Biodegradējamie iepakošanas materiāli

Kas ir biopolimēri, biodegradējamie un kompostējamie iepakošanas materiāli?

Biopolimēri  - materiāls, kas ražots no regulāri atjaunojamām izejvielām.

• Pārtikas iepakojumam pašlaik galvenokārt lieto no dabā neatjaunojamām izejvielām – naftas produktiem ražotus polimēru materiālus
• Pašlaik pieaug interese par jaunākās paaudzes – biopolimēru iepakojuma materiāliem no dabā regulāri atjaunojamām izejvielām

Biodegradējamo polimēru ideja ir ņemta no dabas  –aprites cikls: biodegradējamo materiālu pamatlikums.

Dabā lielākā daļa organisko materiālu mikroorganismu ietekmē tiek konvertēta sākuma savienojumos – CO2 un ūdens

Klimata aizsardzība – biogēnā CO2 aprites veicināšana

Biopolimērus rekomendē iedalīt  divās dažādās klasēs:

• Biopolimēri, izgatavoti no regulāri dabā atjaunojamām izejvielām

Biopolimēri ne vienmēr ir bioloģiski sadalāmi un kompostējami

• Biodegradējamie polimēri, kuriem piemīt visas Eiropas standartā
  minētās īpašības – bioloģiskā sadalīšanās un kompostēšanas iespējas

Biodegradējamie polimēri ne vienmēr ir izgatavoti no regulāri atjaunojamām izejvielām,  atbilstoši Eiropas standartam EN 13432
Daļa uz naftas bāzes izgatavotie polimēri ir sertificēti kā biodegradējami un kompostējami.

PRIEKŠROCĪBAS

• Samazinās izejvielu krājumi (nafta, akmeņogles) tradicionālo plastmasu ražošanai
• Problēmas ar izlietoto iepakojumu - kaitīgā ietekme uz apkārtējo vidi
• Tā kā tiek lēsts, ka kopumā 41% no plastmasas patēriņa izmanto iepakojumos, pie tam gandrīz puse no šī daudzuma tiek patērēta pārtikas produktu iepakojumiem, arvien lielāka uzmanība salīdzinājumā ar citiem materiāliem vērsta uz biopolimēru iepakojumu pilnveidošanu.
• Jau pats nosaukums „bioloģiskās sairšanas metodes” norāda, ka sairšanas process ir dabīgs un līdz ar to arī rezultāts ir videi draudzīgs. Sairstot neatstāj vizuāli atšķirīgus vai toksiskus atlikumus.
• Laikā, kad atkritumu poligoni aizņem arvien lielākas teritorijas, biopolimēru izmatošanas veicināšana laika gaitā ļautu atbrīvot vietu pašreizējās atkritumu izgāztuvēs.
• Pilnībā aizstājot uz naftas bāzes veidotas plastmasas ražošanu ar plastmasu, kas ražota izmantojot atjaunojamos resursus, izdotos līdzsvarot oglekļa dioksīda līmeni atmosfērā.

Eiropa 2009. gadā ir bijusi lielākais bioloģiski sairstošo polimēru patērētājs minētajā reģionā izlietojot aptuveni pusi no pasaules kopējapjoma.

Galvenie virzītājspēki ir izveidotā likumdošana, spiediens no mazumtirgotājiem, pieaugoša patērētāju interese par ilgtspējīgas plastmasas risinājumiem, neatkarība no fosilās naftas un gāzes. Procesus veicina arī zemes krājumu samazināšanās un CO2 emisijas ierobežojumi.

Biodestrukcijas būtība

Biodegradējama plastmasa – degradēšanās jeb sairšana notiek dabā sastopamu mikroorganismu (baktērijas, raugi, pelējumi, aļģes), mitruma, temperatūras ietekmē, tie pārvēršas par ūdeni, CO2 vai metānu un no jauna veidoto šūnu biomasu

Piemēri:

PE plēves komposta   kaudzē    Uz cietes bāzes izgatavotu biopolimēru destrukcijas process

www.pack-tech.org  

Biodegradējamo materiālu veidi, to raksturojums

Pašlaik tirgū ir četras galvenās biodegradējamo polimēru grupas.

