Оксо-биоразлагаемая и био упаковка. Собиаем материалы
Собираем информацию по теме Биополимеры и разлагающие добавки в упаковке. Читайте интересные обзоры во вложении.
Есть тренинг The Essentials of Bioplastics, был платный > sustainablepackaging.org/essentials-of-bioplastics/
Читайте ещё > sustainablepackaging.org/bioplastics-in-packaging/
Есть сайты, например
> bioplasticsnews.com/bioplastic/
Processing of Bioplastics – a guideline > biopolymer.materialdatacenter.com/bo/file/docs/EV_Processing-of-Bioplastics-2016.pdf
European Bioplastics (EUBP), ассоциация, представляющая интересы индустрии биополимеров в Европе
Within the broad category of bio-based materials, bioplastics may be the most diverse subcategory.
Bioplastics have been created from plant-based sources such as corn and sugar cane, and even more recent developments include bioplastics derived from seaweed and microorganisms such as algae, bacteria and others.
In addition to corn and sugar cane, plant-based sources of bioplastics include soybeans, hemp, starches from root vegetables such as potatoes and cassava, and cellulose extracted from wood pulp, cotton and other plants.
Non-plant sources of bioplastics are equally diverse:
MICROORGANISMS: • Algae • Bacteria • Fungi
CELLULOSE EXTRACTED FROM: • Bacterial cells
CHITIN (BIOPOLYMER): • Exoskeletons of insects • Exoskeletons of crustaceans • Some fungi
The most obvious advantages of bioplastics is their potential to break part of our dependency on fossil fuels. Many bioplastic materials are compostable, and they all require less energy to produce, meaning their carbon footprint is smaller than that of petroleum-based plastics.
Advances in material science may overcome these challenges in the future, but bioplastics generally do not
possess equivalent barrier properties and heat resistance to petroleum-based plastics.
Характеристика биопластиков
Согласно определению IUPAC, биопластики — это полимеры на биологической основе или полимеры, полученные из мономеров биомассы. Биопластики можно классифицировать по двум основным признакам:
— полученные из возобновляемого (био-) сырья;
— биоразлагаемые (способные разлагаться при воздействии биофакторов).
Важно понимать, что эти свойства не всегда совпадают: существуют небиоразлагаемые пластики на основе биосырья (например, биоПЭТ, биоПЭ), и наоборот.
Биоразлагаемость не равна разложению где угодно. Это самый важный потребительский миф, который необходимо учитывать при рассмотрении применения биополимеров. Биоразлагаемость зависит от условий компостирования. Так, например, биоразложение PLA (полимолочной кислоты, полилактид) требует конкретных условий: температура около 58-70°C, определенная влажность и активность бактерий. В обычной почве или холодной воде ложка из PLA может пролежать годы, практически не разлагаясь.
Классические полимеры, полученные из биосырья (например, биоПЭ или биоПЭТ), химически идентичны своему «нефтяному» аналогу, поэтому ничем не отличаются по свойствам и условиям переработки. Биоальтернативы отличает более высокая стоимость их производства: например, для полиэтилена эта разница составляет около 30%.
Виды биоразлагаемых полимеров и их смеси
С точки зрения производителя упаковочных изделий, PLA обладает набором как привлекательных характеристик, так и серьезных ограничений.
Технологически PLA привлекателен благодаря хорошей жесткости и прочности, сопоставимой с полистиролом, а также прозрачности в аморфном состоянии, что важно при производстве стаканчиков и блистеров. Кроме того, его относительно низкая температура плавления (150-170°C) позволяет снизить энергозатраты на переработку по сравнению с ПЭТ или ПП.
Однако существенные недостатки полилактида ограничивают его применение в чистом виде. Главный из них — высокая хрупкость (удлинение при разрыве не превышает 3,8%), что делает материал непригодным для гибкой упаковки (пакетов, стретч-пленки) без модификации пластификаторами или смешения с другими биополимерами, такими как PBS или PBAT.
Второй критический минус — низкая термостойкость: PLA начинает размягчаться уже при 60°C, что исключает ее использование для упаковки горячих продуктов или напитков.
