Біодеградація: вуглецевий слід упаковки

Біодеградація: вуглецевий слід упаковки

Все частіше ми зустрічаємо термін «біодеградуючі матеріали». Він став цілком звичним. І ми вже не замислюємося над тим, що під ним мається на увазі. Кожен знає, що використовувати біодеградуючі пакети це добре, і чесно вибирає в супермаркеті «еко-пакет». Але мало хто замислюється, чому він це робить. Тому що це модно? Ні, тому що ми знижуємо вуглецевий слід. Що таке вуглецевий слід? Модне словосполучення? Або міра нашого ставлення до навколишнього середовища? Пакувальні компанії, як і виробники продуктів харчування, товарів масового попиту не знімають з себе відповідальність за стан навколишнього середовища. Розібратися в цих питаннях ми і спробуємо в цій статті.

Спочатку з'явилось загальне поняття «екологічний слід»

«Екологічний слід» (Ecological Footprint) - це умовне поняття, яке відображає споживання людством ресурсів біосфери. Це площа біологічно продуктивної території та акваторії, необхідної для виробництва використовуваних нами ресурсів і поглинання та переробки наших відходів, одиниця вимірювання, що визначає співвідношення між потребами людини та обсягами екологічних ресурсів, які є у нас в запасі.

Вважається, що середньому жителю Землі необхідний в середньому еквівалент у 2,7 га. А планета може дати лише 1,8 га на людину. Це означає, що ми живемо «не по кишені» і виснажуємо свій природний капітал. Ми живемо в борг, за рахунок майбутніх поколінь, виснажуючи землю і ресурси.

Тому були вироблені основні правила для збереження майбутнього Землі. Дотримуючись їх, людина повинна обмежити рівень своїх потреб у ресурсах і знизити кількість вироблених відходів. Тому що наше сьогоднішнє благополуччя не має досягатися за рахунок наших правнуків.

Ось основні правила життя екологічно свідомого громадянина:

  • економія електроенергії, тепла та води;
  • економія не відновлюваних джерел палива і корисних копалин;
  • зниження впливу на навколишнє середовище при користуванні різними видами транспорту;
  • розумне споживання продуктів харчування;
  • гуманне ставлення до тварин, у тому числі вегетаріанство;
  • збереження лісів шляхом зменшення обсягів споживання паперу;
  • переробка і повторне застосування відходів (папір, метали, скло тощо);
  • органічне землеробство та інноваційні технології.

Для зручності кількісної оцінки впливу людини на природу і був введений термін вуглецевого сліду, який показує, скільки коштує Землі той чи інший продукт, послуга чи інша людська діяльність.

«Вуглецевий слід» (Carbon Footprint) - термін, який використовується для позначення розрахункової кількості шкідливих для природи викидів від діяльності окремих організацій чи підприємств. Для споживчих цілей існує багато варіантів грубої оцінки цього параметра: від простих онлайнових калькуляторів до складних інструментів з використанням теорій життєвого циклу або розрахунків за методом «затрати-випуск».

Вуглецевий слід - це міра парникових газів, що виділяються в процесі виробництва, використання та утилізації продуктів і послуг. Показник «вуглецевого сліду» являє собою огляд всіх парникових газів, що виділяються в процесі тієї чи іншої діяльності. Етап виробництва охоплює всі процеси - від вилучення сировини з землі до потрапляння товару на полицю магазину (після реалізації товару його упаковка потрапляє в розряд відходів і процес її утилізації теж повинен бути врахований).

Вуглецеве маркування - порівняно нова концепція, офіційно запропонована в 2007 році у Великобританії, де вона була вперше описана в документі «Carbon Trust» і узгоджена з Британським інститутом стандартизації. Вона показує, скільки «важить» той чи інший продукт або послуга. Все просто. «Вуглецевий слід» на одну людину не повинен перевищувати 1 т на рік. Маючи на руках маркування всіх товарів і послуг, людина може порахувати свій вуглецевий слід і оцінити свій вплив на природу. Світ стурбований проблемою зниження вуглецевого індексу. Екологічне законодавство Європи і США заохочує його зниження виробниками продуктів через податкове регулювання. За деякими даними, податок на традиційну полімерну упаковку в ряді країн становить до 20% від її продажної вартості.

