Przeczytaj
Dlaczego opakowania biodegradowalne?
Ilość śmieci zalewających naszą planetę skłania producentów do oferowania konsumentom produktów zapakowanych w opakowania ulegające biodegradacjibiodegradacji. Biodegradacja jest naturalnym procesem i polega na rozkładaniu substancji organicznych przez mikroorganizmy. Beztlenowa jest mniej efektywna. Prowadzi do powstawania np. metanu, z kolei tlenowa zachodzi przy dostępie powietrza. Końcowe produkty biodegradacji są bezpieczne dla środowiska.
Biodegradowalne czyli jakie?
Biodegradowalne tworzywa ulegają rozkładowi na: tlenek węgla(IV) , wodę i biomasę. Proces ten przeprowadzają mikroorganizmy. Takie opakowania są produkowane z surowców organicznych, pochodzących ze źródeł odnawialnych. Mogą być wykonane np. z:
celulozy,
skrobi ziemniaczanej,
skrobi kukurydzianej.
Opakowanie jest kompostowalnekompostowalne, jeżeli wyrzucone materiały mogą zostać przekształcone w kompost, tj. nawóz organiczny. Ponadto proces degradacji, w wyniku działania mikrobiologicznego, jest znacznie szybszy i w krótkim czasie opakowanie zostanie przekształcone bez pozostawienia widocznych lub toksycznych pozostałości. Aby opakowanie biodegradowalne mogło być kompostowalne, musi spełniać wymagania normy EN 13432, wg której materiał musi ulec rozkładowi w co najmniej 90% w ciągu sześciu miesięcy w środowisku bogatym w tlenek węgla(IV).
Biodegradacja – zachodzi pod wpływem czynników:
Etapy procesu biodegradacji:
-
Biodeterioracja Czynniki środowiskowe, takie jak wiatr, światło słoneczne lub woda oraz enzymy wydzielane przez mikroorganizmy prowadzą do degradacji powierzchni tworzywa.
-
Biofragmentacja Dochodzi do pocięcia cząsteczek polimerów na oligomery o krótszych łańcuchach, które stają się łatwiejsze do metabolizowania przez mikroorganizmy - wiele enzymów hydrolizuje wiązania jedynie na końcach cząsteczek, stąd podział długich cząsteczek polimerów na krótsze znacznie przyspiesza proces biodegradacji.
-
Bioasymilacja i mineralizacja Mikroorganizmy zaczynają wykorzystywać częściowo zhydrolizowane polimery jako źródło niezbędnych pierwiastków lub paliwo w procesach metabolicznych. Produkty tych przemian (metabolity organiczne, sole lub jony metali) mogą być magazynowane wewnątrz mikroorganizmów lub wydalane na zewnątrz, dzięki czemu mogą one być wykorzystane przez bardziej złożone organizmy, jak rośliny i zwierzęta.
Rodzaje opakowań biodegradowalnych
Polilaktyd poli(kwas mlekowy), PLA (z ang. polylactic acid)
To biodegradowalny polimer, który należy do grupy poliestrówpoliestrów alifatycznych, otrzymywany np. z mączki kukurydzianej, a wytwarzany w chemicznej reakcji polimeryzacji.
Monomer, ulegający reakcji polimeryzacji, to dimer laktydu. Uzyskiwany jest z kwasu mlekowego.
Izomer polilaktydu jest całkowicie biodegradowalny.
Polihydroksyalkaniany (PHA)
rodzina alifatycznych poliestrów. Należą do nich:
polihydroksymaślan (PHB);
polihydroksymaślan‑ko‑walerianian (PHVB);
polihydroksymaślan ko‑heksanian (PHBH).
Skrobia termoplastyczna (TPS)
Była pierwszym całkowicie biodegradowalnym i kompostowalnym tworzywem. Skrobia występuje naturalnie np. w ziemniaku i kukurydzy. Jest białą, bezpostaciową substancją, bez smaku, nierozpuszczalną w zimnej wodzie. W takiej formie nie nadaje się do produkcji tworzywa. Jest hydrofilowa (chłonie wodę). Metoda przekształcająca granularną strukturę skrobi w skrobię termoplastyczną umożliwiła jej wykorzystanie w tworzywach biodegradowalnych. Destrukturyzacja skrobi to obróbka termiczno‑ciśnieniowa w obecności gliceryny.