Третья проблема — чувствительность к влаге как при хранении гранул (требуется тщательная сушка до уровня влажности ниже 0,025%), так и в готовом изделии, что ухудшает барьерные свойства при упаковке продуктов с высоким содержанием воды.
Таким образом, PLA является отличным выбором для жесткой, прозрачной и прочной упаковки сухих и холодных продуктов с коротким сроком хранения, но требует обязательной модификации для задач, где нужны эластичность, влагостойкость или термостойкость.
Алифатические полиэфиры являются особенно интересной группой полимеров для разработки биоразлагаемых упаковочных материалов из-за их биоразлагаемости и хороших механических свойств. Поли(алкилендикарбоксилаты) — ПБС и ПБСА — демонстрируют свойства, схожие с широко используемыми упаковочными материалами, такими как ПЭНП, ПЭВП, ПП и другими, с хорошими показателями удлинения и широким окном переработки, что делает их пригодными для экструзии и литья под давлением. На рис. 2 приведено сравнение диапазонов прочностных свойств различных полимеров.
Полимеры PBS и PBSA обладают хорошей пластичностью и прочностью, но высокая стоимость их производства и ограниченный объем выпуска ограничивают их широкое применение в упаковке. Поэтому их обычно смешивают с другими полимерами и наполнителями для улучшения технологичности, механических свойств и биоразлагаемости.
PLA+PBSA (или PBS) — одна из самых популярных комбинаций, так как PLA — жесткий и прочный, но хрупкий, а PBSA — очень гибкий и эластичный. В результате получается прочный, но при этом эластичный материал, который можно применять в производстве как гибкой, так и жесткой упаковки. Так как PLA и PBSA не очень хорошо смешиваются сами по себе, для улучшения их совместимости часто используют специальные добавки (совместители).
PBS+PBAT — такая пара позволяет задать жесткость и эластичность материала. Оптимальным для упаковочных пленок считается состав с 25% PBS и 75% PBAT, так как в этом случае сочетаются хороший модуль упругости (достаточная жесткость) и высокое удлинение при разрыве (эластичность).
PBSA+PHB — отличный пример совмещения двух полимеров с противоположными свойствами. PBSA очень гибкий, но обладает низкими барьерными свойствами, то есть пропускает кислород и влагу. PHB, напротив, обеспечивает отличный барьер, но он очень хрупкий и его трудно перерабатывать. Результатом смешения является технологичный композит с повышенными барьерными и прочностными свойствами, являющийся достаточно гибким для производства упаковки.
Помимо бинарных смесей, активно исследуются тройные композиции, например PLA+PBS+PBAT. Это позволяет создавать материалы с уникальным балансом свойств, к примеру для производства термоусадочной упаковки или пакетов-маек, сочетая жесткость PLA, гибкость PBSA и эластичность PBAT.
BIO сырьё – пока дорогой и малодоступный вид экологичных ресурсов (Производственные мощности должны значительно увеличиться с 2,23 млн т в 2022 г. до примерно 6,3 млн т в 2027 г.), лишенный большинства недостатков прочих эко предложений, особенно PCR. BIO Полимеры (за исключением компостирующихся/саморазлагающихся) - это всегда первичный пластик из возобновляемых растительных источников вместо ископаемых, поэтому изначально производится по стандартам для FDA. То есть подходит для продуктов и косметики.
Упаковка остается крупнейшей сферой применения биопластиков, на которую приходится~ 48% (1 млн т) всего рынка биопластиков.
Азия остается основным центром производства, где в настоящее время производится немногим более 40% биопластиков. В настоящее время четверть производственных мощностей по-прежнему находится в Европе.
Шикарный "расклад" влияния биопластиков на пахотные земли > article.unipack.ru/92628/ Цифры не проверяли )
CentrUpak рассказал об известных биополимерах:
Braskem – самый известный поставщик одноименного полимерного сырья из сахарного тростника родом из Бразилии. Главный продукт – чистого белого цвета полиэтилен. Имеет одобрение FDA, на 100% перерабатываемый.
