Upcykling tworzyw sztucznych w biodegradowalne opakowania żywności
Opakowania z tworzyw sztucznych stanowią do 60% odpadów plastikowych w Europie. Polietylen (PE) i politereftalan etylenu (PET) to najważniejsze tworzywa sztuczne stosowane do pakowania żywności i napojów. Obecnie materiały te są utylizowane na wysypiskach lub poprzez spalanie. Kluczowe znaczenie ma znalezienie możliwości ich ponownego wykorzystania i recyklingu. Nie wszystkie strategie recyklingu się do tego nadają. Recykling mechaniczny pogarsza właściwości materiału, a recykling chemiczny wymaga wysokich temperatur i długiego czasu reakcji. Finansowany ze środków UE projekt upPE-T(odnośnik otworzy się w nowym oknie) miał na celu recykling PE i PET na drodze biologicznej, dostarczając biopochodnych tworzyw sztucznych nadających się do pakowania żywności i napojów.
Kryteria dla tworzyw sztucznych do pakowania żywności
Tworzywa sztuczne używane do pakowania żywności i napojów muszą spełniać wysokie standardy pod względem zdrowia i higieny. Potrzebne są zarówno sztywne, jak i elastyczne opakowania, a PE i PET stanowią łącznie ponad 50% tworzyw sztucznych wykorzystywanych w tym sektorze. Celem projektu była produkcja biodegradowalnych biopolimerów nadających się do pakowania żywności i napojów. Materiały te mają stosunkowo krótki okres trwałości w porównaniu z innymi tworzywami sztucznymi ze względu na swoje niskie właściwości barierowe dla gazów. Produkty opracowane w ramach projektu obejmują niestandardowo zaprojektowane mieszanki, które mogą być przetwarzane przy użyciu różnych technik, takich jak wytłaczanie odlewane, formowanie wtryskowe, termoformowanie i wytłaczanie z rozdmuchiwaniem. Szczególnie interesująca dla zespołu projektu upPE-T była produkcja poli(3-hydroksymaślan-ko-3-hydroksywalerianu(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (PHBV)), biodegradowalnego tworzywa sztucznego o szerokim zastosowaniu.
Zastosowania tworzywa PHBV
Tworzywo PHBV po raz pierwszy zsyntetyzowano w 1983 roku. Ponieważ jest bezpieczny do spożycia, jest wykorzystywany w specjalistycznych opakowaniach, takich jak kapsułki leków i urządzenia ortopedyczne. „To, co czyni PHBV atrakcyjnym w porównaniu z innymi biodegradowalnymi tworzywami sztucznymi, to jego pochodzenie ze źródeł odnawialnych i wysoka biodegradowalność nawet w środowiskach o niskim obciążeniu mikrobiologicznym, takich jak woda słodka, woda morska lub gleba” — wyjaśnia koordynatorka projektu Fuensanta Monzó Sánchez. PHBV może potencjalnie znaleźć szerokie zastosowanie w medycynie, rolnictwie i sektorze opakowań żywności. Prace nad biokonwersją prowadzone w ramach projektu upPE-T przyczyniają się do zwiększenia konkurencyjności kosztowej produkcji PHBV.
Biokonwersja poprzez degradację enzymatyczną
Biokonwersja to proces, w którym organizmy żywe przekształcają jedną substancję w inną. Projekt koncentrował się na wykazaniu wykonalności wykorzystania enzymatycznej degradacji do produkcji PHBV z odpadów PE i PET. Zarówno PE, jak i PET są podatne na degradację enzymatyczną, ale wymagają obróbki wstępnej w celu ułatwienia enzymatycznych reakcji utleniania. Enzymatyczna degradacja PET jest prostsza niż transformacja PE, projekt jednak zakończył się sukcesem w obu przypadkach. „Dwa główne osiągnięcia wyłoniły się z badań zespołu projektu upPE-T nad enzymatyczną degradacją tworzyw sztucznych: nowy enzym opracowany przez Enzymicals(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zdolny do całkowitego rozkładu PET na monomery kwasu tereftalowego i glikolu etylenowego, nawet w wysokich temperaturach. Nowa strategia została również opracowana przez Uniwersytet w Greifswaldzie(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w oparciu o wykorzystanie koktajlu enzymów do degradacji PE” — mówi Monzó. Ambitny cel Europy, jakim jest stworzenie ekologicznej, niskoemisyjnej przyszłości, wymaga wydajnego recyklingu tworzyw sztucznych. Projekt upPE-T, skupiając się na biokonwersji powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych na bazie ropy naftowej, przyczynia się do tworzenia realnych rozwiązań, które odmienią sektor opakowań do żywności. Wraz z rozwojem technologii degradacji enzymatycznej do upcyklingu tworzyw sztucznych i biologicznych ścieżek produkcji biotworzyw coraz bliższy staje się cel, jakim jest pozyskiwanie 60% tworzyw sztucznych do pakowania żywności ze źródeł odnawialnych.
