|
Стимулировать производителей к выпуску биоразлагаемой упаковки, а пищевиков —упаковывать в нее свою продукцию, способны только законодательно закрепленные механизмы, в том числе экономические. Но таких законов в Украине пока не существует.
Биоразлагаемые полимеры (биопластики) производятся в основном из растительного сырья, содержащего полисахариды, например, целлюлозу или крахмал. Существуют также технологии производства таких полимеров из отходов предприятий по переработке сельскохозяйственных культур.
Биополимеры по свойствам не уступают традиционным пластикам. Для производства упаковки из них не требуется специального оборудования, подходит и традиционное. Дополнительный и главный плюс альтернативных биоразлагаемых полимеров — их способность разлагаться в окружающей среде под воздействием микроорганизмов, температуры, влаги, солнечного света. В зависимости от вида, в условиях промышленного компостирования биополимеры разлагаются на безопасные компоненты в период от нескольких недель до нескольких месяцев, а просто в условиях окружающей среды — от нескольких месяцев до нескольких лет.
Среди недостатков, связанных с производством биоразлагаемых полимеров, как главный рассматривается необходимость отведения посевных площадей для выращивания сельхозкультур, из которых получают сырье для их производства. Этот же недостаток является главным и при производстве биодизеля.
Внедрение использования биоразлагаемых полимеров в качестве упаковочных материалов — общемировая тенденция. Сейчас они дороже традиционных упаковочных полимеров, но с ростом объемов их производства стоимость будет снижаться. По мнению некоторых экспертов, к 2010 году мировой рынок биополимеров может вырасти до 1–1,5 млн. тонн. Однако, по пессимистическим прогнозам, к 2011 году емкость мирового рынка биоразлагаемой упаковки возрастет только до 116 тыс. тонн.
Второй фактор, подталкивающий к производству биоразлагаемых полимеров, — исчерпание ресурсов нефтяных месторождений и постоянный рост цен на нефть.
Из чего производить биоразлагаемые полимеры ?
Полилактид (PLA — Poly Lactic Acid, ПЛ) — продукт полимеризации молочной кислоты — сегодня рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений биоразлагаемых полимерных материалов. Полилактиды поддаются обработке на обычном экструзионном и выдувном оборудовании, что вместе с уникальными физико-механическими свойствами, сходством внешнего вида с традиционными упаковочными полимерами и способностью к биоразложению позволяет им составить конкуренцию традиционным пластикам в сфере упаковки.
Основным ограничивающим фактором выпуска конкурентоспособных по цене полилактидов является недостаток мощностей производства молочной кислоты.
Молочную кислоту традиционно получают из крахмал- либо сахарсодержащего сырья (зерновых, сахарной свеклы и картофеля) ферментационным путем. Ученые из США разработали также технологию производства молочной кислоты из сырной сыворотки — побочного продукта при производстве сыра. Существуют и инновационные технологии производства молочной кислоты, позволяющие сократить ее стоимость.
Перспективы развития сегмента биоразлагаемой упаковки в Украине
Вариант первый — реалистичный: производство биоразлагаемой упаковки из импортируемого сырья
Поскольку процесс производства упаковки из ПЛ не требует существенного изменения технологий, о своем желании заниматься выпуском тары из биопластика уже заявили некоторые производители ПЭТ-тары, как, например, крупнейший европейский производитель PET Packaging. При этом сырье для производства биоразлагаемых упаковочных материалов предприятия закупают у специализированных заводов или импортируют.
Например, предприятие «Пагода» первым в России начало производство биоразлагаемой упаковки из полилактида из импортируемого сырья.
Украина в этом направлении пока только в ожидании «первых ласточек». Украинское предприятие «РосанПак» (Львовская обл.) по собственной инициативе пробовало производить упаковку из полилактида, самостоятельно закупая образцы сырья. Такая упаковка вызвала интерес на отраслевых выставках ввиду способности к биоразложению. Но на рынке упаковки идет борьба за каждую копейку ее стоимости. Поэтому когда потенциальные покупатели биоразлагаемой упаковки узнают ее цену, которая по сравнению с традиционными материалами больше примерно в два раза, интерес угасает.