Полімерні матеріали з рослин

На тлі популярності екологічних ідей ще в 60-і рр.. ХХ ст. з'явилися полімерні матеріали на основі поновлюваних ресурсів, тобто з рослин. Сировиною тут служать кукурудза, картопляний крохмаль, пшениця, цукрова тростина і т.п. Багато років їх виробництво було мінімальним. Сукупність різних факторів: зліт цін на нафту, підвищення інтересу в усьому світі до поновлюваних ресурсів, зростання стурбованості у зв'язку з викидами парникових газів, особлива увага до утилізації відходів - відродили зацікавленість у біополімерах і ефективних способах їх виробництва. Як результат - останні 5 років біопластики переживають справжній бум.

Свою роль, зрозуміло, зіграло і бажання європейських і американських хімічних гігантів знайти свою нішу і «відгородитись від конкурентів» з Азії, які налагодили масову переробку викопної сировини в полімери.

Нові матеріали отримали назву біопластика. Біопластики дуже різні за своїми властивостями і, важливий момент, - не всі біопластики біодеградуючі! Для зручності наведемо схему:

Біопластики Аналог традиційного пластику: PE, PET, PVC, PA Полімери, які виготовлені шляхом глибокої переробки рослинної сировини та мають властивості традиційних пластиків
       
Біодеградуючі рослинні: PLA, PHA і т.п. Полімери, які виготовлені з рослинної сировини та відповідають вимогам директиви ЄС по термінам розкладання (6 місяців)
         
Традиційні полімери PE, PP, PS і т.п. Термін розкладання до 100 років Полімери, виготовлені з нафтопродуктів, термін розкладання в природі – до 100 років
       
Біодеградуючі завдяки добавкам Полімери, виготовлені з нафтопродуктів, з додаванням спецдобавок для контрольованої по термінам біодеградації

Рисунок 1 - Класифікація пластиків за критеріями «вихідна сировина»/«біодеградація»

Поява біопластиків дозволяє значно знизити вуглецевий індекс і полімерів і товарів, вироблених на їх основі. У чому різниця між традиційними пластиками та біопластиком?

Виробництво полімерів з продуктів переробки нафти:
             
Нафто- та газодобування Переробка і розщеплення Хімічна трансформація Полімеризація
Нафта   Мономер   Мономер   Полімер
             
Виробництво полімерів майбутнього - з рослинної сировини:
             
Ферми Елеватор Біотехнологічна трансформація Полімеризація
Посів   Корм   Мономер   Полімер

Рисунок 2 - Схема виробництва традиційних і рослинних полімерів

Пластики, вироблені традиційним шляхом, на основі продуктів переробки нафти, характеризуються високим вуглецевим індексом, але мають низьку вартість на ринку. Вона визначається великим досвідом, безліччю відпрацьованих технологій, які створювалися десятиліттями. Полімери, які були в ходу в 50-60-і рр.., відійшли на задній план, будучи визнані занадто токсичними, поступившись місцем знайомому нам зараз харчовому поліпропілену. Розробка нових полімерів з викопної сировини продовжує розвиватись і поки що не збирається здавати позиції біопластику.

Біодеградуючі Біодеградуючі + на рослинній основі На рослинній основі
Синтетичні поліефіри (BASF, Mitsubishi та ін.) Полімолочна кислота PLA (NatureWorks, Purac/Synbra, Futerro) Біо- на основі PDO полімери (DuPont)
Полівініловий спирт На основі крохмалю (Novamont, Sphere-Biotec, Plantic та ін.) PE з біоетанолу (Braskem, DOW)
  На основі целюлози (Innovia та ін.) PET з біоетанолу (Coca-Cola)
  PLA-компаунди (BASF, FKuR та ін.) PVC з біоетанолу (Solvin, заявлено)
  Полігідрооксіалконоат PHA (Telles, Kaneka, Eccoman та ін.) Поліаміди PA 6.6.9/6/10/11 (Arkema, BASF та ін.)

Рисунок 3 - Класифікація організації «Європейські Біопластики»

Традиційні полімери з біодеградаційними властивостями
8%
Біопластики (небіодеградуючі)
12%
Біодеградуючі пластики з рослинної сировини
80%

Рисунок 4 - Ринок біополімерів - частки типів сировини

Небіодеградуючі біопластики

Біопластики, які виготовлені на основі рослинної сировини, але не відрізняються за властивостями від отриманих традиційно, тільки починають свій шлях, але цілком можуть замінити пластики на основі невідновлюваних сировинних джерел. Для зручності і виділення таких пластиків введене спеціальне маркування, яке показує вміст пластика на рослинній основі в сумішах з традиційними полімерами.

