2017年1月，荷兰埃因霍温理工大学的学生推出了世界上第一辆几乎完全由生物基材料制造的汽车。
这款名为“莉娜”的四座电动汽车仅重661磅。底盘和车身是由聚乳酸(PLA)制成的蜂窝核心，聚乳酸是一种从甜菜中提取的生物塑料，夹在亚麻基复合材料薄片之间。该结构具有与玻璃纤维相似的强度重量比。
“只有生物的材料才才有于车轮和悬架系统，”在项目上工作之一的学生之一，Yanic Van Riel说。
“汽车制造商选择轻量化的材料，如铝或碳纤维，以制造更轻、更高效的汽车，”他补充道。“然而，加工这些材料所需的能量是它们所替代的钢材的5到6倍。”
Lina由两个直流电机和三个锂离子电池组供电。它具有50英里/小时的顶级速度，最大范围为62英里。
为了应对汽车共享趋势，近场通信（NFC）技术已被纳入LINA。司机使用智能手机或带有NFC芯片的卡进入汽车。该车将通过其唯一的识别代码识别用户，并激活其个人用户设置，例如播放列表，常见的目的地或电话联系人。
虽然LINA从大规模生产中长途悠久，但它仍然证明了过去十年的生物塑料多远。新配方正在扩展除包装和一次性饮料杯之外的生物塑料的应用，以及汽车组件，消费品，电子甚至医疗设备等产品。
事实上，市场研究公司对这些环保材料的前景感到眼花缭乱。Markets and Markets预计，在未来几年，全球生物塑料和生物聚合物的销售额将以每年12%的累积速度增长，从2015年的26.6亿美元增长到2021年的50多亿美元。弗里多尼亚集团预测，从2016年到2024年，生物塑料市场将以每年约20%的累积速度增长。Technavio预测，到2020年，销售额将以每年超过29%的累积速度增长。
虽然生物塑料可以减少天然气和石油的消耗，但它们的成本通常高于它们所替代的石油产品。相反，消费者需求才是这种乐观预测背后的推动力。例如，2015年的一项调查显示，84%的全球消费者表示，他们会在任何可能的情况下寻找负责任的产品，90%的消费者希望企业解决环境问题。
定义条款
在过去的十年中，各种所谓的“环保”或“绿色”塑料被引入，围绕它们的术语可能会令人困惑。有生物塑料、生物可降解塑料和生物复合材料，但它们不一定相同。所有这些材料都贴上了“绿色”标签，还有可回收塑料，甚至是高强度工程塑料，因为它们可以替代金属部件。
生物塑料主要来自可再生植物材料。例如，PLA是衍生自乳酸的可生物降解的聚合物。它由100％的可再生资源制成，例如玉米，甜菜，小麦或其他富含淀粉的作物。生物塑料可以与石油基聚合物或填料如玻璃纤维混合。生物塑料可能或可能不是可回收的或可生物降解的。
通过天然存在的微生物可以将可生物降解的塑料分解为其构成化合物。可生物降解的塑料可以由植物基或基于石油的来源制成。
爱荷华州立大学农业和生物系统工程教授、生物塑料和生物复合材料中心主任David Grewell博士说:“当人们想到生物塑料时，他们倾向于使用生物可降解材料，如PLA或PHA[聚羟基烷烃酸]或PBS[聚琥珀酸丁二烯]。”“但是还有很多生物塑料是不能被生物降解的，比如Braskem生产的聚乙烯，或者部分生物基的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，可口可乐公司用在瓶子上。这些材料是石油基塑料的一对一的替代品。它们的性能与传统的聚乙烯或PET没有任何不同。就生物塑料而言，这些材料代表了一个更大的市场。”
此外还有生物复合材料:以石油为基础的塑料或用来自可再生植物资源(如亚麻、大麻、红麻或剑麻)的纤维增强的生物塑料，而不是玻璃纤维或碳纤维。例如，福特汽车公司(Ford Motor Co.)正与Jose Cuervo合作，研究如何利用龙舌兰纤维(龙舌兰酒生产的副产品)制造用于汽车的生物复合材料。福特正在测试这种纤维增强塑料用于汽车内部和外部部件，如线束、暖通空调和储物箱。
“天然纤维具有独特的热机械性能，”Grewell解释说。“玻璃纤维可能比一些天然纤维更坚固。然而，由于天然纤维有一定的柔韧性，它们在经过挤压机或模具时往往能更好地保持长度。而且，它们比玻璃纤维轻得多，所以也有节省重量的潜力。”
新材料
自从这些材料的主要用途是一次性叉子和勺子的日子以来，生物塑料已经走过了很长的一段路。近年来，新配方已被引入，可满足某些苛刻的应用要求。
