ИННОВАЦИИ В ПЛАСТИКОВОЙ УПАКОВКЕ 2011:БИОРАЗЛОЖЕНИЕ

доклад гл.технолога по развитию ЗАО “Мир Упаковки”, к.т.н.,Коваленко О.В.

ЗАЧЕМ НУЖНЫ БИОПОЛИЕМРЫ?

ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

СЛЕДА!

ЗАЧЕМ НУЖНЫ БИОПОЛИЕМРЫ?

ЧТО ТАКОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ

СЛЕД?

«Экологический след» (EcologicalFootprint) – это условное понятие, отражающее потребление человечеством ресурсов биосферы. Это площадь биологически продуктивной территории и акватории, необходимой для производства используемых нами ресурсов и поглощения и переработки наших отходов, единица измерения, определяющая соотношение между потребностями человека и объемами экологических ресурсов, которые имеются у нас в запасе.

ЗАЧЕМ НУЖНЫ БИОПОЛИЕМРЫ?

ЧТО ТАКОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ

СЛЕД?

Считается, что среднему жителю Земли необходим в среднем эквивалент в 2,7 га. А планета может дать лишь 1,8 га на человека. Это означает, что мы живем «не по карману» и истощаем свой природный капитал. Мы живем в долг, за счет будущих поколений, истощая землю и ресурсы.

ЗАЧЕМ НУЖНЫ БИОПОЛИЕМРЫ?

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ СЛЕД

УГЛЕРОДНЫЙ СЛЕД

Для удобства количественной оценки влияния человека на природу и был введен термин углеродного следа (carbonfootprint), показывающий, сколько стоит Земле тот или иной продукт, услуга или иная человеческая деятельность.

« Углеродный след » ( Carbonfootprint ) – термин, используемый для обозначения расчетного количества вредных для природы выбросов от деятельности отдельных организаций или предприятий

ЗАЧЕМ НУЖНЫ БИОПОЛИЕМРЫ?

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ СЛЕД

УГЛЕРОДНЫЙ СЛЕД

Углеродный след — это мера парниковых газов, выделяемых в процессе производства, использования и утилизации продуктов и услуг. Показатель «углеродного следа» представляет собой обзор всех влияющих на климат парниковых газов, выделяемых в процессе той или иной деятельности. Этап производства охватывает все процессы — от извлечения сырья из земли до попадания товара на полку магазина (после реализации товара его упаковка попадает в разряд отходов и процесс их утилизации тоже должен быть учтен, ред.).

НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТЫ НАД СНИЖЕНИЕМУГЛЕРОДНОГО СЛЕДА:

СНИЖЕНИЕ СРОКОВ

РАЗЛОЖЕНИЯ ПЛАСТИКОВ

ПРОИЗВОДСТВОПОЛИМЕРОВ ИЗ

РАСТЕНИЙ

Согласно стандарту EN 13432 биологическое разложение пластика (биодеградация) тестируется в стандартных компостных условиях в течение 180 дней.

По результатам тестирования биопластики (в количестве не менее 90%) должны превратиться в углекислый газ, воду и гумус.Далее полученный компост просеивается через сито, сквозь ячейки которого могут проходить частицы размером не более 2 мм.

Нормой считается, когда исходный биополимер оставляет после себя остаток не более 10%. При этом полученный компост не должен содержать токсичные элементы или тяжелые металлы.

ДИРЕКТИВА ЕС:Определение биоразлагаемых пластиков

Органы сертификации в ЕС:

Биоразлагаемый пластик должен отвечать 2 критериям: Разлагается при определенных условиях за 180 дней Полученный компост не токсичен для растений

НОВЫЙ РОССИЙСКИЙ ГОСТ – о чем он?

Упаковка изготовлена из 1

материала?

Каждый материал должен соот-ть требованиям

Тяжелые металлы?

Не принимается

Биоразлагаемо в промышленных

масштабах?

Биоразла-гаемость =>90%?

Летучие твердые вещ-

ва >50

Не принимается

Ожидается негативное

воздействие на окр.среду?

