Zelena-Slovenija-logo

Portal za trajnostni razvoj

Kontakt:

Kontaktirajte nas na e-naslov info@zelenaslovenija.si ali pokličite na 03 42 66 700.

Poiskali bomo ustrezno rešitev za vas.

Uporabo biorazgradljivih polimerov za embalažo zaustavlja visoka cena - EOL 123

Biomateriali za embalažo |
 
Z zavrženo in nepredelano plastiko, ki onesnažuje okolje, se za visoko ceno vse bolj iščejo rešitve, kako sintetično plastiko nadomestiti z različnimi biorazgradljivimi materiali. Med materiali za proizvodnjo biorazgradljive plastike so lahko celo biološki odpadki, kot so zavržene surovine bananovcev in citrusov. Kako te rešitve razvijajo v Razvojnem centru orodjarstva Slovenije Tecos v Celju? Po besedah dr. Vesne Žepič Bogataj, ki raziskuje in razvija nove embalažne materiale, je na tem področju velik potencial. Vendar širšo uporabo biomaterialov trenutno še zaustavlja previsoka cena. Zato bi morali povečati množično uporabo bioplastike na globalni ravni. Med najpopularnejšimi biomateriali je trenutno polimlečna kislina, sledi ji polihidroksialkanoat.
 
dr. Vesna Žepič Bogataj
dr. Vesna Žepič Bogataj

Tecos kot razvojni tehnološki center sodeluje v več raziskovalnih projektih s področja novih embalažnih in drugih materialov? Ste tudi med soustanovitelji Centra odličnosti PoliMat in Razvojnega centra za sodobne materiale in tehnologije. Kateri trendi v razvoju embalažnih materialov prevladujejo in koliko se uveljavlja ekodizajn?

Trendi razvoja embalaže so usmerjeni v pametne, inteligentne, aktivne embalaže. To pomeni, da so v embalažne izdelke vgrajene npr. senzorske komponente za preverjanje kakovosti hrane oziroma življenjske dobe živil. Povečuje se uporaba biopolimerov, biorazgradljive plastike. Gre za material, ki ga lahko po končani dobi uporabe zavržemo med organske odpadke za predelavo v industrijskem kompostniku, kjer so zagotovljene ustrezne razmere za njihovo razgradnjo. Za odlaganje na domačem kompostniku takšen material ni primeren. Zato je ob uvajanju novih embalažnih materialov potrebno ustrezno osveščanje uporabnikov. Bioplastika namreč ne sodi med klasično plastično embalažo, saj je moteč faktor pri recikliranju plastike, ampak med biološke odpadke. Predela se lahko v industrijskem kompostniku. Ekodizajn je vsekakor eden ključnih elementov načrtovanja izdelka, kot je embalaža. Trenutno koordiniramo projekt ECOSIGN, v katerem povezujemo tri različne sektorje, in sicer prehrambno embalažo, elektronske izdelke in tekstilni sektor. V okviru projekta pripravljamo učne vsebine za osveščanje tehnikov, konstrukterjev, dizajnerjev, kako dizajnirati in oblikovati plastične izdelke v skladu z načeli po-življenjske predelave.

Kako pa se upošteva ekodizajn pri embalažnih kompozitih?

Če znamo v kompozit sestaviti enake vrste materialov, da so npr. vsi organskega izvora, je to v redu. V tem primeru so tudi kompoziti reciklabilni material. Najbolj moteč faktor v kompozitu, če gledamo prehrambno embalažo, so plastifikatorji. Gre za spojine, ki so sintetičnega izvora. A so nujno potrebne zaradi določenih mehanskih lastnosti, ki embalaži dajo trajno uporabno veljavo. Razvijajo se plastifikatorji na osnovi bioloških komponent. Upamo, da bomo kmalu imeli tudi produkte kompozita, kjer bo vse iz enakega izvora, torej biološkega izvora.

Koliko novi materiali uveljavljajo koncept krožnega gospodarstva?

