Биоразлагаемые полимеры

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..3

1. БИОРАЗЛОГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРЫ………………………………………….6
2. ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИМЕРОВ. ……………………………………………9
3. САМОРАЗЛОГАЯЩАЯСЯ УПАКОВКА……………………………………12
4. ПЕРЕРАБОТКА…………………………………………………………………19
5. ТЕНДЕНЦИИ НА РАНКЕ УПАКОВКИ……………………………………23

ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………………………….25

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Учитывая современную  экологическую ситуацию в мире, актуальной задачей является создание биоразлагаемых упаковочных материалов, отвечающих экологическим требованиям, предъявляемым  к упаковке, которые при компостировании  или просто закапывании в землю  не отказывает вредного влияния на плодородие почвы.

Несмотря на усиленную  разработку методов утилизации и  обезвреживания пластмассовых отходов, их продолжают закапывать в землю  на полигонах и вывозят на свалку. Этот способ является серьезным источником загрязнения (в первую очередь почвенных  вод) и требует долговременного  отчуждения значительных площадей, т. к. большинство пластмасс не разрушается  в естественных условиях в течение  длительного времени. Особенно серьезную  опасность представляет затопление отходов в море, практикуемое в  Японии и США.

В ряде стран развито закрытое захоронение отходов, когда их сверху покрывают землей, разработаны даже специальные добавки, разрыхляющие почву, которые вводят вместе с отходами пластмасс, и обеспечивают, при этом, эффективную аэрацию почвы в  течение 10 лет. Если раньше отходы чаще всего вывозили на свалки, то в настоящее  время для захоронения неутилизируемых  отходов пластмасс все чаще применяют  специальные полигоны. Площадь, занимаемая полигонами, определяется расчетным  сроком их эксплуатации – не менее 25 лет. Способ захоронения на таких  полигонах выбирается в зависимости  от агрегатного состояния отходов, водорастворимости и класса опасности  веществ, составляющих отходы. Захоронение  небольшого количества водорастворимых  отходов, содержащих особо токсичные  вещества первого класса опасности, проводят в котлованах в контейнерной упаковке, помещенной в бетонный короб. Заполненные котлованы засыпают грунтом, уплотняют и еще покрывают  водонепроницаемым гудроновым покрытием. Такой дифференцированный подход к  закапыванию отходов пластмасс  в сочетании с правильной эксплуатацией  полигонов позволяет снизить отрицательное влияние промышленных отходов на окружающую среду.

К сожалению, ни один из перечисленных  вариантов не способствует улучшению  экологической обстановки: в почве  и на свалке пластик лежит несколько  сотен лет, при сжигании выделяет в атмосферу вредные вещества, а переработке во многих случаях  поддается с трудом. В настоящее  время одним из наиболее перспективных  и динамично развивающихся направлений  в химии высокомолекулярных соединений (ВМС) является создание саморазлагающихся  полимерных материалов, утилизация которых  происходит под действием факторов внешней среды (УФ-излучение, вода) и  микроорганизмов. Наличие на первый взгляд значительных достижений в этой области не дает полного представления  об экологической безопасности полимерных материалов, имеющих общее название «биоразлагаемые».

Рациональным решением проблемы загрязнения окружающей среды может  стать внедрение биоразлагаемых полимеров. В первую очередь предлагается их использовать в упаковочной индустрии, где срок службы большинства изделий  исчисляется всего лишь несколькими  месяцами или даже днями. Именно полимерная упаковка, в том числе и для  молочных продуктов – бутылки, контейнеры, стаканчики, коррексы, коробки, блистеры и пакеты, – составляют весомую  долю твердых бытовых отходов.

Во многих странах уже  производится большой ассортимент  упаковочных материалов на основе биоразлагаемых полимерных материалов (БПМ). Начало создания БПМ было положено еще в 70-х годах  ХХ века для производства одноразовой  посуды. В результате испытаний показано, что разработанные биоразлагаемые материалы технологичны в переработке  и могут использоваться при изготовлении упаковки для широкого ассортимента молочных продуктов и то варов  широкого потребления.

Они не загрязняют окружающую среду и не оказывает вредного влияния на плодородные почвы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. БИОРАЗЛОГАЕМЫЕ ПОЛИМЕРЫ.