Отклонить

ОтклонитьПросеивание после компостирования, количество фракций

>2мм более 10%

Отклонить

Качество компоста

Соответствует по качеству

натуральному компосту, безопасно

для растений?

Отклонить

ПРИНЯТЬ

ДА НЕТ

ДА

НЕТ

ДАНЕТ

ДА

НЕТ

ДА

НЕТ

ДА

НЕТ

ДА

НЕТ

ДА

“БИО”ПЛАСТИКИ и БИОРАЗЛОЖЕНИЕ:РАЗБЕРЕМСЯ В ПОНЯТИЯХ!

БИОПЛАСТИКИ

ТРАДИЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРЫ

АНАЛОГ ТРАДИЦИОННОГО

ПЛАСТИКА:PE, PET, PVC, PA

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕРАСТИТЕЛЬНЫЕ :

PLA, PHA и т.п.

PE, PP, PS И и т дСрок разложения

до 100 лет

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ благодаря

ДОБАВКАМ

Полимеры, изготовленные путем глубокой переработки растительного сырья и обладающие свойствами традиционных пластиков (аналог PPсоздан недавно)

Полимеры, изготовленные из растительного сырья и соответствующие требованиям директивы ЕС по срокам разложения (6 мес)

Полимеры, изготовленные из нефтепродуктов, срок распада в природе – до 100 лет

Полимеры, изготовленные из нефтепродуктов, с добавлением спецдобавок для контроллируемого по срокам биоразложения

БИОРАЗЛАГАЮЩИЕ ДОБАВКИ К

ТРАДИЦИОННЫМ ПЛАСТИКАМ

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПЛАСТИКИ НА ОСНОВЕ

РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ БИОРАЗЛОЖЕНИЯ НА СЕГОДНЯ – 2 РЕШЕНИЯ:

ОКСИ-БИОРАЗЛОЖЕНИЕ

ГИДРО-БИОРАЗЛОЖЕНИЕ

PLA PHAПолимеры на основе крахмала и др.

Отделом развития ЗАО Мир Упаковки ведутся испытания материалов по обоим направлениям

“БИО”ПЛАСТИКИ vs БИОРАЗЛОЖЕНИЕ:РАЗБЕРЕМСЯ В ПОНЯТИЯХ!

БИОПЛАСТИК БИОРАЗЛАГАЕМЫЙ

Классификация организации “Европейские Биопластики”:

Биоразлагаемые Биоразлагаемые + на растительной основе

Традиционные материалы на

растительной основе

Синтетические полиэфиры(BASF, Mitsubishi и др.)

Поливиниловый спирт

Полимолочная кислота /PLA (NatureWorks, Purac/Synbra, Futerro)

На основе крахмала (Novamont, Sphere-Biotec, Plantic и др.)На основе целлюлозы (Innovia и др.)

PLA-компаунды (BASF, FKuRи др.)

Полигидрооксиалконоат/PHA (Telles, Kaneka, Eccoman и др.)

Биополимеры на основе кукурузы (Sorona, DuPont)

PE из биоэтанола (Braskem, DOW)

PET из биоэтанола (Coca-Cola)

PVC из биоэтанола (Solvin, заявлено)

Полиамиды PA 6.6.9/6/10/11 (Arkema, BASF и др.)

Согласно результатам исследований European Bioplastics (европейской ассоциации производителей, поставщиков и потребителей биопластиков и других биоразлагаемых материалов), в 2007 году в мире было изготовлено 262 тыс. тонн биополимеров. При этом 80% были получены из растительного сырья и являлись биоразлагаемыми; 12% изготовлены из натуральных компонентов, но в естественных условиях не разрушались, а 8% произведены традиционным, т.е. химическим синтезом и были способны к биоразложению.

