Производство упаковочных материалов из биополимеров

Биополимеры – это большая группа пластичных материалов, соответствующих одному из следующих критериев:

производятся из возобновляемого природного сырья (хотя бы частично);
могут разлагаться естественным путем под действием микроорганизмов.

Первую категорию материалов принято называть биополимерами на растительной основе, вторую – биоразлагаемыми полимерами.

В последние годы биополимеры приобретают все большее значение в сфере производства расходных и упаковочных материалов. Хотя их история ведет свой отсчет с середины 20-го века, масштабный интерес к этим материалам стал проявляться совсем недавно. В процесс теоретических исследований и прикладного изучения их свойств вовлечены самые разные группы: научно-исследовательские учреждения, производственные предприятия, профессиональные технологи и дизайнеры, средства массовой информации, а также общественные организации, представляющие интересы потребителей.

Причин для пристального внимания много: высокая конкуренция на рынке традиционных полимеров из углеводородного сырья, периодические скачки цен на нефтепродукты, общая обеспокоенность вопросами экологии, утилизации отходов, эффективного вторичного использования ресурсов и т.д.

Традиционная классификация полимеров, применяемая авторитетной международной организацией European Bioplastics предусматривает 4 основных группы:

небиоразлагаемые полимеры из ископаемого сырья (полиэтилен, полипропилен, полистирол);
биоразлагаемые полимеры из ископаемого сырья (полибутилентерефталат);
небиоразлагаемые полимеры на растительной основе (биополиэтилен – производится из кукурузы, тростника, зерновых культур);
биоразлагаемые полимеры на растительной основе (полилактиды – изготавливаются на основе молочной кислоты).

Первая группа занимает доминирующее положение на рынке упаковки. По оценкам экспертов компании «Алита», в России из материалов этой группы в 2015 г. изготавливается около трети всей упаковочной продукции (скотча, пищевой пленки) - то есть больше, чем из бумаги, картона, стекла и любых других материалов. Остальные три группы относятся к биополимерам и, согласно прогнозам специалистов, в скором времени составят существенную конкуренцию традиционным пластикам.

Биоразложение – это распад химических соединений (из которых состоит любое вещество) вследствие жизнедеятельности микроорганизмов на более простые устойчивые элементы – воду, углекислый газ, метан, минеральные соли и т.п. Эти процессы могут происходить как в присутствие, так и в отсутствие кислорода. В процессе биоразложения упаковочные пакеты, мешки, стрейч-пленка и пищевая пленка разрушаются, а вместо нее образуются простые химические соединения и новая биомасса.

Биологический распад, как правило, протекает при определенных условиях: температуре, влажности, наличии в окружающей среде активных химических элементов и т.д. Разработаны соответствующие методики для исследования процессов разложения биополимеров. Это имеет большое практическое значение, ведь пакеты, скотч и пищевая пленка далеко не всегда централизованно утилизируется в специально отведенных местах (последствия в виде спонтанно возникших свалок можно увидеть и в городе, и на природе). Современные биополимеры вместо загрязнения природы должны способствовать удобрению почвы. В европейских странах, США, Японии (а с недавних пор и в России) действуют специальные стандарты, регламентирующие вопросы биоразложения пластиковых упаковки. В течение полугодового срока упаковочные материалы должны трансформироваться в воду, углекислый газ и обычный гумус (основной компонент почвы). В компосте должны отсутствовать опасные химические соединения и тяжелые металлы, а содержание исходного пластика не может превышать 10%. При соблюдении этих условий материал сертифицируется как биоразлагаемый (пригодный для компостирования).

Уже сейчас объем выпускаемых биополимеров составляет несколько миллионов тонн в год. И в ближайшие годы это количество может увеличиться в несколько раз. Эксперты считают, что доля такой продукции составит в 2020 г. до 25% от общемирового объема выпуска пластмасс. Прогнозируемый объем производства биополимеров растительного происхождения в 2015 г. – около 800 тыс. тонн (из них почти 500 тыс. тонн – полностью из растительного сырья). Следует отметить, что в настоящее время производство биопластика обходится в несколько раз дороже обычных полимеров (от 2 до 7).

Основные преимущества биополимеров:

Сохранение природных ресурсов.
Возможность безопасной переработки и вторичного использования (в том числе для получения энергии и высококачественного компоста).
Снижение углеродного следа в мировом масштабе.
Отсутствие зависимости от стратегических ресурсов – нефти и природного газа.

По мнению специалистов компании «Алита», главное преимущество биополимерной упаковки (стрейч-пленка, скотч и упаковочные пакеты) – уменьшение так называемого «углеродного следа». Это один из важнейших показателей, связанных с экологией. У традиционных пластиков он в 2 раза выше, чем у полимеров на растительной основе, и в 4 раза выше, чем у биоразлагаемых полимеров. Примерно 4% мировой нефти расходуется на производство обычных полимерных материалов, еще столько же – на выработку энергии для этих целей. Для сравнения: площадь сельскохозяйственных территорий, используемых для производства биополимеров составляет 0,01% данной категории земель. Кроме того, в отличие от нефти растения являются возобновляемым сырьем и источником энергии. Биоразлагаемая упаковка, например воздушно-пузырчатая пленка, может изготавливаться не только из сельскохозяйственного сырья, но и из различных отходов (в том числе целлюлозно-бумажной промышленности). Большое количество известных компаний (в том числе и всемирно известных брендов) делает ставку на развитие упаковки из биополимеров. Основные сферы применения – косметическая и пищевая продукция, а также бытовая химия.