Kas ir biodegradjamie iepakoanas materili Seminrs ZA JOSTA

Kas ir biodegradējamie iepakošanas materiāli? Seminārs ZAĻĀ JOSTA Prof. Lija Dukaļska LLU, PTF, Pārtikas tehnoloģijas katedra 02. 10. 2008

Lekcijā ietvertās problēmas n n n n Polimēru materiāli pārtikas iepakojumam – pašreizējā situācija Kas ir biopolimēri, biodegradējamie un kompostējamie iepakošanas materiāli? Biodestrukcijas būtība Biodegradējamo materiālu veidi, to raksturojums Biodegradējamo materiālu piemēri iepakojumam Biodegradējamie polimēri Eiropas tirgū Oxo-biodegradējamās plastmasas ar TDPA® piedevu Biodegradējamo polimēru nākotne

Iepakojuma patēriņš Latvijā kg/uz iedzīvotāju – dati: Latvijas Zaļais Punkts n Šobrīd viszemākais Eiropā, bet paredzams, ka nākotnē tas palielināsies

Iepakojuma materiālu veidu sadalījums pasaules tirgū 2005. g. Pieaugums, salīdzinot ar 2004. g. : Metāls -3, 1% Stiklss – 2, 0% Papīrs, kartons – 5, 3% Plastmasas -5, 9% Citi - 3, 6% Kopā: 4. 8% Plastmasu apjoms pasaulē 40% – to veicina jaunie iepakojumu veidi (pieaugums 5, 9%) Plastmasu apjoms Latvijā: PET (10%) + polimēri (7%) + kompozitmateriāli (5%) = 22%

Polimēru materiālu patēriņa pašreizējā situācija pārtikas iepakojumam pasaulē n Polimēru materiālu saražotais un patērētais daudzums pasaulē gadā – 205 Mtonas n Polimēru materiālu saražotais un patērētais daudzums gadā vidēji uz vienu iedzīvotāju attīstītās valstīs – 80– 120 kg n Polimēru materiālu saražotais un patērētais daudzums gadā vidēji uz vienu iedzīvotāju jaunattīstības valstīs 2– 20 kg Viens no uzdevumiem: Ražotājiem vajadzētu samazināt lietotā iepakojuma daudzumu, līdz ar to samazināsies izlietotā polimēru materiālu daudzums

Iedzīvotāju aptauja Latvijā 2007. g. n n Praksē ne vienmēr lieto minimālo iepakojuma daudzumu Vairums no aptaujātajiem iedzīvotājiem 10 Latvijas rajonos un pilsētās domā, ka iepakojuma pārtikai ir pārāk daudz

Izlietotā polimēru materiālu iepakojuma pārzināšanas iespējas

Šoks iepakojuma industrijā nākotnē – jaunākās paaudzes biopolimēri no regulāri atjaunojamām izejvielām n n n Pārtikas iepakojumam pašlaik galvenokārt lieto no dabā neatjaunojamām izejvielām – naftas produktiem ražotus polimēru materiālus Pašlaik pieaug interese par jaunākās paaudzes – biopolimēru iepakojuma materiāliem no dabā regulāri atjaunojamām izejvielām Kāpēc biopolimēri? n n Samazinās izejvielu krājumi (nafta, akmeņogles) tradicionālo plastmasu ražošanai Problēmas ar izlietoto iepakojumu - kaitīgā ietekme uz apkārtējo vidi

Biopolimēru idejas pamatā - dabā atjaunojamu resursu aprites slēgtais cikls • Biodegradējamo polimēru ideja ir ņemta no dabas –aprites cikls: biodegradējamo materiālu pamatlikums • Dabā lielākā daļa organisko materiālu mikroorganismu ietekmē tiek konvertēta sākuma savienojumos – CO 2 un ūdens • Klimata aizsardzība – biogēnā CO 2 aprites veicināšana

KAS IR BIOPOLIMĒRI? n Organizācija “European Bioplastics” biopolimērus rekomendē iedalīt divās dažādās klasēs: n Biopolimēri, izgatavoti no regulāri dabā atjaunojamām izejvielām n n Biopolimēri ne vienmēr ir bioloģiski sadalāmi un kompostējami Biodegradējamie polimēri, kuriem piemīt visas Eiropas standartā EN 13432 minētās īpašības – bioloģiskā sadalīšanās un kompostēšanas iespējas n n Biodegradējamie polimēri ne vienmēr ir izgatavoti no regulāri atjaunojamām izejvielām, atbilstoši Eiropas standartam EN 13432 Daļa uz naftas bāzes izgatavotie polimēri ir sertificēti kā biodegradējami un kompostējami.

