Nowatorskie biopochodne opakowania żywności – kompostowalne i nadające się do recyklingu
We współczesnym świecie nie sposób uciec od opakowań z tworzyw sztucznych, zwłaszcza wykorzystywanych do pakowania żywności i napojów. Ich wszechobecność wynika z tego, że tworzywa sztuczne są tanie w produkcji, lekkie, a jednocześnie charakteryzują się doskonałymi właściwościami ochronnymi, dzięki czemu zabezpieczają skutecznie produkty przeznaczone do spożycia przez ludzi. Blisko jedna trzecia tworzyw sztucznych jest wykorzystywana do produkcji opakowań, z kolei aż 85 % z nich trafia na wysypiska śmieci lub jest wyrzucane w innych miejscach. Dużym problemem jest także fakt, że większość tworzyw sztucznych powstaje z surowców kopalnych, a ich produkcja jest wysoce energochłonna. Rozwiązaniem jest kwas polimlekowy, określany skrótem PLA, czyli biopochodne i biodegradowalne tworzywo sztuczne, którego wytwarzanie jest znacznie bardziej energooszczędne. Jednym z wyzwań związanych z jego stosowaniem jest to, że nie nadaje się do recyklingu z innymi tworzywami sztucznymi, a jego biodegradacja jest możliwa wyłącznie w warunkach przemysłowych w ramach złożonego procesu. Dzięki dofinansowaniu w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia na rzecz Bioprzemysłu, czyli partnerstwa publiczno-prywatnego między Unią Europejską a podmiotami przemysłowymi, został zrealizowany projekt BIOnTop, którego zespół postanowił sprostać wyzwaniom związanym z utylizacją kwasu polimlekowego po zakończeniu eksploatacji oraz domknięciem obiegów w jego łańcuchu wartości, by zadbać o ekologię tego rozwiązania.
Konwencjonalne bariery w opakowaniach z tworzyw i tkanin
Opakowania żywności wykonane z tworzyw sztucznych to często wielowarstwowe rozwiązania obejmujące wiele materiałów, które trudno jest poddać utylizacji i skutecznemu recyklingowi. Kwas polimlekowy to z kolei biotworzywo wytwarzane ze sfermentowanych cukrów lub skrobi roślinnej. Choć jest uznawany za tworzywo biodegradowalne w związku z tym, że istnieje możliwość jego kompostowania w warunkach przemysłowych, jego rozkład może trwać wiele tygodni, a dodatkowo wymaga zużycia dużych ilości energii i wody. W związku z tym większość produktów wykonanych z tego tworzywa trafia na wysypiska śmieci, gdzie będą rozkładać się przez setki lat. Jak wyjaśnia Rafael Alonso, przedstawiciel organizacji AIMPLAS koordynującej prace w ramach projektu: „Duży odsetek tkanin wykorzystywanych w produktach, na przykład w torebkach, w które pakowane są liście herbaty, jest powlekany powłokami, które nie są pochodzenia biologicznego. Co więcej, mamy do czynienia z podobnym problemem, jak w przypadku wykonanych z wielu materiałów opakowań z tworzyw sztucznych – skład powłok odbiega od składu włókien, w związku z czym recykling organiczny staje się niezwykle trudny”.
Związki na bazie kwasu polimlekowego o atrakcyjnych właściwościach
Badacze współpracujący w ramach projektu połączyli szereg technologii, aby uzyskać właściwości oczekiwane od opakowań, a jednocześnie zapewnić możliwości utylizacji w ramach kontrolowanych scenariuszy gospodarowania odpadami, które nie były dostępne dla dotychczas wykorzystywanych materiałów. W tym celu wykorzystali surowce, dodatki i wypełniacze pochodzące ze zrównoważonych źródeł, aby opracować nowe materiały na bazie PLA, oparte w blisko 100 % na surowcach pochodzenia biologicznego. Takie rozwiązanie przyczynia się do zmniejszenia śladu węglowego i toruje drogę do opracowania nowych możliwości recyklingu i utylizacji tego rodzaju opakowań, w tym bardziej przyjaznego dla środowiska recyklingu mechanicznego i kompostowania przemysłowego, a także możliwości kompostowania przydomowego. „Zespół projektu BIOnTop opracował nowe, dostosowane do potrzeb konkretnych rozwiązań kompozyty i kopolimery biopochodne, uzyskane dzięki połączeniu kwasów dikarboksylowych z kwasem mlekowym – takie rozwiązanie stanowiło prawdziwy przełom, ponieważ umożliwiło ich skuteczną biodegradację w łagodnych warunkach. Nasi badacze poprawili także właściwości barierowe uzyskanych tacek, folii i opakowań pochodnych dzięki zastosowaniu usuwalnych powłok na bazie białek i nowatorskiej technologii pozwalającej na wykorzystanie kwasów tłuszczowych w celu zmniejszenia przepuszczalności. Dzięki temu nasze rozwiązania są w stanie konkurować z opakowaniami wyprodukowanymi z surowców kopalnych”, wyjaśnia Alonso. Z kolei nowe powłoki wykorzystywane do powlekania tkanin opracowane w ramach projektu BIOnTop umożliwiają ich ponowne wykorzystywanie bez znaczącej utraty właściwości.
Ekoprojektowanie – z myślą o ekologii od pierwszego kroku
„Strategia ekoprojektowania opracowana w ramach projektu BIOnTop umożliwia dostosowanie warunków utylizacji materiałów opakowaniowych opartych w niemal 100 % na kwasie polimlekowym pochodzenia biologicznego do konkretnych zastosowań. To z kolei znacząco zwiększa odsetek odpadów, które można poddać recyklingowi lub kompostowaniu w łagodnych warunkach”, podsumowuje Alonso. Produkty opakowaniowe opracowane w ramach projektu i rozwiązania w zakresie utylizacji zostały przetestowane i zweryfikowane dzięki prototypowym opakowaniom jedno- i wielowarstwowym. Wśród nich można wymienić torebki na herbatę nadające się do kompostowania w kompostownikach przydomowych, tacki i pokrywki na owoce nadające się do recyklingu organicznego oraz torby z surowców wtórnych. Nowatorskie polimery i produkty wykonane z kwasu polImlekowego opracowane w ramach projektu BIOnTop skutecznie sprostały wielu kluczowym wyzwaniom związanym z utylizacją PLA, torując drogę do zrównoważonej, opłacalnej i opartej na obiegu zamkniętym gospodarki tworzyw sztucznych.
Słowa kluczowe
BIOnTop, opakowania, PLA, kwas polimlekowy, biopochodne, tworzywo, tworzywa sztuczne, żywność, kompostowalne, kompostowanie, zakończenie eksploatacji