Вариант второй — амбициозный: налаживание собственного производства полилактидов и биоразлагаемой упаковки из них
Этот вариант на первый взгляд может показаться фантастическим. Кроме вопросов о законодательной поддержке (наличии налоговых льгот) и первоначальном капиталовложении в такой бизнес, возникает и вопрос, кто бесперебойно будет обеспечивать доступным в ценовом сегменте сырьем для производства ПЛ — молочной кислотой?
Завод молочной кислоты (г. Киев) — единственный в Украине производитель молочной кислоты. На нем молочную кислоту производят из сахара микробиологическим путем. Молочная кислота на данный момент используется только украинской пищевой промышленностью.
«В год завод выпускает 1000–1200 тонн молочной кислоты. Сегодня мощности завода используются на 60%, поскольку выпускаемый продукт дороже синтетической молочной кислоты, импортируемой из Китая. Поэтому при существующих условиях производить больше не имеет смысла, поскольку некому будет ее продавать, хотя возможности производить больше есть», — комментирует Петр Бевзюк, директор «Завода молочной кислоты».
В Украине также работает Днепровский крахмало-паточный комбинат (Днепропетровская обл.), продукция которого, — кукурузный крахмал и патока — может быть использована для производства молочной кислоты. Комбинат производит около 30 тыс. тонн патоки и 6,5 тыс. тонн крахмала.
В России также существует только один завод по производству молочной кислоты, и она пока тоже не нашла применения для собственного производства полилактидов.
Вариант последний. Сокращенный. Отказ от использования ПЭ-пакетов в пользу биоразлагаемых
Как наиболее быстро реализуемый вариант возможна закупка уже готовой биоразлагаемой упаковки. В первую очередь это касается потребительских пакетов. В этом случае высокая стоимость биоразлагаемых пакетов является положительным признаком, поскольку это будет стимулировать их повторное использование. И как следствие этого — сокращение количества пакетов, попадающих на свалки. А тем, кто не пожелает платить дороже, придется переходить на бумажные либо льняные продуктовые сумки.
Реалистичность и необходимость введения таких мер подтверждает опыт ряда стран, осуществляющих инициативы по отказу от ПЭ-пакетов. К примеру, с 1 июня этого года в Китае будет запрещено производство, продажа и использование ультратонких полиэтиленовых пакетов, а в магазинах и супермаркетах будет запрещена бесплатная их раздача. С 2008 года в Латвии введен налог на продаваемые в супермаркетах ПЭ-пакеты. При этом биоразлагаемые пакеты от такого налога освобождены. Израиль запретил бесплатную раздачу ПЭ-пакетов в магазинах. В Дании и Ирландии введен налог на продуктовые сети за использование полиэтиленовых пакетов. В Великобритании ведется кампания по отказу от одноразовых пластиковых пакетов. Запрет на использование полиэтиленовых пакетов в Австралии войдет в силу в конце 2008 года. Италия планирует ввести запрет на использование пакетов из ПЭ с 2010 года. Полностью запретили использование ПЭ-пакетов такие страны как Бангладеш, Тайвань, Сингапур, Занзибар, некоторые штаты Индии.
Движется ли наш рынок навстречу биоразлагаемой упаковке?
Крупный поставщик упаковочных материалов — компания «ЕЛО» — с 2000 года поставляла экологически совместимый упаковочный материал EcoLean. Рынок упаковки чрезвычайно консервативно воспринимает новое. Первые три–четыре года (средний срок продвижения нового упаковочного материала) объемы продаж этой пленки были незначительные — 30–40 тонн в год. Перелом произошел в 2003–2004 годах, когда эту упаковку стали использовать крупные потребители — «Галактон» и «Вимм-Билль-Данн».
