Биоразлагаемые полимеры – альтернатива обычным пластикам

01/11/2010

Автор: Светлана Рыбас, менеджер маркетинговых коммуникаций компании «ТампоМеханика». 

Статья опубликована в журнале "Флексоплюс" №5-2010.  

Мы активно используем пластиковые пакеты в повседневной жизни, и порой забываем о том, что они превращаются в длительно разлагающиеся полимерные отходы, вредные для окружающей среды. Как сделать процесс разложения пластиковых пакетов и другой полимерной упаковки более быстрым и экологически безопасным? Над этим вопросом размышляют ученые разных стран, в том числе и России. Эффективным решением могут стать биоразлагаемые полимеры.

В последнее десятилетие многие страны мира вводили ограничения и запреты на использование отдельных видов полимерной упаковки. В результате появились технологии создания более экологичной упаковки с помощью биоразлагаемых материалов(биоразлагаемых пластиков или биополимеров).

Экологичное решение

На сегодняшний день биоразложение полимерных материалов является, пожалуй, наиболее экологичным способом уничтожения отходов упаковки. Дело в том, что биоразлагаемые материалыпроизводятся из растительного сырья (например, кукурузы), биоразлагаемых продуктов нефтехимии, а также смесей (блендов) первых и вторых. Поэтому упаковка, полностью изготовленная из такого биоразлагаемого материала, в условиях компоста (температура выше 50°С, влажность больше 50% при наличии достаточного количества почвенных бактерий) разлагается в течение короткого времени (до 6 месяцев) на углекислый газ, воду и перегной (гумус), который впоследствии может использоваться в сельском хозяйстве. Есть мнение, что гумус можно получать и в промышленных масштабах путем строительства заводов для промышленного компостирования, которые несравнимо экологичнее мусоросжигательных заводов. Помимо этого, использованную упаковку из биоразлагаемых материалов можно вторично перерабатывать для производства новой, опять же биоразлагаемой упаковки или вместе с пищевыми и прочими органическими отходами использовать для получения биогаза в промышленных масштабах.

Стандарты биоразлагаемости

Безвредность биоразлагаемых материалов для окружающей среды и человека должна подтверждаться международными сертификатами на соответствие принятым в сфере компостирования и биодеградации международным нормам (EN 13432 — европейский стандарт, GreenPLA — японский, ASTM D 6400 — американский).

Так, согласно стандарту EN 13432, принятому в ЕС в 2000 г., материал может считаться биоразлагаемым, если не менее 90% его объема полностью разложится в результате деятельности микроорганизмов в срок не более 6 мес. В процессе такой сертификации биополимер проходит многоэтапное тестирование. И только успешные результаты на всех этапах позволяют признавать его биоразлагаемым и причислять к группе биоразлагаемых материалов. 

Биоразлагаемые материалы или добавки?

Помимо биоразлагаемых материалов существуют так называемые оксо-измельчающие добавки. Некоторые считают, что полимер с оксо-добавкой — тоже биоразлагаемый материал. Однако это не так. Оксо-измельчающая добавка — всего лишь катализатор, который в небольшом количестве (1–5%) добавляется в обычный полимер (полипропилен или полиэтилен). При уничтожении использованной упаковки такая добавка позволяет ускорить процесс измельчения пакета, например, на мелкие кусочки. Упаковка разрушается за 1–2 года на полимерные фрагменты, но сами они, равно как и обычный полимер, разлагаются в почве в течение очень длительного времени (более 100 лет).

Другая серьезная проблема заключается в том, что в состав добавок входят соли тяжелых металлов (кобальта, марганца, железа, цинка, меди, церия, никеля), которые после разрушения упаковки остаются в почве и воде.

Получается, что при длительном применении добавок проблема биоразложения использованной упаковки не только не решается, но и возникает риск превратить наши свалки в груды полимерного «песка», содержащего к тому же тяжелые металлы.

