Skip to main content

Development of new Competitive and Sustainable Bio-Based Plastics

Article Category

Article available in the folowing languages:

Ekologiczne materiały pochodzenia biologicznego do pakowania żywności

Nie jest tajemnicą, że świat potrzebuje bardziej zrównoważonych materiałów, by budować bardziej ekologiczną gospodarkę i lepiej chronić środowisko naturalne. Odpady przemysłu rolno-spożywczego mogą zastąpić konwencjonalny plastik w produkcji opakowań żywności.

Zmiana klimatu i środowisko
Technologie przemysłowe

Szacuje się, że w 2020 roku na całym świecie wyprodukowano 367 milionów ton tworzyw sztucznych – o 0,3 % mniej niż w 2019 roku. W Europie produkcja tworzyw sztucznych osiągnęła poziom niemal 55 milionów ton. Zaledwie 1 % nowo wyprodukowanych tworzyw sztucznych to materiały pochodzenia biologicznego. Inne powiązane liczby są równie szokujące. Wskaźniki recyklingu tego cudownego materiału, wyróżniającego się trwałością i niską ceną, są dość niskie w państwach UE. Około 70 % plastiku wykorzystuje się tylko raz. Po wyrzuceniu rozpada się on na mniejsze cząstki, które rozkładają się przez setki lat i stanowią zagrożenie dla organizmów morskich i zdrowia ludzi.

Drugie życie odpadów żywnościowych

Polilaktyd (ang. polylactic acid, PLA) i polihydroksymaślan (ang. polyhydroxybutyrate, PHB) to biodegradowalne materiały, które często rozpatruje się w kontekście produkcji opakowań żywności. Mimo ich dużego potencjału są one kosztowne, kruche i cechują się niską stabilnością termiczną. Tą właśnie kwestią zajął się zespół finansowanego ze środków UE projektu NEWPACK. „Głównym celem projektu NEWPACK było opracowanie co najmniej dwóch materiałów pochodzenia biologicznego do stosowania w produkcji opakowań żywności. Miały być one bardziej ekologiczne niż znane obecnie rozwiązania i cechować się lepszymi właściwościami. Prace zaczęły się od wytwarzania mieszanek PLA i PHB, przy czym PLA pochodził ze źródeł komercyjnych, a PHB – z odpadów przemysłu rolno-spożywczego”, mówi Niina Halonen, koordynatorka projektu. Wśród przełomowych osiągnięć zespołu projektu NEWPACK znalazło się odkrycie bakterii, które wytwarzają PHB z odpadów przemysłu rolno-spożywczego, takich jak obierki z ziemniaków. Proces ten jest nieskomplikowany: bakterie żywią się cukrami uwolnionymi z obierek, wydzielając PHB. Mieszanie to prosty i tani sposób na regulację własności PLA i PHB. Jest on jednak energochłonny, ponieważ wymaga stopienia mieszanych polimerów. Idąc o krok dalej, partnerzy projektu przeprowadzili eksperymenty związane z użyciem dodatków – nanocelulozy i nanochityny – w celu zwiększenia stabilności mechanicznej i termicznej mieszanin PLA–PHB. Choć zastosowano je w niewielkich ilościach, oba dodatki poprawiły własności materiałów, nie wpływając na ich właściwości optyczne. Nanochitynę uzyskano z powszechnie dostępnej komercyjnej chityny. Do mieszaniny dodano także ekstrakty naturalne, by poprawić jej właściwości antyoksydacyjne i antybakteryjne.

Gospodarowanie odpadami z tworzyw sztucznych: korzyść czy obciążenie dla środowiska?

Własności nowo opracowanych materiałów są zbliżone do właściwości konwencjonalnych polimerów stosowanych w opakowaniach żywności. Oznacza to możliwość wyeliminowania surowców kopalnych i uniknięcia zanieczyszczenia mikroplastikiem. Ale czy mieszaniny PLA–PHB będą mogły być powszechnie stosowane jako składniki tworzyw sztucznych? Duża energochłonność procesu wytwarzania i wysoka cena sprzedaży stawiają te biodegradowalne materiały na straconej pozycji względem tradycyjnych plastików. Rozwiązanie tego problemu będzie wymagało dalszych badań. „Oddziaływanie na środowisko będzie mniejsze, jeśli energia będzie pochodzić ze źródeł odnawialnych”, zauważa Halonen. Analiza pełnego cyklu życia to metoda systematycznego określania potencjalnego wpływu materiałów na środowisko. „Na papierze koncepcja użycia materiałów biodegradowalnych wydaje się być ekologicznym rozwiązaniem, jednak konieczne jest przeprowadzenie analizy kluczowych aspektów oddziaływania. W ten sposób można zidentyfikować wszelkie negatywne skutki i sprawić, by te materiały były faktycznie bardziej przyjazne dla środowiska”, wyjaśnia Halonen. „Jeśli od samego początku dostępne będą obiektywne informacje na temat materiałów, łatwiej będzie uniknąć pseudoekologicznego marketingu, który może negatywnie wpływać na nastawienie konsumentów wobec nowych produktów”.

Słowa kluczowe

NEWPACK, opakowania żywności, PLA, PHB, odpady przemysłu rolno-spożywczego, produkcja tworzyw sztucznych, materiały biodegradowalne, obierki z ziemniaków

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania