن MarketsandMarkets تتوقع أن يصل هذا الرقم إلى $3.3 مليار دولار بحلول عام 2028 ^[9]. تمتلك أوروبا أكبر سوق لجيش التحرير PLA، متأثرًا بالطلب المتزايد على التغليف المستدام واللوائح البيئية الصارمة.

لقد تجاوزت عملية قولبة حقن PLA مرحلة البحث والتطوير ودخلت مرحلة التطبيق على نطاق واسع، وذلك بفضل الابتكارات التي جعلت العملية الآن فعالة من حيث التكلفة. في نوفمبر 2024، أنشأت شركة Futerro أول معمل تكرير حيوي متكامل رأسيًا في أوروبا. يقع المصنع في نورماندي، وينتج ويعيد تدوير البلاستيك PLA. في العديد من البلدان، حلت عبوات PLA محل العبوات البلاستيكية المحظورة ذات الاستخدام الواحد.

التحديات والمستقبل

من بين جميع البوليمرات المختلفة القابلة للتحلل الحيوي المتاحة، يعتبر بلاستيك PLA وبلاستيك PBAT الأكثر تسويقًا نظرًا لتوافره الكبير وجدوى معالجته. تتمثل المشكلة الرئيسية التي تقف في طريق تسويق البلاستيك القابل للتحلل الحيوي في تكلفة الإنتاج.

اعتمادًا على المنطقة التي تحصل منها على جيش التحرير الشعبي الصيني، يمكن أن يختلف السعر من $2.33 للكيلوغرام (شمال شرق آسيا) إلى $2.86 للكيلوغرام (أوروبا)، وفقًا لموقع Business AnalystIQ ^[10]. وعلى الرغم من أن سعره قد انخفض بشكل كبير على مر السنين، إلا أنه لا يزال أغلى سعرًا مقارنة ببلاستيك البولي بروبلين الذي يمكن شراؤه مقابل $1.03 للكيلوغرام في شمال شرق آسيا أو $1.58 للكيلوغرام في أوروبا.

ولتعويض التكلفة وتعزيز الأداء، من المرجح أن يتم تفضيل الخلطات المخصصة من بلاستيك PLA، مثل خلط PLA و TPS أو PLA و PBAT، في المستقبل. ويشمل ذلك مزج بلاستيك PLA مع الألياف الطبيعية والبوليمرات الأخرى لإنتاج مركبات ذات خصائص أفضل لتطبيقات محددة.

لدى العديد من صانعي بلاستيك PLA خارطة طريق 2025 - 2030 التي تركز على تحسين خصائص المواد، وتعزيز كفاءة الإنتاج، وتوسيع التطبيقات. هناك بحوث متزايدة حول دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد مع القولبة بالحقن ^[11].

ويُعتقد أن الجمع بين كلتا الطريقتين في نظام إنتاج واحد سيقلل من قيود حالات الاستخدام الفردية. على سبيل المثال، يمكن أن تقلل القوالب المطبوعة ثلاثية الأبعاد من تكلفة الأدوات الأولية المرتفعة والمهل الزمنية الممتدة التي تواجه القولبة بالحقن. ومع إمكانية استخدام تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، يمكن تحقيق المزيد من الأتمتة من خلال هجين الطباعة ثلاثية الأبعاد - قولبة حقن PLA.

النصائح: تعرف على المزيد عن المواد البلاستيكية الأخرى

المراجع

[1] برنامج الأمم المتحدة للبيئة. (n.d.). التلوث البلاستيك. تم الاسترجاع في 4 أغسطس 2025، من https://www.unep.org/topics/chemicals-and-pollution-action/plastic-pollution

[2] نفايات مباشرة. (2024). إحصاءات واتجاهات النفايات البلاستيكية. https://wastedirect.co.uk/blog/plastic-waste-statistics/

[3] جاكسون، ت. (2023). أصل PLA وأهميته في الطباعة ثلاثية الأبعاد. سونلو. https://www.sunlu.com/blogs/products-knowledge/the-origin-of-pla-and-its-importance-in-3d-printing

[4] NatureWorks LLC. (2023، 18 أكتوبر/تشرين الأول). شركة ناتشرووركس تعلن عن المرحلة التالية من بناء منشأة إنجيو™ بوليمر حيوي جديد متكامل تمامًا في تايلاند [بيان صحفي]. https://www.natureworksllc.com/about-natureworks/news/press-releases/2023/2023-10-18-natureworks-announces-next-phase-of-construction-thailand

[5] Maintz, M., Tourbier, C., de Wild, M., C., Cattin, P. C., Beyer, M., Seiler, D., ... & Thieringer, F. M. (2024). غرسات خاصة بالمريض مصنوعة من البوليمرات القابلة للامتصاص الحيوي المطبوعة ثلاثية الأبعاد في نقطة الرعاية: المواد والتكنولوجيا ونطاق التطبيق الجراحي. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11031859/

[6] برنامج الأمم المتحدة للبيئة. (2023، 30 مارس/آذار). التركيز على الموضة والمنسوجات غير المستدامة في اليوم الدولي للقضاء على النفايات [بيان صحفي]. https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/unsustainable-fashion-and-textiles-focus-international-day-zero

[7] سوليناترا. (n.d.). حظر البلاستيك حول العالم. تم الاسترجاع في 4 أغسطس 2025، من https://www.solinatra.com/news/plastic-bans-around-the-world

[8] استخبارات موردور. (2023). *تحليل حجم سوق حمض البوليلاكتيك وحصته - اتجاهات النمو والتوقعات (2025-2030)*. https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/bio-polylactic-acid-pla-market

[9] MarketsandMarkets. (2023). *سوق حمض البوليلاكتيك (PLA) - توقعات عالمية حتى عام 2028*. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/polylactic-acid-pla-market-29418964.html

[10] Business AnalystIQ. (n.d.). مؤشر أسعار حمض متعدد اللبنيك (PLA). تم الاسترجاع في 4 أغسطس 2025، من https://businessanalytiq.com/procurementanalytics/index/polylactic-acid-pla-price-index/

[11] Chval, Z., Raz, K., & Silva, J. P. A. B. (2023). دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد مع القولبة بالحقن لتحسين كفاءة التصنيع. https://www.researchgate.net/publication/393700748_Integrating_3D_Printing_with_Injection_Molding_for_Improved_Manufacturing_Efficiency