Koncept krožnega gospodarstva je izrednega pomena in se mi zdi prava smer gospodarstva, saj primarne surovine ne bodo vedno na zalogi. S konceptom krožnega gospodarstva odrabljene surovine pretvorimo v nove izdelke. Tudi pri nas izvajamo več projektov krožnega gospodarstva. Eden teh je BAQUA, sofinanciran iz programa Life. Koordinator je Španija. V Grand Canarii imajo velik problem na plantažah bananovcev, kjer pri obiranju banan psevdo stebla pustijo na plantažah, kjer se akumulirajo do neverjetnih razsežnosti. Razvila se je ideja za ekstrakcijo vlaken iz olesenelih stebel bananovca, iz česar se pridobivajo tehnična vlakna za ojačitev polimerne matrice oziroma plastike. Ta bo najprej uporabljena pri slovenskem podjetju Ambi-metalplast, d.o.o., iz Novega mesta, kjer bodo kompozit z vlakni iz bananovcev uporabili kot biokompozitno surovino za proizvodnjo plastičnih izdelkov za avtomobilsko industrijo. Iz odpadnih surovin pseudostebel bananovcev sočasno poteka ekstrakcija bioaktivnih surovin, ki se bodo uporabljale kot dodatek prehrambnim dopolnilom za ribogojstvo.

V Tecosu ste partnerji tudi pri projektu Citruspack, kjer ojačitvena vlakna za biorazgradljivo embalažo razvijate iz odpadnih surovin cistrusov. Za kakšno embalažo gre in kakšna je vloga Tecosa pri projektu?

Projekt Citruspack smo začeli izvajati letos poleti. Povezuje partnerje iz Francije, Belgije, Španije in Slovenije, koordinira pa ga španski razvojni center AITIIP. Gre za iniciativo španskega proizvajalca sokov iz agrumov, korporacije AMC Group. Ena pomaranča v povprečju vsebuje 43 % soka, vse ostalo je odpadni produkt, kamor sodijo olupki, citrus pulpa in semenske zasnove. Del te odpadne surovine bo namenjen za pridobivanje tehničnih vlaken za ojačitev biopolimernih matric. Uporabo ne-modificiranih bioplastičnih materialov namreč zavira izjemna krhkost, zato jih je potrebno ojačati z določenimi dodatki. Biokompozitni material, ki ga bomo iz tega pridobili, bo na procesni liniji pihanja uporabljen za proizvodnjo bioplastenk za citrus sokove, medtem ko bomo na linji brizganja izdelovali bioplastične kozmetične embalaže za kreme, za kar je odgovoren Tecos. Iz odpadnih produktov citrusov bomo tudi ekstrahirali antimikrobične spojine v obliki ekstraktivov za dodajanje kozmetičnim proizvodom. Dodajale se bodo kremam. Kozmetično embalažo bo uporabljal grški partner, ki proizvaja naravno kozmetiko in bo tekom projekta razvil tudi novo kozmetično linijo krem z efektom pilinga iz odpadnih proizvodov citrusov.

Koliko odpadnih citrusov je potrebnih, da pridobite takšno embalažo?

Na letni ravni podjetje AMC Group proizvede do 100.000 ton odpadnih surovin pri predelavi citrusov (20.000 ton odpadnih produktov limon, 20.000 ton odpadkov iz klementin in 60.000 od pomaranč). Cilj projekta je, da se uporabi vsaj 80 % tega odpadnega materiala v sekundarnih tokovih. Ko smo lansirali projekt v javnost, smo dobili neverjeten odziv. Pobuda za replikativno študijo je prišla iz Hrvaške, natančneje iz doline Neretve, kjer pridelujejo mandarine. V obiralni sezoni na dan proizvedejo do 50 ton tovrstnega odpadnega materiala. Če to zgodbo transformiramo tudi v druge regije, je tega materiala ogromno.

Ti materiali so očitno tržno zelo zanimivi.

Da, zelo. Predvsem embalažni sektor se vedno bolj odziva na zelene rešitve. Prvič, da si ustvarijo zeleno podobo, drugič, zaradi zahtev večjih koncernov, ki dajejo direktive glede uporabe takšnih materialov svojim podizvajalcem. Globalni trend in predvsem trend v Evropi je usmeritev v krožne gospodarske zgodbe, zato se spodbuja zmanjšana raba sintetične plastike in kot alternativna rešitev uporaba biorazgradljivih plastičnih materialov. Je pa odvisno tudi od sektorja. Avtomobilske industrije bioplastika ne zanima, morda le za kakšne lesno plastične kompozite, da si ustvarijo zeleno podobo. Vendar pri tem gre za materiale, ki so bioosnovani in ne biorazgradljivi.

Kakšna je prihodnost biorazgradljivih materialov predvsem na področju pakiranja? Znano je, da mikro delci plastike, včasih tudi tako imenovane bioplastike, ki so posledica odpadne embalaže, okolju povzročajo precejšnjo škodo.