* ** *** ****
від 20 до 40% рослинна основа від 40 до 60% рослинна основа від 60 до 80% рослинна основа більше 80% рослинна основа

Рисунок 5 - Приклад стандартизації рослинних полімерів за шкалою від 1 до 4 зірок компанії «Vinçotte» (Нідерланди)

Компанія Марка матеріалу Опис
DuPont Sorona® EP Аналог PBT (Polybutylene Terephthalate)
Dow -

Аналог PE з біоетанолу
Випуск - 350 000 т/рік, Бразилія

Braskem Polyethylene Green Аналог PE з біоетанолу

Рисунок 6 - Виробники і марки матеріалу

Біодеградуючі або придатні для компостування біопластики

Ще більше ми знижуємо вуглецевий індекс, використовуючи біодеградуючі матеріали на основі поновлюваних ресурсів, тобто на рослинній основі. За приблизними підрахунками лише пластики на основі крохмалю можуть заощадити від 0,8 до 3,2 т CO2 на тонну в порівнянні з тонною пластмаси, отриманої з органічного палива.

Відповідно до стандарту EN 13432 біологічне розкладання пластику (біодеградація) тестується в стандартних компостних умовах протягом 180 днів. За результатами тестування біодеградуючі пластики (в кількості не менше 90%) повинні перетворитись на вуглекислий газ, воду і гумус. Далі отриманий компост проходить через сито, крізь яке можуть проходити частинки розміром не більше 2 мм. Нормою вважається, коли початковий біополімер залишає після себе залишок не більше 10%. При цьому отриманий компост не повинен містити токсичні елементи або важкі метали.

Під терміном «біодеградуючі матеріали на рослинній основі» випускається декілька груп пластиків:

  • PLA (полілактид, полімери на основі молочної кислоти, прозорий матеріал);
  • PLA-компаунди (суміші);
  • PHA (Polyhydroxyalkanoates/полігідроксіалконоат);
  • Матеріали на основі крохмалю;
  • Матеріали на основі целюлози.

Виробники матеріалів та можливі вироби з них представлені на рисунках 7 - 9.

Компанія Марка матеріалу Опис
Lamagrain (Франція) Biolice

Сировина – кукурудза

Кінцеві вироби:

  • Пакети
  • Сітка
  • Лотки, стаканчики
  • Екструзійні матеріали (трубка для ватних паличок)
  • Ливарні вироби (коробка для компакт-диска)
NatureWorks LLC (США) Ingeo

Сировина – кукурудза

Кінцеві вироби:

  • Пакети
  • Лотки, стаканчики
  • Нитки
  • Пляшки (аналог PET)
  • Коррекси (аналог PS)
  • Одноразовий посуд
Tyssen Krupp (Німеччина) - Сировина – крохмаль

Кінцеві вироби:

  • Пакети
  • Сітка
  • Підкладки
  • Одноразовий посуд

Рисунок 7 - Виробники PLA

Компанія Марка матеріалу Опис
Novamont (Італія) MATER-BI® Сировина – рослинний крохмаль

Кінцеві вироби:

  • Пакети
  • Сітка
  • Підкладки
  • Одноразовий посуд
SPHERE (Франція) -

Сировина – рослинний крохмаль

Кінцеві вироби:

  • Пакети
  • Плівки
Plantic (Австралія) Eco-Plastic Сировина – рослинний крохмаль

Кінцеві вироби:

  • Пакети
  • Підкладки
  • Одноразовий посуд
BASF (США) Ecoflex®, Ecovio

Сировина – кукурудзяний цукор

Кінцеві вироби:

  • Пакети
  • Сітки
  • Стаканчики
  • Спінені лотки

Рисунок 8 - Виробники матеріалів на основі крохмалю

Компанія Марка матеріалу Опис
Innovia (США) Nature Flex

Сировина – целюлоза

Кінцеві вироби:

  • Плівки

Рисунок 9 - Виробники матеріалів на основі целюлози

Розкладання різних видів біодеградуючих полімерів вимагає різних зусиль: для одних потрібно створювати умови компостування і температуру вище 70°С, інші види розкладаються в морській воді і ґрунті. До речі, останніх, які б відповідали умовам безладного використання упаковки споживачами (викидання на природі), набагато менше, ніж тих, що вимагають промислового компостування. А це означає, що все ще залишається необхідність в організації збору сміття.