Kas ir biodegradējamas plastmasas? n Biodegradējama plastmasa – degradēšanās jeb sairšana notiek dabā sastopamu mikroorganismu (baktērijas, raugi, pelējumi, aļģes), mitruma, temperatūras ietekmē, tie pārvēršas par ūdeni, CO 2 vai metānu un no jauna veidoto šūnu biomasu

PE plēves komposta kaudzē www. pack-tech. org Uz cietes bāzes izgatavotu biopolimēru destrukcijas process Pēc 2 nedēļām pēc 5 nedēļām Pēc 2 nedēļām Pēc 5 nedēļām www. pack-tech. org –– Dr. Neil Sharpe: ORA – Organic Resource Agency, UK, 2003. g. 0 kt.

Biodestrukcijas piemēri

Biodestrukcijas piemēri

Kas ir kompostējami polimēri? n Polimēri, kas n n kompostēšanas laikā bioloģisko procesu ietekmē pakļauti degradēšanai un izdala CO 2, ūdeni, neorganiskos sāļus un biomasu ar ātrumu, kas atbilstošs citiem kompostējamiem mājsaimniecības atkritumiem un nerada acīmredzamu vai toksisku atlikumu, tas ir – materiāls, kas ir kompostējams tādos apstākļos (temperatūra, mitrums, laiks), kas atbilst pašvaldību un mājas apstākļos sastopamās kompostēšanas ierīcēs.

Kas ir kompostējmaība? Kompostējami polimēri – polimēri, kas kompostēšanas laikā bioloģisko procesu ietekmē pakļauti degradēšanai un izdala CO 2, ūdeni, neorganiskos sāļus un biomasu ar ātrumu, kas atbilstošs citiem kompostējamiem mājsaimniecības atkritumiem un nerada acīmredzamu vai toksisku atlikumu, tas ir, materiāls, kas ir kompostējams tādos apstākļos (temperatūra, mitrums, laiks), kas atbilst pašvaldību un mājas apstākļos sastopamās kompostēšanas ierīcēs n Visas minētās kategorijas jāizpilda vienlaicīgi, tikai tad materiālu kvalificē kā kompostējamu n Biodegradējamiem materiāliem ir jābūt kompostējamiem: To sertificēšanai n ieviests Eiropas standarts EN 13432: 2000 : Vācijā, Polijā, Nīderlandē, Šveicē, Lielbritānijā, Norvēģijā Noteikums, kas stājas spēkā pēdējā laikā: atbilstoši EN 13432: 2000, iepakojumam jābūt marķētam ar zīmi OK compost vai OK home compost

Kas ir kompostēšana? n n n Tehniski vadīts process, kurā kontrolē biodegradējamo plastmasu bioloģisko sadalīšanos trūdzemes veida substrātā, ko sauc par kompostu Kompostu no organiskā substrāta veido aerobie, mezofīlie un termofīlie mikroorganismi Kontrolētā bio-oksidēšanās procesā bioloģiski sadalāmie (biodegradējamie) materiāli sadalās par CO 2, ūdeni, minerālvielām, biomasu un veido organisku vielu – trūdzemi

Lai novērstu neskaidrības par biopolimēriem, ieviests logo: patērētājiem, kompostētājiem, likumdošanas instancēm n n n Logo kompostējamam iepakojumam Vācijā 'Kompostierbar' (German) = Compostable Source: IBAW Kompostēšanas logo Anglijā: EN 13432 Kompostēšanas logo Dānijā Ieviests arī Nīderlandē kopš 2004. g Kompostējams rūpnieciskos apstākļos (t 60 o. C) Kompostējams mājas apstākļos – komposta kaudzē