Trīs no tām attiecas uz biopolimēriem no dabā regulāri atjaunojamām izejvielām:

• Pirmā grupa – uz cietes bāzes izgatavoti polimēri (ieskaitot modificētas cietes kombinācijas);
• Otrā grupa – polilaktīdi (PLA) – biopolimērs, pilnībā ražots no graudiem, ir kompostējams un biodegradējams, tā ražošanai tiek lietots ķīmiskās polimerizēšanas process,
• Trešā grupa – polihidroksialkanāti (PHA;PHV un PHB), tos ražo ģenētiski modificēti mikroorganismi no atjaunojamām izejvielām (cukurs, pārtikas atkritumi)
• Ceturtā grupa – iegūst no fosilām izejvielām, sintētiskie biodegradējamie polimēri – alifātiski-aromātiskie ko-polimēri

Biodegradējamo polimēru kopapjoms šobrīd pasaule – 1% no konvencionālo polimēru daudzuma. Ražošanā visplašāk ieviesti otrās grupas biopolimēri – PLA plēves, termoformēti trauki, pudeles u.c.

PLA – polilaktīds

Kopš 2002.g. – pēc apjoma otrais komerciāli ražotais biopolimērs (Cargill Dow) – 85% no kopapjoma

Izejvielas:

Ø      kas satur cieti : kukurūza, kvieši, rudzi, rīsi, kartupeļi:

Ø      Kukurūza – lēta izejviela ASV

Ø      kas satur saharozi, laktozi : cukurbietes, melase, cukurniedras, piena sūkalas:

Ø      Cukurbietes – orientācija uz Eiropu, iespējams, dārga izejviela

Ø      Nākotnē paredz – koksnes šķiedra un zāle, iegūst no kokmateriāliem, salmiem, pelavām u.c.

Izejvielu patēriņš:

2,5 kg graudu(ciete 72%)/kg PLA

PLA (Poly lactic acid) tiek iegūts no tādiem atjaunojamiem resursiem kā kukurūzas, kartupeļu u.c. ciete. Tas būtībā ir sintētisks polimērs, jo tāds dabā nav sastopams. PLA ietilpst kristālisko, bioloģiski sairstošu polimēru klasē, tam ir relatīvi augsts kušanas punkts un lieliskas mehāniskās īpašības; tam ir vidēja ūdens un gaisa caurlaidība, kas palielina šī polimēra lietojumu daudzveidīgu iepakojuma materiālu izgatavošanā.

Biodegradējamo materiālu piemēri iepakojumam

Biodegradējamo materiālu – PLA lietošanas virzieni: 

http://www.worldcentric.org/store/containers.htm 

http://www.treecycle.com/biodegradable.html

http://www.biodegradablestore.com/pp/corn_cups/pp_bio_09_corn_C_S.html

http://www.ecoproducts.com/Business/food_services/cups/fs_cups_compostable_cold_cups.htm

1. Trauciņi
2. Deserta trauki
3. Plēves
4. PLA glāzes (karsto, augsto dzērienu, alus)
5. Iepakojums svaigiem augļiem un dārzeņiem

 

Uz cietes bāzes ražotu biodegradējamo materiālu lietošanas virzieni

http://www.alibaba.com/catalog/10857616/Biodegradable_Bags.html

http://www.worldcentric.org/store/bags.htm

1. Bioattkritumu maisi ražoti no cietes
2. Iepirkuma maisiņi - Bio-tec  ~14 sant.maisiņš
3. Galda piederumi
4. Kompostējams maizes izstrādājumu iepakojums
5. Trauki no cukurniedru šķiedras  

Biodegradējamie polimēri Eiropas tirgū

Dānija – tirgotājs Alberts Heijn iepako augļus un dārzeņus PLA iepakojumā, tie kompostējami kopā ar organiskajiem atkritumiem

Vācijā – pirmā Natureworks PLA biodegradējamā pudele – kopš 2006.g. Korķīši izgatavoti uz cietes bāzes 

Bioplimēru lietotāji Eiropas valstīs lielveikalos:

• Beļģija: lielveikalu tīkls Delhaize, Carrefour;

2012.g. tirdzniecības tīklā obligāti jāsāk lietot tikai no biodegradējamiem materiāliem izgatavoti iepirkuma maisiņi.