Якщо проаналізувати властивості біодеградуючих матеріалів на рослинній основі, то легко виділити обмеження в їх використанні:

  • матеріали мають низькі температури склування, тому їх краще використовувати для упаковки під продукти харчування, що зберігаються в холодильнику;
  • матеріали дуже еластичні при температурах переробки, тому основні напрямки виготовлення тари з них це термоформінг, виробництво плівок роздуванням, лиття під тиск простих виробів, наприклад виделок та ложок;
  • вартість матеріалів висока в порівнянні з традиційними матеріалами. І тільки деякі компанії, найбільші виробники продуктів харчування, можуть дозволити собі використовувати упаковку на основі біодеградуючих матеріалів.

Великі проекти на світовому ринку

Ініціаторами руху виступають великі транснаціональні корпорації - виробники продуктів харчування. З найбільш помітних проектів останніх років слід назвати французький Danon зі стаканчиком для йогурту Activia з PLA (сировина марки IngeoNatureWorks), компанію Coca-Cola, яка починає випуск пляшок для основних брендів в декількох штатах США з рослинного аналога PET власного виробництва. Від неї не відстає компанія PepsiCo, яка також освоїла випуск рослинного PET для своїх пляшок. З менш відомих в Україні імен - мінеральна вода Biota (пляшка з PLA марки Ingeo від NatureWorks), дитячі йогурти виробника StonyfieldFarm (матеріал стаканчика - той самий PLAIngeo). З матеріалу PHA слід відзначити пілотний випуск серії косметичної упаковки пакувальним гігантом-інноватором, компанією RPC.

Транснаціональні гіганти, запускаючи еко-проекти, розраховують не тільки знайти відгук у серцях екологічно свідомих споживачів розвинених країн, але і знизити своє податкове навантаження через зниження того самого «вуглецевого сліду», з якого ми починали нашу статтю.

Основний обсяг виробленої у світі біодеградуючої упаковки поки що припадає на такі вироби як пакети, сітки та одноразовий посуд. Іншими словами, мова поки не йде про масовий випуск жорсткої тари під промислове виробництво товарів народного споживання. Говорити про майонезні відерця або пресервні банки, які повністю розкладаються, поки що не доводиться.

Висновки

Майбутнє біополімерів, тим не менш, вселяє оптимізм: властивості біодеградуючих матеріалів постійно вдосконалюються, обсяги виробництва зростають, тому ціни на сировину повинні поступово знижуватись. Протягом наступних десяти років очікується продовження швидкого зростання глобального ринку пластикових матеріалів, що спостерігається протягом останніх п'ятдесяти років. Очікується також збільшення світового споживання пластмас, при цьому істотний розвиток отримають всі категорії полімерів, так як пластики продовжують витісняти традиційні матеріали, включаючи сталь, дерево і скло. За деякими експертними оцінками біопластику вдасться міцно зайняти від 1,5 до 4,8% загального ринку пластмас, що в кількісному відношенні складе від 4 до 12,5 млн. т в залежності від технологічного рівня розробок і досліджень в області нових біопластикових полімерів.

 

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.

Зображення користувача Hanna.
Hanna / 07.04.2013, 16:35

Шукала в інтернеті поняття " Carbon Footprint" і натрапила на Вашу сттатю. Дуже вдячна за корисну й цікаву інформацію, яка до того ж викладена в досить доступній для розуміння формі(а це важливо для таких людей як я, які розуміються на хімічних поняттях як ведмідь на зорях) Окрема подяка автору за оптимізм! Майбутнє за біодеградуючими матеріалами! Головне пам'ятати,що навіть невеличкий внесок кожного з нас, дасть змогу планеті дихати вільніше..

Читайте також

Чи можна одомашнити створіння, про існування якого навіть не підозрюєш? Виявляється, можна. Саме це трапилось з дріжджами Saccharomyces cerevisiae. Їх здатність перетворювати цукор на спирт та ароматні сполуки люди почали вдосконалювати за кілька століть до відкриття цих мікроорганізмів, хоч і значно пізніше, ніж з'явилось перше пиво. І цей процес можна з повним правом назвати доместикацією.

X

Вхід

Завантажую...