На сегодняшний день существует порядка ста видов саморазлагающихся  полимеров и все они требуют  специальных условий для утилизации. В странах Западной Европы и Северной Америки, где рынок сертифицированной  саморазлагаемой упаковки насчитывает  многолетнюю историю, споры об ее «экологичности» по сравнению с  обычным пластиком продолжаются до сих пор. Так называемые биоразлагаемые полимеры делятся на две группы: первая (к ней относится и разработка ставропольских ученых) производится из натурального сырья, вторая – из тех же, что и привычный пластик, продуктов нефтехимии, с добавлением  присадок, позволяющих ему разлагаться  при наличии кислорода и солнечного светы в сотни и тысячи раз  быстрее, чем это делает обычный  пластик.

Хотя пластики из возобновляемого  органического сырья, кажутся более  «экологичными», оценка их жизненного цикла, свидетельствует, как минимум  о необходимости расширения использования  посевных площадей для их производства.

Сократить жизненный цикл саморазлагающегося пластика, созданного на основе продуктов нефтехимии, позволяют  разнообразные добавки. Развитие сектора  в ЕС привело к том, что европейская  ассоциация переработки пластиковых  отходов (EuPR) заявила, что саморазлагающийся  пластик не лучшее решение для  снижения нагрузки на окружающую среду. Производство пластиковой упаковки требует больших затрат нефти  и энергии. С точки зрения экономики  и защиты окружающей среды производить  быстроразлагающиеся полимеры бессмысленно отмечают в EuPR.

Протесты европейских  ассоциаций переработки отходов  и экологов послужили началу исследований «экологичности» саморазлагающихся  полимеров. В 2010 году британская DEFRA в  отчете о «биоразлагающихся» пластиках, произведенных из нефтепродуктов, заявила: такой пластик, ни в коем случае не должен смешиваться с био-отходами: в таких условиях она не разлагается  и даже мешает процессу компостирования. Кроме того, специалисты министерства не смогли высчитать точный срок распада  упаковки – у разных полимеров  он составлял от двух до пяти лет, после  которых в почве оставались маленькие  фрагменты упаковки, дальнейшее влияния  которых на окружающую среду было признано «требующим дальнейшего изучения». Более того, исследователи пришли к выводу, что такая упаковка не подлежит дальнейшей переработке –  соответственно, ее не следует смешивать  с традиционными полимерами. В  результате DEFRA заявила о том, что  разработает новую маркировку для  полимеров, в которой исчезнет сам  термин «биоразлагающийся» и появится требование к информации о том, как  должен утилизироваться каждый конкретный вид пластика. Биоразлагаемая упаковка для йогуртов: опыт внедрения в производство от Stonyfield Farm.

 «Когда мы разрабатываем  упаковочные инициативы, то всегда  стараемся уменьшать парниковый  эффект минимум на 5%, - прокомментировала  вице-президент компании Нэнси  Хиршберг. – Когда мы начинали  этот проект, основной задачей  было отказаться от полистирола,  а когда мы поняли, что этот  отказ повлечет столь значительное  сокращение вредных выбросов, мы  были просто потрясены. Переход  к упаковке из полимолочной  кислоты позволит уменьшить вредное  воздействие нашего упаковочного  производства на климат сразу  на 9%». Добавим, что, по данным Stonyfield, упаковочное производство  компании – это второй по  величине (15%) вредный фактор воздействия  на экологию после производства  молока (43%).

Отметим, что Stonyfield делает ставку не только на правильную переработку, но и на сокращение использования  экологически небезопасных материалов в производстве. Именно эта компания в свое время первой выпустила  более легкие стаканчики для йогуртов (в 1990х гг.) и заменила обычную  пластиковую крышку для стаканчиков  на гибкое покрытие из фольги. Что касается непосредственно перехода к биопластику, то, по словам главы компании Гари Хиршберга, новый стаканчик на основе полимолочной кислоты – несомненная победа. «Упаковка осталась в той же ценовой категории, но при этом она более прочная и очень выгодна в плане экологии. Если это и не окончательный идеал, то огромный прорыв технологий», - отмечает он.

 

 

2. ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИМЕРОВ.