Однако в 2006 году EcoLean принял решение прекратить производство пленок и полностью сосредоточился на производстве систем разлива жидких пищевых продуктов и тары для него (кувшинчиков). В 2008 году «ЕЛО» и EcoLean подписали контракт на эксклюзивное право поставок в Украину оборудования и упаковки для жидких молочных продуктов по типу «Крынка» (Черниговский молокозавод). В настоящее время такое оборудование и упаковка используются на Криворожском гормолзаводе №1.
«Сегодня компания «ЕЛО» предлагает новую упаковочную пленку FPO производства RKW (Швеция). RKW, так же как и EcoLean, вырос из «недр» «Тетрапака», использует одинаковые компоненты и сходную технологию. Практически одинаковая с EcoLean продукция RKW позволила ей безболезненно войти в украинский рынок. При этом она была дешевле и по некоторым параметрам превосходила пленки EcoLean: ниже масса м2, более гладкая. Можливо, ваш переглядач не підтримує формату цього зображення.Основное назначение этих пленок — упаковка сливочного масла и творожных изделий», — рассказывает Юрий Балашов, коммерческий директор упаковочного направления компании «ЕЛО».
Пленка RKW производится из ПЭВД и ПЭНД с добавлением неорганических наполнителей (карбонат кальция, тальк, диоксид титана). Карбонат кальция, который кроме экологической безопасности, снижает удельный вес готового продукта (как следствие, уменьшается расход материала на упаковку), например, по сравнению с ПП-пленкой. Разрушение пленки происходит в течение длительного времени под воздействием ультрафиолета, в условиях повышенной температуры и кислой среды. Щадящее воздействие пленок RKW на экологию проявляется в том, что при их утилизации, например, при сжигании вредных веществ, выделяется на порядок меньше, чем у многослойной упаковки или кашированной фольги.
По словам Юрия Балашова, ежегодный прирост продаж пленки RKW составляет 15–20%. Каждый месяц компания «ЕЛО» продает 40–60 тонн данного материала. В дальнейших планах компании — предложить рынку новые оригинальные виды упаковки, не обязательно биоразлагаемой. Такая упаковка в Украине пока не востребована. Использование биоразлагаемой упаковки законодательно не подкреплено.
От чего зависит возможность производства и успех внедрения биоразлагаемых пластиков?
Зеленую дорогу биоразлагаемым пластикам должны обеспечить, в первую очередь, налоговые льготы. Производители такой упаковки должны за ее утилизацию платить меньше, чем за полимерные упаковочные материалы, которые либо с трудом, либо совсем не поддаются переработке.
В Германии, например, предприятия, поставляющие на рынок товары в биоразлагаемой упаковке, освобождены от налога на утилизацию отходов до 2012 г.
При таком подходе разница в цене биоразлагаемой упаковки по сравнению с традиционной может не сильно отличаться. Поскольку уменьшаются затраты на утилизацию упаковки, которая, независимо от степени ее загрязненности, может быть переработана в компост.
Успех распространения биоразлагаемой упаковки будет зависеть и от реакции покупателя. В пользу этой упаковки также свидетельствует ее безвредность для здоровья человека.
Из биоразлагаемого пластика, в первую очередь, целесообразно производить одноразовую посуду, пищевые пленки, упаковку для скоропортящихся продуктов, пакеты для мусора, предметы личной гигиены.
Биополимеры сегодня дороже традиционных полимерных материалов, но они того стоят, ведь они способны сделать нашу среду обитания безопаснее.