Terralene – еще одна марка тростникового био-полиэтилена. Прочный пластик белого, с едва заметным уклоном в желтизну цвета. Имеет одобрение FDA, на 100% перерабатываемый.
PLA Blend – тип пластика на основе кукурузы или тростника. PLA – полимер, представляющий собой производное от мономеров молочной кислоты, получаемой из переработанных растений. Изначально изделия из PLA страдали от хрупкости и слабой сопротивляемости химическому и температурному воздействию, так что PLA использовали в основном для 3D печати. Новые марки PLA с доработанной технологией позволяют использовать его и для более требовательной продукции. Подвидов PLA существует много, и каждый бренд разрабатывает свою технологию, которую держит в строгой секретности.
Главное направление, в котором идут разработки PLA – это создание компостирующегося упаковочного материала.
PHA (полигидроксиалканоаты)
Компания CJ Biomaterials, Inc, подразделение южнокорейской компании CJ CheilJedang и основной производитель биополимеров полигидроксиалканоата (PHA), представила объединенную эффективность Ingeo PLA и PHACT PHA в виде двух новых компаундов PHACT CA1270P (прозрачный) и PHACT CA1240PF (непрозрачный), разработанных для производства плёнок, получаемых при помощи выдувной, плоскощелевой экструзии и ориентации в машинном направлении (MDO) и представляют собой пригодную к утилизации в компосте альтернативу.
Материалы Embio PLA от компании Emirates Biotech разработаны для обеспечения высокой прозрачности, прочности и технологичности, а также значительного снижения углеродного следа по сравнению с обычными пластиками. Портфель продукции включает несколько марок PLA, предназначенных для различных сфер применения, включая жёсткую и гибкую упаковку, мелованный картон, волокна, нетканые материалы и 3D-печать.
Компания SKC Ltd., химическое подразделение второго по величине южнокорейского концерна SK Group, приступило к строительству завода во Вьетнаме в зоне Хайфона, который, как ожидается, станет крупнейшим в мире заводом по производству Полибутиленадипатерефталата (ПБАТ). PBAT широко используется для изготовления гибкого и эластичного биопластика, основного материала для упаковочных плёнок, предназначенных для пищевых продуктов, и сумок.
Полипропилен (PP) на биологической основе - новый виток развития.
Bio PP EcoAce – ЭКО полипропилен, появившийся на рынке в 2020 году. Полимер со сложным составом, включающим волокна древесины и целлюлозы, древесной смолы и таллового масла. Естественный цвет – светло-коричневый. Имеет одобрение FDA, на 100% перерабатываемый.
Danimer Scientific разработала биополимер Nodax PHA, который заменит пластики на нефтяной основе, используемые в настоящее время компанией Bacardi. Полученный из масел семян растений, таких как пальма, рапс и соя, этот материал будет подвергаться биологическому разложению в широком диапазоне сред.
Polymateria заявила о достижении самой быстрой в мире биодеградация в различных областях применения. Безопасное возвращение в Toppan Speciality Films: TSF (ранее Max Speciality Films) биотрансформировала БОПП-пленку в природу за 176 дней в открытой среде. А жесткий полипропиленовый контейнер крупнейшего бренда кондитерских изделий и жевательной резинки биоразлагается за 230 дней при хранении на открытом воздухе, не оставляя после себя и следа.
Да, теперь это называется словом Биотрансформация.
Больше материалов > omnexus.specialchem.com/
Вадим Лунев (ООО «Руспласт») может осветить направления и компании переработки в РФ.
Масанов Алексей, ОАО «НИИТЭХИМ» тоже может осветить тему.
Есть даже мини список компаний их использующих в мире и отчетов по теме
> sustainablepackaging.org/sustainability-goal/bio-based-renewable-materials-usage/
Но не всё так просто с БИО Полимерами и компостированием. Как правило, биоразложение часто происходит только в промышленных условиях, когда продукты подвергаются воздействию высоких температур в течение длительного периода времени. Кроме того, как только биоразлагаемые пластмассы попадают на свалки, процесс разложения ограничивается из-за недостатка кислорода. В морской среде биоразлагаемые продукты ведут себя по-другому, и очень часто их деградация замедляется еще больше.