РЫНОК “ЗЕЛЕНЫХ” ПЛАСТИКОВ

Биоразлагаемые из

растительного сырья80%

Традиционные пластики на

растительной основе

(некомпостируемые)12%

Традиционные с биоразлагающими добавками

8%

ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

газ НЕФТЕ- И

ГАЗО-ДОБЫЧА

ПЕРЕ-РАБОТКА И

РАСЩЕ-ПЛЕНИЕ

ХИМИЧЕСКАЯ

ТРАНСФОРМАЦИЯ

ПОЛИ-МЕРИЗАЦИЯ

Нефть Мономер ПолимерМономер

газ ФЕРМЫ ЭЛЕВАТОР

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСК

АЯ ТРАНСФОР

МАЦИЯ

ПОЛИ-МЕРИЗАЦИЯ

Посев Корм ПолимерМономер

Производство полимеров из продуктов переработки нефти:

Производство полимеров будущего – из растительного сырья:

от20 до 40 %

растительная основа

от 40 до 60 %растительная

основа

от60 до 80 %

растительная основа

более 80 %растительная

основа

ПРИМЕРЫ ВИДОВ СЕРТИФИКАЦИИ В ЕСVinçotte (НИДЕРЛАНДЫ)

БИОПЛАСТИКИ(НЕРАЗЛАГАЕМЫЕ ПЛАСТИКИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, ПО СВОЙСТВАМ НЕ ОТЛИЧАЮЩИЕСЯ ОТ ТРАДИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРОВ )

Sorona® EP Аналог PBT (polybutylene terephthalate)

БИОПЛАСТИКИ (некомпостируемые аналоги )Основной посыл для продвижения –уменьшение “углеродного следа”

Аналог PЕ из биоэтанола, 350 тыст/год, Бразилия (Polyethylene Green)

PlantBottle - HDPE на растительной основе,Из биоэтанола (сахарный тростник, Бразилия).Заводы в 4 ключевых регионахИспользуется Coca-Cola для своего бренда соков Odwalla

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ (КОМПОСТИРУЕМЫЕ) РАСТИТЕЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРЫ:PLAPHAМАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ КРАХМАЛА, ЦЕЛЛЮЛОЗЫPLA-КОМПАУНДЫ (СМЕСИ)

Свойства PLAКристаллизуемость (%) 10 - 40 %

Температура стеклования (°C) 55 - 140

Индекс плавления (г/10минут) 2 - 20

Температура плавления(°C) 130 - 170

Молекулярный вес Mw (Daltons) 100,000 - 300,000

Удельный вес 1.25

PLA, полимолочная кислота

ПШЕНИЦА САХАРНАЯ СВЕКЛА КУКУРУЗА ТРОСТНИК

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ (компостируемые) РАСТИТЕЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРЫ. На основе PLA

Франция, PLAСырье – кукурузаКонечные изделия:

- Пакеты- Сетка- Лотки, стаканчики- Экструзионные материалы(трубка для ватных палочек)- Литьевые изделия (коробка для компакт-диска)

США, PLAСырье – кукурузаКонечные изделия:

- Пакеты- Лотки, стаканчики-Нити-Бутылки (аналог PET)- Коррексы (аналог PS)-Одноразовая посуда

Германия, PLAСырье –крахмалКонечные изделия:

- Пакеты- Сетка- Подложки - Одноразовая посуда

Пилотный завод мощностью 500 тонн в год (для сравнения – завод Borealis в Финляндии выпускает240 000 т/год)

Заявляют, что готовы построить завод мощностью 60.000 т в год.

MATER-BI®

Италия, Сырье –растительный крахмалКонечные изделия:- Пакеты- Сетка- Подложки - Одноразовая посуда

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ (компостируемые) РАСТИТЕЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРЫ. Материалы на основе крахмала.

Австралия, Сырье –растительный крахмалКонечные изделия:- Пакеты-Подложки - Одноразовая посуда

Франция, Сырье –растительный крахмалКонечные изделия:- Пакеты. пленки

Ecoflex®, EcovioСША, Сырье – кукурузный сахарКонечные изделия:- Пакеты.-Сетки-Стаканчики- Вспененные лотки

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ (компостируемые) РАСТИТЕЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРЫ. Материалы на основе целлюлозы.