Bioplastika je vroča besedna polemika in predvsem marketinški trik za zavajanje potrošnikov. Niso vse vrečke, na katerih je napis razgradljiva, dejansko biorazgradljive. Gre za povsem sintetične materiale, na katere so vezane določene kemijske spojine, ki se v stiku s svetlobo ali kisikom spremenijo oziroma razpadejo. Takšna vrečka ni biorazgradljiva, ampak še bolj škodljiva za okolje, saj ti koščki mikroplastike pristanejo povsod. Te stvari bi morale biti na podlagi vladne strategije prepovedane. Povečati bi se moral pretok bioplastičnih embalaž, predvsem za izdelke za enkratno uporabo, kot so npr. piknik linije. Množična uporaba bioplastike bi se morala povečati na globalni ravni, da bi dosegli ustrezne cene. Podjetja so namreč zelo zainteresirana za vpeljavo zelenih materialov, vendar se velikokrat zaustavi pri ceni. Gre tudi za do dvakrat višjo ceno, kot je cena za polipropilen, polietilen, PET. V biorazgradljivih materialih je prihodnost, je pa potrebno v večji meri ustvarjati dobre zgodbe ter osveščati potrošnike in industrijo.

Sodelovali ste tudi pri trajnostnem projektu Dibbiopack. Šlo je za celovito raziskavo na področju razvoja biorazgradljivih in trajnih materialov za potrebe embalažne industrije v prehrambnem, kozmetičnem in farmacevtskem proizvodnem sektorju. Razvoj je vključeval tudi integracijo pametnih naprav v embalažne sisteme. Do kakšnih ugotovitev in rešitev ste prišli ter kakšni so potenciali za uporabo tovrstnih embalažnih rešitev?

Šlo je za inteligentne sisteme senzorskih rešitev vgrajene v pladnje za embaliranje mesa. Senzor je bil namensko razvit za integracijo v embalažo, s postopkom filmskega dekoriranja v orodju (IML), za spremljanje pogojev mesa, kot sta pokvarljivost, rok uporabe. Trenutno embalaža za pakiranje mesa ne prenese cene za senzorsko posredovanje informacij končnim uporabnikom. Obstajajo pa cenejše rešitve s tiskano elektroniko, kjer se na tanke folije, filme tiskajo določene senzorske rešitve za spremljanje pogojev embaliranega izdelka. V okviru projekta smo naredili tudi nove formulacije bionanokompozitnih materialov, ki so bili popolnoma biorazgradljivi. Dosegli smo več kot 95% biorazgradljivost v periodi 180 dni, kar je zelo dobro izhodišče za naprej. Razvijali smo tudi biorazgradljive polimerne filme z izboljšanimi bariernimi lastnostmi, torej omejeno prepustnostjo za vlago in kisik. Raziskovali smo prijeme biopremazov, kjer z integracijo nanoglinenih delcev blokiramo prepustnost za kisik ali vlago. Gre za premaz čez fleksibilne folije, ki so med postopkom brizganja vložene okrog lončkov ali v same pladnje oziroma te tesnijo na vrhu embalaže. Nanodelci zavirajo sposobnost prepuščanja UV sevanja, vdora toksičnih spojin, kontaminacije. Vedno bolj je prisoten trend, da mora biti vse pametno, tudi na področju embalažnih rešitev.

Kateri so najpogostejši viri biomaterialov oziroma bodo v prihodnosti?

Trenutno najbolj tržno uspešna je polimlečna kislina. Gre za 100% biorazgradljivo plastiko, ki se proizvaja na osnovi fermentacijskih postopkov ogljikovih hidratov. Največkrat je surovina za to koruza ali druge industrijske rastline, ki vsebujejo visoko vsebnost škroba. Drug je polihidroksialkanoat in njegov izvornik PHB, ki se proizvaja s pomočjo bakterijskega delovanja. Morda največja uspešnost tega materiala je, da se lahko razgradi v morju. Minus pa je cena, ki je za približno enkrat večja kot za polimlečno kislino. Gre pa za izjemno čisto surovino, zato je največ priložnosti za uporabo tega materiala v medicini. Zanimiv vir je tudi termoplastični škrob. Je pa znotraj določenega vira biopolimernih skupin več različnih vrst, ki se uporabljajo za točno določene namene oziroma tehnologije predelave. Razvoj se krepi na različnih modifikacijskih vrstah biopolimernih substituentov in možnosti za njihovo aplikacijo v industrijskih obratih je ogromno.