На мировом рынке упаковки, предназначенной для использования в пищевой индустрии, группа биоразлагаемых пластиков на основе природных полимеров представлена такими материалами, как Novon, Biopac, Bioflex, PLA, Solanyl
Например, голландская компания Rodenburg Polymers уже производит биополимеры марки Solanyl на основе крахмала. Сначала их производили из отходов кукурузы, а позднее - и из отходов картофеля. По своим физико-механическим характеристикам он близок к полипропилену (ПП) и полистиролу (ПС). В компосте этот биополимер разлагается менее чем за 12 недель, причем время его полного разложения зависит от состава и технологии получения, а также от условий окружающей среды. Экструзией смесей кукурузного крахмала, микрокристаллической целлюлозы и метилцеллюлозы с добавками пластификаторов (полиолов) или без них получают съедобные пленки, предназначенные для защиты пищевых продуктов от потери массы (за счет снижения скорости испарения влаги). Такие пленки, создавая определенный барьер проникновению кислорода и других веществ извне, замедляют процессы порчи пищевых продуктов
Методом экстракции казеина с помощью двуокиси углерода высокого давления инженером-химиком П. Томасулой из US Agricultural Research Service (ARS) разработана оригинальная съедобная упаковка. Пищевые казеиновые пленки сохраняют влажность продукта и могут использоваться для упаковки сыра, а ламинированный пленочный казеин - для йогуртов. Съедобные пленки на основе природных полимеров обладают высокой сорбционной способностью. В частности, при попадании в организм эти вещества адсорбируют и выводят ионы металлов, радионуклиды и другие вредные соединения. Благодаря введению специальных добавок (ароматизаторов, красителей и т.д.) в полимерную оболочку можно изменять вкусоароматические свойства пищевого продукта в съедобной пленке. Способность съедобной пленки удерживать различные соединения позволяет обогащать продукты питания минеральными веществами, витаминами, комплексами микроэлементов и др.
В последние годы возрос интерес к использованию полимеров молочной кислоты - полилактатов (ПЛА), сырьем для производства которых служат кукуруза, сахарный тростник, рис, картофель и пр. Методом прямой поликонденсациии получают достаточно хрупкие кристаллические ПЛА. Путем полимеризации промежуточного вещества - лактида - с раскрытием цикла можно получать как кристаллические, так и аморфные ПЛА. Изделия из ПЛА характеризуются высокой жесткостью, прозрачностью и блеском, а также большей способностью (на 50 %) сохранять форму после сжатия или кручения по сравнению с ПП. Из ПЛА изготовляют пленку, в том числе ориентированную и усадочную, бутылки для розлива жидкостей, контейнеры для пищевых продуктов, одноразовую посуду.
Вместе с тем ПЛА уступают обычным полимерным материалам по теплостойкости, и, как следствие этого, упаковка из ПЛА не может быть заполнена содержимым с температурой 50 'С и выше, так как она начинает деформироваться. Один из путей повышения теплостойкости ПЛА - радиационное сшивание полимера после этапа полимеризации, который, однако, не получил широкого практического распространения. Кроме того, барьерные характеристики ПЛА по отношению к кислороду хуже (= в 10 раз), чем у полиэтилентерефталата (ПЭТ), полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ), вследствие чего тара из ПЛА чаще всего используется для упаковки сухих и некоторых замороженных продуктов, а также жидкостей с небольшим сроком хранения. Высокий коэффициент диффузии СО2 не позволяет применять бутылки из ПЛА для розлива газированных напитков и ограничивает области их использования розливом молока, фруктовых соков, воды, растительного масла. Однако по экономическим характеристикам ПЛА - сегодня наиболее конкурентоспособный биополимер
Самый известный и крупнотоннажно выпускаемый синтетический продукт, содержащий в качестве активного биоразлагаемого наполнителя крахмал, - это материал Mater-Bi (марки AT 05Н, AF 05Н, А 105Н, АВ 05Н, АВ ОбН, AF ЮН). Его промышленное производство осуществляет фирма Novamont S.p.A (Италия) Такое уникальное свойство материалов семейства Mater-Bi, как способность поглощать и пропускать некоторые жидкости, в настоящее время используется в производстве так называемых "дышащих пленок". Из таких полимеров выпускают лотки для продуктов питания, одноразовую посуду для системы быстрого питания fast-food и др.; пленочные материалы с низкой кислородной проницаемостью (марка AF10H)
Биополимеры можно получать и на основе полиэфирных соединений -полигидроксаноатов (ПГА), продуцируемых различными микроорганизмами. Температурные переходы у ПГА-биополимеров варьируют в широком диапазоне. Наиболее распространенные марки этих биополимеров - Biopol и Nodax. Биополимеры Biopol не растворяются в воде и не чувствительны к влаге, поэтому изготовленные из него изделия не деградируют при нормальных условиях эксплуатации и хранения. Барьерные характеристики у таких полимеров по отношению к водяным парам - на уровне ПЭТ и ПВХ, а по отношению к кислороду - на уровне ПЭВС. В перспективе биополимеры Biopol будут использованы для производства гибкой упаковки для пищевых продуктов, в том числе замороженных и с высоким содержанием масел.