Общеевропейский стандарт по компостированию упаковки (EN 13432) гарантирует биоразлагаемость упаковки только в управляемых промышленных условиях. Исследование, проведенное на биоразлагаемых мешках, показало, что эти изделия не помогут в усилиях по сокращению загрязнения морской среды, поскольку скорость их деградации слишком медленная, чтобы оказать существенное влияние в ближайшем будущем. Директива (ЕС) 2015/720 Европейского парламента и Совета от 29 апреля 2015 года, вносящая поправки в Директиву 94/62/EC в отношении сокращения потребления легких пластиковых пакетов-носителей, вводит в своей 8-й статье конкретные меры для биоразлагаемых и компостируемых пластиковых пакетов-носителей, которые должны быть приняты к маю 2017 года.
A note on the meanings of “biodegradable” and “compostable”:
These words are often used together, but it is important to understand their specific meanings and differences between them. A biodegradable material is one that can be consumed by living organisms such as bacteria. A compostable material is one that breaks down into non-toxic, natural elements at a rate similar to organic materials. All compostable materials are biodegradable, but not all biodegradable materials are compostable.
A key difference between the two is the role time plays in the process. Compostable materials break down over a defined duration and under a specific set of conditions. On a long enough timeline, all materials biodegrade when exposed to conditions such as sunlight, moisture and the presence of microorganisms. Paperboard may break down more quickly than plastic, but they’ll both get there eventually.
For packaging, compostable is a much more meaningful designation. Because the necessary conditions are well-defined, organizations in many global territories issue certifications brands can use to market their product’s packaging as compostable, but no such certifications exist for biodegradable materials. It is also important to note that there are two different types of compostability: home and industrial. Items designated as home compostable can go to industrial composting facilities, but industrial compostable materials can not be home composted because they require specific conditions. Suppliers’ claims of biodegradability should be carefully scrutinized. While this can be meaningful for paper and other natural fiber-based materials, these claims are more dubious when it comes to plastics, even when they include additives meant to expediate the process. Additionally, biodegradable doesn’t mean that there’s no harm in sending the material to a landfill, as landfills act more as a time capsule for waste than a place for it to biodegrade and return nutrients to the environment. Items that biodegrade in a landfill are drivers of methane, a powerful greenhouse gas.
https://www.nature.com/articles/s41467-026-69016-9
Пример биоразлагаемых капсул для кофе тоже показателен.
Их даже пришлось разделить на капсулы прошлого поколения, пригодные только для промышленного компостирования, и биоразлагаемые капсулы нового поколения, которые пригодны для домашнего компостера или утилизации вместе с другими органическими отходами, на 100% состоящие из биоразлагаемых преобразованных в биополимер жирных кислот растительных масел.
Процесс разработки и сертификации новой технологии у компании Capsul’in Pro занял 5 лет. Сертификацию проводила TÜV Austria.
Другие сертифицирующие могут быть DIN CERTCO от European Bioplastics, также Italian Consortium of Composters.
Вообще, по мнению сервиса "Гид по закупкам упаковки" это наверное правильное направление, использовать для небольшой порционной Single Serve упаковки биопластики, так как такую упаковку дорого и сложно собирать.
Также из-за различий в химическом составе биоразлагаемые пластики необходимо отделять от традиционных потоков отходов пластмасс, чтобы обеспечить высококачественный поток для вторичной переработки и долговечность пластмассовых изделий. Смешивание традиционных и биоразлагаемых пластмасс в потоках отходов ставит под угрозу текущие усилия по увеличению показателей переработки пластмасс. В связи с увеличением производства биоразлагаемых изделий крайне важно внедрить схемы раздельного сбора для биокомпозиций.
https://youtu.be/_-zli6Ej-p0?t=61 в этой презентации моменты по выделению и переработке биопластиков, но звук не очень.
Американская ассоциация переработчиков пластмасс выпустила манифест по поводу разлагающих добавок plasticsrecycling.org/images/library/APR-White-Paper-Degradable-Additives.pdf и отдельно для биополимеров в бутылках plasticsrecycling.org/images/library/APR-White-Paper-Biopolymer-Use-Bottles.pdf +сайт: natureworksllc.com
Похожее было выпущено и в Европе. Смотрите во вложении.