Pašlaik tirgū ir četras galvenās biodegradējamo polimēru grupas n Trīs no tām attiecas uz biopolimēriem no dabā regulāri atjaunojamām izejvielām: n n n Pirmā grupa – uz cietes bāzes izgatavoti polimēri (ieskaitot modificētas cietes kombinācijas); Otrā grupa – polilaktīdi (PLA) – biopolimērs, pilnībā ražots no graudiem, ir kompostējams un biodegradējams, tā ražošanai tiek lietots ķīmiskās polimerizēšanas process, Trešā grupa – polihidroksialkanāti (PHA; PHV un PHB), tos ražo ģenētiski modificēti mikroorganismi no atjaunojamām izejvielām (cukurs, pārtikas atkritumi) Ceturtā grupa – iegūst no fosilām izejvielām, sintētiskie biodegradējamie polimēri – alifātiski-aromātiskie ko-polimēri Biodegradējamo polimēru kopapjoms šobrīd pasaule – 1% no konvencionālo polimēru daudzuma Ražošanā visplašāk ieviesti otrās grupas biopolimēri – PLA plēves, termoformēti trauki, pudeles u. c.

Biopolimēru grupas:

PLA – polilaktīds n Kopš 2002. g. – pēc apjoma otrais komerciāli ražotais biopolimērs (Cargill Dow) – 85% no kopapjoma n n Paaugstināta ūdens tvaika caurlaidība Izejvielas – n kas satur cieti : kukurūza, kvieši, rudzi, rīsi, kartupeļi: n n kas satur saharozi, laktozi : cukurbietes, melase, cukurniedras, piena sūkalas: n n n Kukurūza – lēta izejviela ASV Cukurbietes – orientācija uz Eiropu, iespējams, dārga izejviela Nākotnē paredz – koksnes šķiedra un zāle, iegūst no kokmateriāliem, salmiem, pelavām u. c. Izejvielu patēriņš: 2, 5 kg graudu(ciete 72%)/kg PLA

Biodegradējamo materiālu – PLA lietošanas virzieni: http: //www. worldcentric. org/store/containers. htm http: //www. treecycle. com/biodegradable. html n Trauciņi n Deserta trauki n Plēves NATURALBOX® termoformēts uzputota PLA trauks gaļas produktiem

PLA glāzes http: //www. biodegradablestore. com/pp/corn_cups/pp_bio_09_corn_C_S. html n n Auksto dzērienu PLA glāzes – dažāda tilpuma Karsto dzērienu – papīra, pārklāts no iekšpuses ar PLA pārklājumu Dažāda tilpuma PLA alus glāzes http: //www. ecoproducts. com/Business/food_ser vices/cups/fs_cups_compostable_cold_cups. htm

PLA – ideāls iepakojums svaigiem augļiem un dārzeņiem n Materiāla īpašības nodrošina minimālu svaigo produktu elpošanu iepakojumā

Dānija – tirgotājs Alberts Heijn iepako augļus un dārzeņus PLA iepakojumā, tie kompostējami kopā ar organiskajiem atkritumiem

Vācijā – pirmā Natureworks PLA biodegradējamā pudele – kopš 2006. g. n n Korķīši izgatavoti uz cietes bāzes Ievieš Ihr Platz - Vācija

Uz cietes bāzes ražotu biodegradējamo materiālu lietošanas virzieni: n Bioattkritumu maisi ražoti no cietes Iepirkuma maisiņi – Bio-tec n n n http: //www. alibaba. com/catalog/10857616/Bi odegradable_Bags. html Cena: 160 x 320 mm – 9 centi/maisiņš http: //www. worldcentric. org/store/bags. htm 14 sant. maisiņš Galda piederumi

Biodegradējamā iepakojuma piemēri no cietes n Trauki, kas “aug uz lauka”, APACK company, Germany – no cietes

Kompostējams maizes izstrādājumu iepakojums n Lodziņš izgatavots no caurspīdīgas celulozes plēves Nature. Flex® (IBAW)

Trauki no cukurniedru šķiedras http: //www. treecycle. com/bagasse. html

Izstrādājumu piemēri no BASF plēves Ecoflex n n n Sintētisks biodegradējams poliesteris – BASF plēve Ecoflex iepakojumu aptīšanai un maisiņu izgatavošanai Ecoflex augsnes seguma plēve un iepirkumu maisiņš no Ecovio® Karsto un auksto dzērienu trauki, pārklāti ar mitruma barjerslāni no sintētiskā biopolimēra