Если говорить о технологии   и в том и в другом случае в результате образуется вода, углекислый газ и биомасса. Но процесс разложения разный. В случае оксобиоразложения - это процесс  окисления (деструкции под действием кислорода воздуха) с последующим биоразложением (с  помощью бактерий). В случае гидробиоразложения, процесс происходит за счет гидролиза  при довольно высоких температурах около 60-70 градусов в условиях компостирования  с дальнейшим разложением с помощью  тех же бактерий. Таким образом , гидробиоразлагаемые пластики –  компостируемые и соответствуют  стандартам, разработанным для компостируемых пластиков ASTM D6400 и EN 13432 (США).  Для  оксобиоразлагаемых пластиков разработан свой стандарт ASTM D6954-04 (ЕС).

Оксобиоразлагаемые и  гидробиоразлагаемые пластики получают различными методами. Технология получения  оксобиоразлагаемых пластиков более  проста и  универсальна.  Поскольку  оксобиоразлагаемые пластики могут  быть получены на основе многотоннажных полимеров таких, как полиэтилен, полипропилен и полистирол путем  включения добавки- катализатора в  объем полимера на стадии его переработки (экструзии, литья).

Гидробиоразлагаемые пакеты созданы из картофельного или  кукурузного крахмала. Они полностью  разлагаются биологическим путем  в течение 80 - 120 дней, водостойкие, выдерживают  температуру до 80° C, на них можно  печатать любые рисунки, надписи  и логотипы.  Пакеты несколько  менее прочны, чем оксобиоразлагающиеся. Пригодны для хранения пищевых продуктов. Кроме того, не следует забывать, что технологически производство биопакетов этого вида совершенно отличается от технологии изготовления обыкновенных упаковочных изделий, а значит, приходится налаживать новую производственную линию. Требуются новые мощности, строительство специальных компостных ям.

Оксобиоразлагаемые пакеты по внешнему виду не отличаются от привычных  нам полиэтиленовых пакетов, удобны в использовании, прочны. Срок их разложения несколько выше, чем у гидробиоразлагаемых  – 1,5 – 3 года, но это не является существенным недостатком. Такая биоразлагаемая упаковка может производиться серийно, так как технология не претерпела никаких изменений и не требует  специального оборудования. Единственное усовершенствование – это включение  биоразлагаемой добавки, которая, согласно исследованиям, не оказывает вредного воздействия на окружающую среду  и пригодна для применения в пищевой  промышленности.

Таким образом, оксо-биоразлагаемых пластики имеют ряд неоспоримых  преимуществ по сравнению с гидробиоразлагаемыми:

• простота применения: не  требуется изменение технологического  процесса и оборудования, как  у гидроразлагаемых;
• не требуется специальное  растительное сырье;
• сохраняет все свойства пластиков и качество;
• более высокая прочность;
• дешевле гидробиоразлагаемого  пластика;
• регулируемые период  эксплуатации и скорость разложения;
• возможность рециклинга.

К недостаткам технологии, и соответственно, преимуществам  гидробиоразложения  можно отнести:

• не соответствует стандартам  компостирования;
• биоразлагается медленнее.

 В основном, сейчас  в России  оксобиоразлагаемые  пластики применяют иностранные   компании, или продвинутые компании, которые действительно озабочены   сохранением экологии и ростом  пластикового мусора в окружающей  среде. Процесс перехода торговых  сетей на саморазлагающиеся пакеты  идет крайне медленно. Его тормозит  не только более высокая цена  и отсутствие соответствующего  закона, но еще и то, что по  внешнему виду нельзя определить, есть там добавка или нет.

Тенденции и перспективы. Сегодня в России и в мире существуют добавки для биоразложения полиэтилена, полпропилена, в Канаде – добавки  для разложения полистирола. Теперь на очереди ПЭТ-упаковка. Ведь, как  известно, она разлагается уже  не 200, а 600 лет. С другой стороны, эта  проблема не столь остра, ведь почти  вся ПЭТ-упаковка подвергается рециклингу – повторной переработке и  использованию. Кроме того, в скором времени начнут выпускать оксобиоразлагаемую групповую упаковку, промупаковку, более массово – флакончики для  шампуней и бальзамов, тюбики для  зубных паст.