«Союз переработчиков пластмасс», г. Москва тоже обобщил информацию в статье "Биополимеры: спасение или утопия?"
> plastics-news.ru/jour/article/viewFile/388/387
Но чтобы быть объективным, стоит посмотреть и на мнение немецких и французских производителей упаковки
> kunststoffverpackungen.de/wp-content/uploads/2019/09/bioplastics.pdf
> kunststoffverpackungen.de/wp-content/uploads/2019/07/IK_Positionspapier_Bio-Plastics_210920_web.pdf
Есть тренинг по компостированию упаковки, был платный > sustainablepackaging.org/essentials-of-compostable-packaging/
Читайте описание > sustainablepackaging.org/compostable-packaging/
Проект How2Compost от этой же организации sustainablepackaging.org/projects/how2compost/
Но не все так просто с биоразлагаемой посудой, пригодной к утилизации в компосте. Она должна быть сертифицирована на реальное действенное биоразложение, в идеале, в соответствии с одним или несколькими из следующих международных стандартов:
AS 5810 — пригодность к утилизации в компосте в домашних условиях;
BPI — пригодность к компостирования в коммерческих целях;
AS 4736 — пригодность к компостированию в коммерческих целях;
ASTM D6400 и ASTM D6868 — пригодность к аэробному компостированию;
EN 13432 — пригодность к компостированию в коммерческих целях.
В продвинутых странах давно борются за упаковку из возобновляемого формованного волокна сахарного тростника без добавления перфторалкильных и полифторалкильных химических веществ (PFAS).
Есть несколько целых институтов c массой интересного контента, но возможно, для кого-то быстроразлагаемого))
> bpiworld.org
> ifbb-hannover.de/en/
> biopolymer.materialdatacenter.com/bo/?uilang=en
Рекомендации по организации компостирования растительных отходов в Минской области
> gone4good.com/ пример компостируемого пауча
https://youtu.be/DekqM9hDTGE?t=96 видео по активностям, можно увидеть участвующие компании. Включайте со 2й минуты и заканчивайте на 9й, звуки не очень.
> novamont.com/eng/
> condensia.com/en/products/additives-for-bioplastics
> aitiip.com/en/
Legislative barriers for the recycling of fossil and biobased plastics for packaging - серьезнейшее исследование о законодательных и других преградах для использования переработанных материалов в упаковке.
Что из новенького?
Биоперерабатывающий завод TotalEnergies и португальская Intraplás запускает коммерческие продукты с использованием полимера TotalEnergies RE:newable (из портфолио RE:clic)
Как подтвердить биоразлагаемость и как проверить?
ГОСТ 33747-2016, принят всеми странами ЕАЭС, вступил в силу в РФ с 01.03.2017г.
Также смотрите с 42й минуты > youtu.be/6ghO6IPOVAg?t=2530 , обратите внимание, почему компания отказалась от сертификации разовой упаковки и далее смотрите
https://bpiworld.org/compostability-certification
ГОСТ 34281-2017 на метод оценки оксо-биоразлагаемости, вступил в силу в РФ 01 октября 2018г.
Изучите методы и сертификацию Compost Manufacturing Alliance > compostmanufacturingalliance.com
Литература про био полимеры (устаревшая > ecology.aonb.ru/assets/files/biorazlagaemiy-musor.pdf)
> elib.belstu.by/bitstream/123456789/14297/1/krutko_texnologiya-biorazlagaemyx-polimernyx-materialov.pdf
Риски роста потребления биополимеров
Большинство биопластиков признаны важным составляющим фактором для устойчивого развития, но на них смотрят сквозь «зеленые очки». Организация IUPAC разъяснила, что биополимер с характеристиками, сравнимыми с нефтяным, не обязательно является более экологичным, пока анализ полного жизненного цикла не докажет обратное [6].