Zastosowanie opakowań biodegradowalnych
Tworzywa biodegradowalne
| Czy wytwarzane są z surowców odnawialnych? | Mogą być wytwarzane z surowców kopalnych (nieodnawialnych) i z biomasy (źródła odnawialne). |
| Czy reklamówka z takiego tworzywa rozłoży się, jeśli zrobi się mokro? | Biodegradowalne reklamówki charakteryzują się takimi samymi właściwościami jak z tworzyw tradycyjnych. |
| Co należy zrobić z odpadami z tworzyw biodegradowalnych? | Mogą być utylizowane wraz z odpadami organicznymi. Nie powinno się ich wyrzucać razem z tradycyjnymi odpadami. Może to powodować problemy przy recyklingu tworzyw tradycyjnych. |
| Czy tworzywa biodegradowalne szkodzą środowisku naturalnemu? | Nie. Rozkładają się do składników naturalnie występujących w przyrodzie. Dzięki temu nie zalegają w środowisku przez wiele lat. |
| Czy można pozostawić śmieci zawierające tworzywa biodegradowalne w środowisku naturalnym? | Odpady pozostawione w środowisku naturalnym nadal zanieczyszczają je. Mogą być niebezpieczne dla zwierząt. |
| Czy tworzywa biodegradowalne przyczyniają się do zanieczyszczania morza? | Przyczyniają się do zanieczyszczania morza. Mimo szybszego ich rozkładu w porównaniu z tworzywami sztucznymi nadal stanowią one zagrożenie dla ekosystemów wodnych. |
| Gdzie można kupić produkty z tworzyw biodegradowalnych i ile kosztują? | Produkty tego typu są dostępne na polskim rynku. Są jednak droższe od produktów z tworzyw tradycyjnych. |
Zalety i wady opakowań biodegradowalnych
Zalety:
nie powstają nowe odpady;
nie są szkodliwe dla środowiska naturalnego.
Wady:
charakteryzują się mniejszą trwałością od tworzyw sztucznych;
mają węższy zakres zastosowań - na przykład opakowania wykonane w 100% ze skrobi termoplastycznej nie nadają się do przechowywania płynów oraz przebywania w warunkach wysokiej wilgoci;
często nie trafiają do właściwych systemów kompostowania, co skutkuje brakiem odpowiednich warunków dla ich rozkładu.
Podsumowanie
Świadomość ochrony środowiska naturalnego powoduje poszukiwanie ekologicznych rozwiązań. Ilość produkowanych śmieci przeszkadza coraz większej grupie osób. Jest to powód zainteresowania się nowymi tworzywami. Opakowania biodegradowalne po krótkim okresie eksploatacji ulegają rozkładowi. Otrzymane produkty nie są szkodliwe dla przyrody, a wyprodukowane opakowania bardzo często są w stanie spełnić tak samo oczekiwania konsumentów. Jednak ich węższy zakres zastosowań oraz mniejsza trwałość nie pozwalają na całkowite odstąpienie od tworzyw sztucznych.
Słownik
proces rozpadu materiału, prowadzony przez mikroorganizmy; powstałe substancje występujące w przyrodzie, są to np. , woda i biomasa; może występować w środowisku bogatym w tlen (biodegradacja tlenowa”) lub w środowisku ubogim w tlen (biodegradacja beztlenowa)
efekt degradacji na skutek czynników abiotycznych powodujących jedynie fragmentację i/lub niewielki spadek masy cząsteczkowej; rozdrobniony materiał może zanieczyszczać środowisko przez długi okres czasu
proces przyspieszonej biodegradacji w kontrolowanych warunkach, charakteryzuje się wymuszonym napowietrzaniem i naturalnym wytwarzaniem ciepła dzięki aktywności biologicznej wewnątrz materiału; powstały produkt – kompost – zawiera cenne składniki odżywcze; może być stosowany jako polepszacz gleby
ulegają rozpadowi szybciej niż tradycyjne, łatwiej przenoszą się z wiatrem i wodą; przyczyniają się do zanieczyszczenia mikrodrobinkami plastiku środowiska morskiego
polimery charakteryzujące się obecnością wiązania estrowego w swoich łańcuchach głównych
Bibliografia
Cavallo S., Les emballages biodegradables en NatureWorks PLA, Avignon 2007.
Czerniawski B., Postęp techniczny w dziedzinie opakowań z tworzyw sztucznych. Cz. 2, „Opakowanie” 2001, 1, s. 26‑28.
Drzal L. T., Natural Fibers Biopolymers and Biocomposites, „Taylor&Francis Group” 2005.
Kaczmarek H., Bajer K., Metody badania biodegradacji materiałów polimerowych, „Polimery” 2006, 51, 10.
Kowalczuk M. M., Kurcok P., Kawalec M., Sobota M., Michalak M., Kwiecień M., Materiały opakowaniowe nowej generacji z tworzywa polimerowego ulegającego recyklingowi organicznemu, „Chemik” 2014, 68, 8, s. 679–691.
Leszczyński W., Materiały opakowaniowe z polimerów biodegradowalnych. „Przemysł Spożywczy” 2001, 8, s. 81‑84.
Mitrus M.,Wpływ obróbki barotermicznej na zmiany właściwości fizycznych biodegradowalnych biopolimerów skrobiowych. Rozprawa doktorska, Lublin 2004.
Nałęcz M., Biomateriały, t. 4, Warszawa 2003.
Nashed G., Rutgers R. P. G., Sopade P. A., 2003. The Plasticisation Effect of Glycerol and Water on the Gelatinisation of Wheat Starch, „Starch-Starke” 2003, 55, s. 131‑137.
Shogren R. L., Fanta G. F., Doane W. M., 1993. Development of Starch Based Plastics – A Reexamination of Selected Polymer Systems in Historical Perspective, „Starch-Starke” 1993, 45, s. 276‑280.