100 iepirkumu maisiņu cena – 8 centi gabalā; Salīdzinājumā: no naftas produktiem izgatavotie – 5 centi gabalā – (pēc Intertech PIRA 2007. g. Datiem) Biodegradējamo polimēru kategorija Cena Eiro/kg Uz cietes bāzes izgatavoti 1. 5 – uzputoti inžekcijas ceļā izgatavoti paliktņi 4. 5 – plēves Nature. Works PLA (pēc īpašībām atbilst PET 2. 2 (1. 5 – vidēji plānots 2010. g. ) PHB Metabolix. Nodax – audzējot augu šūnās 1. 85 (in 2008) 1. 0 – 2. 0 (plānots nākotnē) Sintētiskie poliesteri 2. 75 – 3. 65 (pašlaik visdārgākie)

Paredzams, ka nākotnē biopolimēru cena samazināsies n n n Sakarā ar ražošanas apjomu palielināšanos Sakarā ar strauju naftas produktu cenu celšanos (vidēji 20 – 30%) – pašlaik jau PLA materiāli cenas ziņā ir līdzvērtīgi ar PET Šobrīd jau viens no lielākajiem biopolimēru ražotājiem Nature. Works ražo visizplatītāko biodegradējamo polimēru PLA par cenu 2, 2– 1, 5 Eiro kilogramā, kas ir līdzvērtīga PET cenai n n n Augsts tirgus pieauguma koeficients: 30%/gadā Plānots PLA – 2010. g. : 700 000 t/gadā PHB ražotājs Metabolix 2008. gada beigās prognozē sava materiāla cenu samazināt līdz 1. 85 Eiro kilogramā

Bioplimēru lietotāji Eiropas valstīs lielveikalos: n Beļģija: lielveikalu tīkls Delhaize, Carrefour; n n 2012. g. tirdzniecības tīklā obligāti jāsāk lietot tikai no biodegradējamiem materiāliem izgatavoti iepirkuma maisiņi. Lilebritānija (UK) lielveikalu tīkli Sainsbury´s , Tesco, Marks & Spencer; n n Iepako ap 500 produktu, novēršot aptuveni 4000 tonnas of konvencionālo plastmasu atkritumu Patērētāji labprātāk pērk pārtiku biodegradējamā iepakojumā n Nīderlande, lielveikalu tīkls Albert Heijn; n Austrija, lielveikalu tīkls Spar; n Uzņēmumi: Nestle (UK), Underberg (D)

Iepirkumu maisiņi – kā obligāta prasība ieviešanai lielveikalos vairākās ES valstīs paredzēta līdz 2011. g. n n n Vācijā – 2010. g. tirdzniecības tīklā obligāti jāsāk lietot tikai no biodegradējamiem materiāliem izgatavoti iepirkuma maisiņi Francijā – 2005. g. pieņemts “biobag low”, kas paredz līdz 2010. g. visā valstī ieviest biodegradējmos iepirkumam maisiņus Itālijā – jau tagad vispāratzīti iepirkumam maisiņi līdz 2010. g. jāievieš visā valstī

Biopolimēru lietojamības prasības n Biopolimēru tehniskie rādītāji – aptuveni tādi paši kā šobrīd praksē lietotajiem vienas nozīmes polimēriem n n n Mehāniskās īpašības Termoizturība, aizkausējamība Barjerīpašības u. c. Biodestrukcija – vajadzētu viegli mehāniski sadalīties sīkās daļiņās, pēc tam augsnē esošo mikroorganismu ietekmē – par CO 2 un H 2 O Drošība – biodestrukcijas elementiem sadalīšanās procesā un pēc tam nonākot kompostā jābūt nekaitīgiem Ekonokmiskā efektivitāte – cenai jābūt gandrīz salīdzināmai ar šobrīd praksē lietoto polimēru cenu