Проблемы при повышении объема использования биопластиков, на которые обращает внимание международное экологическое сообщество, могут заключаться в следующем [4]:
— продовольственная безопасность: использование кукурузы или маиса для производства биопластиков может вызвать рост цен на продукты питания;
— использование химических удобрений и пестицидов для выращивания культур;
— высокое потребление пресной воды (переход на биопластики для упаковки может увеличить использование воды на пятую часть от общего объема забора пресной воды в ЕС);
— более высокое воздействие на озоновый слой по сравнению с производством обычного пластика.
___________________________________
Если Вы прочитали все это и не запутались, то возможно, стоит подумать над следующими приоритетами:
- Цикличность использования - это цель номер 1, но биоразлагаемые пластики ей не отвечают.. в целом они предназначены для захоронения.
- Увод в биоразложение означает сокращение доступных объемов в переработке = более дорогое вторичное сырье.
- Вы уже поняли, что условия для биоразложения доступны гораздо уже, чем инфраструктура раздельного сбора и переработки.
- Биоразлагаемые пластики трудно выделить в потоке сортировки, попадая в переработку они ухудшают процесс переработки и качество вторичного сырья на выходе.
- Для специализированных высокотехнологичных применений нужны специальные не био полимеры.
Какие можно сделать выводы? Если применять биоразлагаемое - то только в тех вещах, которые никогда не смогут быть отсортированы и переработаны, т.е. для размера 7 см и менее.
___________________________________
Сессия от 2026г Дмитрий Пебалк dmitry.pebalk@axellance.com +7(916)1704336 +7(903)7694813 https://rutube.ru/video/8bb0054749f8adcc6179f2a8de2d29c0/?t=1731&r=plwd
На дискуссионной сессии РосУпак 2021 «Биопластики в России. Мечты или реальность?», выступали:
Евгения Кузнецова, руководитель органа по сертификации «Экологический союз», ведущий эксперт системы «Листок жизни»;
Констанс Иссбрюкер, руководитель по вопросам окружающей среды, European Bioplastics
Дискуссионная панель на тему «Биоразлагаемая упаковка в России: за и против», в которой приняли участие:
Анна Гаркуша, руководитель направления Ассоциация в сфере экологии и защиты окружающей среды «РазДельный сбор»;
Максим Мелешко, коммерческий директор, Kinglet;
Ольга Кухта, директор, «Амерпласт»;
Роман Чураков, коммерческий директор «Био Планета», заместитель генерального директора, «Эдас Пак»;
Светлана Смайлс, представитель компании Polymateria в России и СНГ; polymateria.com продвигается компанией Адитим. Розничная сеть «О’КЕЙ» применяла для пакетов.
Сергей Данчинов, старший менеджер отдела развития, «Данон Россия».
На Интерпластике Recyclings solutions 2020 выступали:
Эдуард Замыслов, технический директор, ЭкоСейф;
Перспективы развития рынка биоразлагаемых материалов в РФ Анна Потапова, начальник отдела развития рынка, НПП ПОЛИПЛАСТИК;
Биоразлагаемые полимеры: перспективы использования сегодня и завтра Всеволод Абрамов, вице-президент, Союз переработчиков пластмасс.
Предложение пленки от российского производителя ecolonpack.ru/#films
Вторичная переработка биоразлагаемых пластиков
Вторичная переработка биополимеров кардинально различается в зависимости от их типа. Биоаналоги обычных пластиков (биоПЭ, биоПЭТ) полностью совместимы с существующими потоками переработки и не создают проблем. Однако основная проблема связана с биоразлагаемыми пластиками (PLA, PHA). Они химически несовместимы с обычными пластиками, и их попадание в поток переработки действует как загрязнитель, снижая качество и экономическую ценность вторичного сырья. Современные системы сортировки и переработки не предназначены для выделения этих материалов, что делает их механический рециклинг неэффективным и экономически невыгодным. Следовательно, для биоразлагаемой упаковки основным экологичным сценарием должно быть не вовлечение в переработку пластиков, а правильно организованное промышленное компостирование, доступность которого сегодня крайне ограничена.
Таким образом, экологичность биоразлагаемой упаковки — это не свойство материала, а свойство системы обращения с отходами. Без развитой инфраструктуры компостирования и четкого информирования потребителей она создает больше проблем, чем решает.