США, Сырье – целлюлозаКонечные изделия:- Пленочные материалы для упаковки

БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ (компостируемые) РАСТИТЕЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРЫ. PHA Внешний Вид сырья –гранулы(возможна порошкообразная

консистенция) Светло-желтый, “слоновая

кость” OTR аналогичен PET Устойчив к

растворителям, включая уайт-спирит

Возможность печати –аналогично PET и PP

Устойчив к УФ-излучению Возможно применение запайки Соответствует требованиям к

биоразлагаемым материалам Разрешен для контакта с

пищевой продукцией

Проведены испытания

ВНЕШНИЙ ВИД ИЗДЕЛИЙ

Готовые изделия имеют светло-желтый цвет

Могут быть окрашены, добавлен перламутр

PHA, РАЗЛОЖЕНИЕ

Компостирование На полигонах В почве В морской воде(см. пример разложения

пленочной упаковки в морской воде на фото)

PHA, разложение Компостирование – самый быстрый способ, разложение через 16-18 недель при толщине

изделия 0,5 мм. Пример компостирования в домашних условиях:

PHA, разложение

Для оксибиоразложения необходимы следующие условия: присутствие кислорода, воды, повышенная температура (70 оС для других биополимеров, для PHA достаточно 30 оС ), присутствие микробов/энзимов/ плесени. Эти условия, особенно температура, влияют на сроки разложения. Зимой в России биоразложение на открытом воздухе практически не происходит, но если температура более 30 оС, срок разложения может составить ровно16 недель. Если упаковка/контейнеры из PHA выброшена на улицу (не в компост), срок разложения затянется на 2-3 года, при этом PHA не выделяет в почву вредных веществ. Если PHA компостируется в анаэробных условиях, выделяется метан (аналогично любому органическому мусору), который можно собирать для энергетического использования. Остатки продуктов фасовки в контейнерах (на пример ЛКМ) могут повлиять на срок разложения.Упаковка из PHA гарантирует сохранение свойств в течение 3 лет при нормальном использовании. Её нельзя использовать в контакте с сильными кислотами и щелочами. Условия хранения и использования – при температуре не ниже -15 оС.

СЕРТИФИКАЦИЯ

PHA может использоваться для нескольких методов переработки пластмасс:

Литье под давлением(серия 20000) Выдув (серия 30000) Экструзия пленок Экструзия профилей Термоформинг Экструзия пены

Можно изготавливать: Упаковку для продуктов

питания и нон-фуд

Стоимость PHA (сырья) – 3,5 USD/кгВ дальнейшем ожидается снижение стоимости по мере роста популярности таких материалов.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ

КРУПНЫЕ ПРОЕКТЫ ПОСЛЕДНЕГО ВРЕМЕНИ:PLAIngeo от компании NatureWorks LLCПр-ль бутылки -Polenghi LAS (Италия)

PHA,RPC CresstaleКосметическая упаковка

Растительный PETОт Coca-Cola,Объем пр-ва –основные бренды для нескольких штатов США

PLA,Activia DanonОт Ingeo™ PLA from NatureWorks

PLAStonyfieldFarmМатериал от Ingeo™ PLA produced by NatureWorks LLC200 млн. стаканчиков/год

PLABiota, вода без газаIngeo от компании NatureWorks LLC

Растительный PETОт Pepsi

ЗА И ПРОТИВСкептически настроенные специалисты* выдвигают ряд НО к вопросу развития биополимеров:

Свойства биопластиков не превосходят традиционные, скорее наоборот, есть масса ограничений

Стоимость их – не дешевле.

Продуктовые компании – заказчик упаковки, делают упор на “без ГМО”, в том время как технические с/х культуры как правило, ГМ.

Скорость исчерпания запасов нефти сильно преувеличена.

Нехватка посевных площадей в мире.

Дефицит пресной воды (70% пресной воды уже сейчас тратится на с/х).