Биоразлагаемые материалы в производстве и в жизни

Биоразлагаемые полимеры позволяют на 100% заменить обычные пластики, и потому являются прекрасной альтернативой полиэтилену, полипропилену и полистиролу. К тому же их можно использовать на стандартном оборудовании (например, на выдувных экструдерах для полиэтилена высокого или среднего давления). При этом конечные продукты (пленка, пакет или мешок) по своим физико-механическим и потребительским свойствам не только не уступают свойствам изделий из традиционных пластиков, но иногда даже превосходят их. В связи с этим область применения биоразлагаемых материалов достаточна широка:

  • пакеты и сумки для покупок;
  • пакеты для органических отходов;
  • полимерные пленки: укрывные сельскохозяйственного назначения; для упаковки продуктов питания, товаров народного потребления и т. п.;
  • одноразовая посуда;
  • пластиковые бутылки;
  • контейнеры из пеноматериала;
  • пленки для ламинации картона и бумаги.

На сегодняшний день в России единственным вариантом, на 100% заменяющим традиционные пластики и готовым для производства пленок в промышленных объемах, являются биоразлагаемые материалы серии Ecovio® BASF (Германия).

Биоразлагаемые материалы для производства пленок

Биоразлагаемые материалы серии Ecovio® предназначены для производства гибких пленок путем выдувной экструзии.

Ecovio® представляет собой смесь возобновляемого растительного сырья — полилактидной кислоты (PLA) и биоразлагаемого продукта нефтехимии. Благодаря особенностям химического состава, этот материал удобен в работе, а конечный продукт — пленки или пакеты — приобретает ряд преимуществ перед обычными.

На фото гранулят биоразлагаемого материала Ecovio®

Некоторые характеристики материала Ecovio®

  • Полупрозрачная, полукристаллическая структура с точкой плавления в двух диапазонах (140–155°С для PLA и 110–120°С для продукта нефтехимии) позволяет перерабатывать материал при температурах 165-190°С (рекомендуемая 170°С), что ниже температуры переработки полиэтилена.
  • Высокий объемный индекс текучести расплава:
    • MVR (190°C, 2,16 кг): < 2,0 мл/10 мин;
    • MVR (190°C, 5 кг): < 7,5 мл/10 мин.
  • Высокая термостойкость: до 230°С
  • Достаточно только одной коронации в экструдере (вместо стандартных двух, в экструдере и печатной машине, для полипропилена, полиэтилена).
  • Не требуется праймирование.
  • Отличная совместимость с печатными красками, обычно применяемыми для полиэтилена или полипропилена (органоразбавляемые, УФ, водные).

Биоразлагаемые материалы Ecovio®  хорошо перерабатываются на стандартных выдувных экструдерах, предназначенных, например, для работы с LDPE (полиэтилен низкой плотности) и MDPE (полиэтилен средней плотности). Возможно производство пленок толщиной до 8 мкм, но рекомендуемый диапазон — от 10 до 120 мкм. Пленки имеют высокую прочность на разрыв, хорошо поддаются термосвариванию и печати на флексографских машинах. Они пригодны для упаковки пищевых продуктов: состав Ecovio® соответствует европейским нормам по контакту с пищей. Пленки полностью разлагаются в компостных условиях в течение 6 мес. Также возможна их вторичная переработка для изготовления новой биоразлагаемой упаковки.

На фото сотрудник компании держит корпоративный пакет из биоразлагаемого материала Ecovio®

Следует заметить, что для определения качества конечного продукта рекомендуется всегда проводить предварительные тесты, поскольку переработка Ecovio® BASF на экструзионных линиях зависит от рецептуры, экструзионной технологии и условий переработки.

Пакетам и пленкам из Ecovio® можно придавать скользящие, антиблокирующие, дополнительныебарьерные свойства с помощью добавок серии Ecoflex® (биоразлагаемый продукт нефтехимии компании BASF).

В некоторых европейских странах (например, Германии, Испании, Италии) биоразлагаемая упаковка широко используется в розничных торговых сетях, отелях, ресторанах и др. Начался этот процесс и в России. Возможно, уже скоро мы тоже будем жить без мусора.

Все статьи

На главную