• Lilebritānija (UK) lielveikalu tīkli Sainsbury´s ,Tesco, Marks & Spencer;

Iepako ap 500 produktu, novēršot aptuveni 4000 tonnas of konvencionālo plastmasu atkritumu

Patērētāji labprātāk pērk pārtiku biodegradējamā iepakojumā

• Nīderlande, lielveikalu tīkls Albert Heijn;

• Austrija, lielveikalu tīkls Spar;

• Uzņēmumi: Nestle (UK), Underberg (D)

Iepirkumu maisiņi – kā obligāta prasība ieviešanai lielveikalos vairākās ES valstīs paredzēta līdz 2011.g.

Vācijā – 2010.g. tirdzniecības tīklā obligāti jāsāk lietot tikai no biodegradējamiem materiāliem izgatavoti iepirkuma maisiņi

Francijā – 2005.g. pieņemts “biobag low”, kas paredz līdz 2010.g. visā valstī ieviest biodegradējmos iepirkumam maisiņus

Itālijā – jau tagad vispāratzīti iepirkumam maisiņi - līdz 2010.g. jāievieš visā valstī

Biodegradējamo polimēru nākotne

Paredzams, ka nākotnē biopolimēru cena samazināsies

• Sakarā ar ražošanas apjomu palielināšanos
• Sakarā ar strauju naftas produktu cenu celšanos (vidēji 20 – 30%) – pašlaik  jau PLA materiāli cenas ziņā ir līdzvērtīgi ar PET
• Šobrīd jau viens no lielākajiem biopolimēru ražotājiem NatureWorks ražo visizplatītāko biodegradējamo polimēru PLA par cenu 2,2–1,5 Eiro kilogramā, kas ir līdzvērtīga PET cena

Biopolimēru lietojamības prasības

• Biopolimēru tehniskie rādītāji – aptuveni tādi paši kā šobrīd praksē lietotajiem vienas nozīmes polimēriem

n      Mehāniskās īpašības

n      Termoizturība, aizkausējamība

n      Barjerīpašības u.c.

• Biodestrukcija – vajadzētu viegli mehāniski sadalīties sīkās daļiņās, pēc tam augsnē esošo mikroorganismu ietekmē –

par CO2 un H2O

• Drošība – biodestrukcijas elementiem sadalīšanās procesā un pēc tam nonākot kompostā jābūt nekaitīgiem

• Ekonokmiskā efektivitāte – cenai jābūt gandrīz salīdzināmai ar šobrīd praksē lietoto polimēru cenu

Neskatoties uz sacīto, biopolimēru nozarei ir pozitīva nākotne, jo neatjaunojamie resursi strauji izsīkst, to ieguve kļūst arvien dārgāka, siltumnīcas efekts arvien draudīgāk darbojas gandrīz vai visos Zemeslodes apgabalos. Atjaunojamo resursu izmantošana kļūst par gandrīz vienīgo

alternatīvu kompleksam samilzušo problēmu risinājumam, dzīvojamās vides ilgtspējības saglabāšanai. Zinātnieku, ražotāju un lietotāju kopējais mērķis ir veidot un lietot materiālus izgatavotus no atjaunojamiem dabiskiem resursiem ar optimālu tehnisko sniegumu, kas pilnībā bioloģiski sairst nekaitējot videi.

Kas notiek Latvijā?

Pirmie soļi biodegradējamo produktu izstrādē no biopolimēru pusfabrikātiem - granulām:

• Flexoplastics
• Multipacks

Tirdzniecība – plēves, izstrādājumi u.c.

• www.bioplastics.lv

Iepirkumu maisiņu ieviešana lielveikalos:

• Maxima
• Pārdomas Rimi
• Elvi – PE+ TDPA®

Zinātniskie pētījumi:

• Latvijas Lauksaimniecības universitātē – pārtikas iepakojums
• Latvijas Valsts augļkopības institūtā, Dobelē
• Latvijas universitātē – PHB  

Izmantotā literatūra

1.  Lija Dukaļska. Kas ir biodegradējamie iepakošanas materiāli? Seminārs. ZAĻĀ JOSTA. LLU, PTF, Pārtikas tehnoloģijas katedra. 02.10.2008

2.  Edgars Kirilovs, Silvija Kukle. Biopolimēru attīstība un izmantošana. Riga Technical University, Vol. 3, 2010.