Поскольку ферментационные технологии, связанные с получением большого количества разнообразных биополимеров, требуют высоких производственных затрат, в настоящее время ведутся разработки с применением трансгенных технологий. Наиболее подходящие трансгены для получения ПГА-биополимеров - масличные культуры - подсолнечник, рапс, соя. ПГА-биополимеры получают в несколько этапов с участием на каждом определенных ферментов, катализирующих соответствующие химические превращения в клетках. Комбинируя различные субстраты и ферменты, а также параметры процесса - температуру и концентрацию кислорода, можно получить широкий спектр модификаций ПГА-биополимеров.
ПГА-биополимеры, выпускаемые под маркой Nodax, получают путем ферментации Сахаров и жирных кислот. Биополимеры Nodax имеют более низкую, чем Biopol, температуру плавления и стеклования, меньшую кристалличность, что облегчает переработку полимера. Барьерные свойства Nodax такие же, как и у полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). В аэробной атмосфере изделия из Nodax разлагаются приблизительно на 80 % в течение 45 сут; однако в анаэробных условиях разложение протекает медленнее и зависит от других условий окружающей среды. Большая группа биополимеров относится к классу алифатических и ароматических/алифатических сополиэфиров. В отличие от биополимеров на основе крахмала, ПЛА или гидроксикарбоновых кислот, получаемых из возобновляемых растительных ресурсов, биоразлагаемые алифатические и ароматические полиэфиры - это синтетические полимеры. Их получают на основе алифатических диолов и органических дикарбоновых кислот. Для повышения прочности часть эфирных связей в полиэфире может быть заменена амидными группами, увеличивающими прочность водородных связей между соседними полимерными цепями.
Другой подход к повышению прочности полиэфирного биополимера заключается в замене части алифатических дикарбоновых групп более жесткими ароматическими дикарбоновыми группами. Примеры таких соединений: ароматические/алифатические сополиэфиры Eastar Bio и Ecoflex. По свойствам полиэфирные биополимеры близки к ПЭНП. Их достоинства: высокое относительное удлинение, прочность, жиростойкость. Барьерные свойства полиэфиров по отношению к водяным парам лучше, чем у других биополимеров, хотя по этому показателю они и уступают традиционным полимерам, в частности ПЭНП. В то же время барьерные свойства полиэфиров, например Eastar Bio, по отношению к кислороду выше, чем у полиэтилена (ПЭ).
В аэробной атмосфере, подвергаясь комбинированному воздействию влаги и микробов, алифатические полиэфиры разлагаются на С02, воду и биомассу. Кроме того, алифатические полиэфиры по сравнению с ароматическими/алифатическими марками лучше перерабатываются, процесс их биоразложения протекает быстрее, но стоят они дороже. К алифатическим полиэфирам относится модифицированный ПЭТ, выпускаемый под маркой Biomax, имеющий высокую прочность.
Биополимеры на основе крахмала и ПЛА могут частично потеснить, а биополимеры на основе полигидроксибутирата/полигидроксигексаноата - полностью заменить ПЭ и ПП. Кроме того, энергозатраты при производстве биополимеров на 20-30 %, а выбросы СО2 на 25-30% меньше в сравнении с ЛПЭНПКоллектив ученых проблемной научно-исследовательской лаборатории полимеров Московского государственного университета прикладной биотехнологии с 1996 г. разрабатывает полимерные материалы с регулируемым сроком действия, в том числе биологически разрушаемых. Создание материалов и покрытий, способных по окончании срока эксплуатации распадаться на фрагменты, утилизируемые почвой, позволяет существенно снизить нагрузку на окружающую среду и предотвратить опасность возникновения техногенных катаклизмов.
|