Несмотря на то, что площадь пахотных земель за последние 50-60 лет выросла практически на треть, удельная обеспеченность пахотной землей за тот же период сократилась с 0,23 га/чел. до 0,12 га/чел. и продолжает снижаться (по некоторым прогнозам до 0,07 га/чел. к середине XXI века). На Земле сегодня есть страны, площадь пахотных земель в которых уже составляет 0,06 га/чел. Площадь новых земель, вовлекаемых в сельскохозяйственный оборот, ежегодно возрастает на 3,9 млн га, но одновременно 6 млн га теряется в результате эрозии, отчуждения земли на промышленные нужды и городскую застройку. Запас пригодных для сельскохозяйственного использования земель, составляющий 2,5 млрд га, сокращается со скоростью 6-7 млн. га/год. Остающиеся в резерве земли характеризуются низким плодородием и требуют значительныхзатрат на его повышение.

* М.Г. Рожавский "Биосуета вокруг... чего?”http://article.unipack.ru/31360/

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И ДОСТИЖЕНИЯ РЫНКА БИОРАЗЛАГАЕМОЙ УПАКОВКИ:1990 - Бутылка шампуня 'Sanara' от Wella из PHB. (производитель - ICI (AkzoNobel) )

1992 – пакеты “Мастер-Био” от Novamonts в Германии в Фюрстенбрюке (крахмал).

1994 – чашки для кетеринга на Олимпийских Игр в Лиллехаммере (крахмал).

1998 - Danone выпустил первую в мире банку йогурта, сделанную Cargill-Dow из PLA (сегодня NatureWorks), в Германии – и они продавались только несколько месяцев. Их американская дочерняя компания, молочная компания Stonyfield сделала это снова в октябре 2010.

1998 - Логотип с ростком и значок компостирования для марки IBAW (теперь “Европейские Биопластмассы”] был разработан студентом.

2000 - британский ретейлер Sainsbury запустил лотки, полностью перерабатываемые в органику. Их адаптация и общественное признание биопластмасс подняли престиж биоупаковки во всем мире.

2001 - Вязаные и экструдированные сетки для свежих фруктов и овощей (компания Novamont)

2003 - 100 000 домашних полевых испытаний в Касселе, Германия показали, что компостируемые пластмассовые отходы упаковки могут быть раздельно собраны потребителями и переработаны посредством компостирования на муниципальных. Как следствие, было принято упаковочное законодательство, чтобы продвинуть биоразлогаемую упаковку в Германии 2005 – 2012 гг.

2004 - дистрибутор воды Biota (США) запустил первую разлагаемую бутылку из PLA

2005 - 23 экспонента показали свои биопродукты на специальной выставке 'Innovationparc' глобальному бизнесу - в первый раз на выставке INTERPACK. Основан журнал “Биопластикс”.

2007 - “зеленый полиэтилен” из биоэтанола от Braskem, был запущен в работу на 200 ТПА в 2010.

2009 - Кока-кола основала завод по пр-ву собственной PET- бутылки с 30%-ым содержанием биомассы для ряда главных брендов в США.

2010 - Первая компостируемая 3-слойная пленка для чипсов, с использованием высокобарьерной металлизированной пленки NatureFlex, повышающая сроки годности.

2011 - Danone начинает упаковывать свой премиум-бренд, питьевой йогурт Actimel в бутылочки из био- HDPE, продукт разливается во Франции.

2005 - ламинированнная пленка от MaterBi и Natureflex использовалась в первый раз для мюсли марки Jordan’s в Великобритании

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ДОБАВКИК ПЛАСТИКАМДЛЯ ОКСИ-БИОРАЗЛОЖЕНИЯ

Протестировано в соответствии со стандартами ASTM D6954-04 (для компостируемых пластиков)

Разрешено для контакта с пищевой продукцией:

Отсутствуют токсичные выбросы в окружающую среду- Тесты на эко-токсичность

Не содержат канцерогены

Признаны технологически годными независимыми исследованиями

БИОРАЗЛАГАЮЩИЕ ДОБАВКИТребования к ним ОКСИ-БИОРАЗЛОЖЕНИЕ

ЗАО «Мир упаковки»Россия, 188650, Ленинградская область,г. Сертолово, Микрорайон Сертолово-1

ул. Песочная, д14, корпус 1тел.: +7 (812) 777-0066факс: +7 (812) 321-2973

E-Mail: info@miru.ru

КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