Oxo-biodegradējamās plastmasas ar TDPA® piedevu n n n EPI Kanāda: http: //www. epi-global. com Totally Degradable Plastic Additives (TDPA®) – pilnīgi degradējamas plastmasu piedevas – Lietojams savienojumā ar PE, PP, PS, izgatavotāji ziņo, ka: n n n Ir biodegradējams un sadalās 12 nedēļās 60 o. C temperatūrā Sausajās izgāztuvēs, ja nodrošināta temperatūra 35 -40 o. C, sadalīšanās process var ilgt līdz pat 2 gadiem Izgaist brīvā dabā. Plastmasas ar degradēšanās mehānismu, kā to raksturo EPI, neatbilst standartam Eiropā EN 13432 par biodegrdēšanos/kompostēšanu un tādēļ nav iekļautas Eiropas valstu likumu noteikumos Oxo-biodegradējamie produkti apdraud ne tikai dabisko atjaunošanos, bet ari plastmasu pārstrādes procesus

EPI iepirkuma maisiņi ar TDPA® piedevām – foto degradācija n Piedeva 2 -3%, : n n Augšējais attēla – ar TDPA® piedevām Apakšējais attēls – bez TDPA® piedevām Izmaksas līdzīgas kā konvencionālajām plastmasām, zemākas nekā biodegradējamiem biopolimēriem Daudz izstrādājumu jau ir ASV, Eiropas, Āzijas tirgū 0 diena pēc 30 dienām pēc 55 dienām

Vai Latvijā ir reāli ražot biopolimērus? n Izejvielu patēriņš un izmaksas 1 kg PLA ražošanai Latvijas apstākļos Izejvielas veids Cietes/cukur Izejvielu a saturs, % patēriņš, kg/kg PLA Ls/kg PLA kg izejv. Kartupeļi 18, 1 8, 51 0, 170 1, 45 Kvieši 61, 0 2, 52 0, 092 0, 23 Mieži 58, 0 2, 66 0, 096 0, 26 Cukurbietes 17, 0 9, 00 0, 022 0, 19 Sausās piena sūkalas, mitrums 4% 69, 8 2, 21 0, 270 0, 60

Kas notiek Latvijā? n Pirmie soļi biodegradējamo produktu izstrādē no biopolimēru pusfabrikātiem - granulām: n n Tirdzniecība – plēves, izstrādājumi u. c. n n www. bioplastics. lv Iepirkumu maisiņu ieviešana lielveikalos: n n n Flexoplastics Multipacks Citi? Maxima Pārdomas Rimi Citur? Elvi – PE+ TDPA® Zinātniskie pētījumi: n n n Latvijas Lauksaimniecības universitātē – pārtikas iepakojums Latvijas Valsts augļkopības institūtā, Dobelē Latvijas universitātē – PHB

Pētījumi Latvijā: Plūmju iepakojums PLA kārba Kartona kārba PLA plēves maisiņā Kontrole – PS kārba

Plūmju sensorais vērtējums uzglabāšanas laikā dažāda veida iepakojumos

Plūmju masas izmaiņas (%) uzglabāšanas laikā dažādos iepakojumos 4 8 12 16 20 24 28

Kēksu mitruma izmaiņas uzglabāšanas laikā PLA plēvē PLA plēve kēksu (rudzu maizes) iepakojumam – ieteicama īslaicīgai uzglabāšanai līdz vienai nedēļai

Latvijā – daļēji videi draudzīgs jogurta iepakojums – ECOLEAN AB (Zviedrija) n n 2006. g. 10. novembrī noslēdzās Latvijas Iepakojuma asociācijas organizētais konkurss Labākais iepakojums Latvijā 2006. Konkursa GRAND PRIX ieguva AS Tukuma piens ar jogurta sērijas OGA iepakojumu, kas balvā saņēma apmaksātu dalību Pasaules Iepakojuma organizācijas organizētajā konkursā World Star ieguva 1. vietu – tur

Nākotnes vīzijas n n n Visreālākais scenārijs par biodegradējamiem biopolimēriem nākotnē: Ar biopolimēriem nekad netiks aizvietoti visi no fosilām izejvielām ražotie tradicionāli lietotie polimēri (1: 1); Sistemātiski tiks pārlūkotas un uzlabotas biopolimēru specifiskās un nozīmīgās ekonomiskās, apkārtējo vidi aizsargājošās un tehniskās priekšrocības: n Likumdošanas iespējamā loma šajā virzienā: n n Atbalsts regulāri atjaunojamo izejvielu lietošanai; Atbalsts tām sistēmām, kuras pierādījušas biopolimēru radītās ekonomiskās un apkārtējo vidi aizsargājošās priekšrocības.

Paldies par uzmanību!