例如，台湾塑料供应商Supla Material Technology Co.Ltd。开发了一个PLA，已被优化用于消费电子产品，如手机，笔记本电脑和游戏机。合同制造商Kuender有限公司使用该材料生产用于平板电脑的塑料外壳。白色的颜色与高光泽饰面，塑料提供高尺寸稳定性，这允许在成型过程中进行紧密的公差。还配制成抵抗撞击，划痕和热量。后一种特征是一个关键的发展：过去，缺乏耐热性限制了消费电子生物塑料的适用性。
杜邦公司推出了一系列用于汽车和其他用途的生物塑料。
Hytrel RS热塑性弹性体是橡胶和刚性塑料之间的桥梁。Hytrel RS使用Cerenol，一种从玉米中提取的可再生多元醇，提供了杜邦标准Hytrel材料的所有性能特征，但含有20%至60%的可再生材料。Hytrel RS很容易用传统的热塑性方法加工，包括注射成型、吹塑成型、压延、旋转成型、挤压和熔铸。应用范围包括用于汽车和工业用途的软管和管道，用于等速接头的靴，气囊门和能量阻尼器。
Zytel RS可再生采购尼龙树脂是基于Zytel PA1010和PA610等级，这是专为高强度，耐热，耐化学性，和整体耐久性。Zytel RS级的可再生生物聚合物含量来自从蓖麻油中提取的癸二酸，蓖麻油是一种非食物的植物源。一个广泛的等级是可用的，可更新的内容从20%到100%。振动控制、流体管理和密封产品的制造商Hutchinson SA正在使用Zytel RS为柴油动力汽车和卡车制造燃油管。
索罗纳EP聚苯二甲烷对苯二甲酸酯，一种热塑性聚合物，由20至37％的重量组成。其强度和成型特性使其在汽车到石油和天然气中的汽车中PBT（聚丁二醇酯）的自然替代品。Sorona EP提供良好的尺寸稳定性和整理品质，适用于汽车部件，家具，手机外壳和消费产品等应用。DTR医疗单用手术器械的制造商，已经指定了宫颈旋转活检冲头的六个部件的SORONA EP。
组装方法
可以用大多数常规技术处理生物塑料，包括挤出，注塑，吹塑和压缩成型。它们可以被吹进薄膜并纺成纺织品和非织造织物的纤维。它们甚至可以与3D打印机一起使用。
许多用于连接石油基塑料的组装技术，如超声波焊接和振动焊接，也可以连接生物塑料，尽管找到正确的设置需要一些实验。
“PLA焊缝很好，超声波，”格鲁尔说。“与一些传统的塑料相比，我们使用的一些众巨大的幅度相对较低。PLA不需要大量的能量。它不需要大量幅度。它相对容易地走在一起。“
在Grewell的爱荷华州立实验室进行的测试中，PLA薄膜的超声波焊接产生了相对高强度的样品。然而，尽管PLA的超声焊接可以在快速的循环时间内完成，Grewell和他的研究团队发现该过程对参数的敏感性较低。
Dukane Corp.的高级应用工程师Kenneth Holt表示，PLA不需要大量的能量来焊接。使用20千赫兹焊机，大约32微米的幅度通常足以完成工作。与ABS或苯乙烯丙烯腈相当。
“然而，需要稍微略低，因为PLA比其他塑料更容易流动，”他说。
霍尔特还警告说，由于PLA和其他生物塑料往往是亲水性的——它们会吸收水分——在高湿度的环境中，焊接过程可能会受到不利影响。
与基于石油的塑料一样，向生物塑料添加填料意味着将需要更多的时间，更多的能量和更压力来加入超声波的零件。太多的填充物可能会对焊接强度产生不利影响，因为它将损害塑料在焊接界面处的混合。
振动焊接、旋转焊接和激光焊接都可以用生物塑料完成。热板焊接可以用淀粉基塑料完成，比如聚乳酸，但对植物蛋白基塑料效果不太好。
螺纹紧固件也可用于组装生物塑料。然而，工程师需要设计老板并指定紧固件以适应特定材料的独特性质。
“PLA可能很脆，所以当你进入带压力集中点的机械紧固件时，这可能是一个问题的时候，”Grewell说。“也有蠕变也有问题，因此机械紧固件会随着时间的推移而变化。我们没有针对PLA调查螺纹紧固件，但我将是用它们的利用。“
粘合剂粘合是另一种选择。配制到粘合特异性石油基塑料的粘合剂应与设计为替换的生物塑料同样良好。对于其他生物塑料，粘合剂粘合的有效性将是材料表面能的函数。幸运的是，由于它们相对高的极性，生物塑料 - 特别是PLA和PHB（多羟基巴丁酸） - 呼吸良好的润湿性，因此它们通常具有粘合剂。（相同的性质也意味着生物塑料与喷墨，焊盘印刷和其他标记过程相容。）
对生物塑料也可以进行快速和生活铰链。
