Мы выращиваем кукурузу и сахарную свеклу для производства био пакетов – еще недавно такую фразу можно было услышать разве что из уст героев какого-нибудь блокбастера про будни зеленых гуманоидов. А сегодня метаморфозы кукурузы или тапиоки в экологичный пакет майка или банан уже никого не удивляют. Пока еще рано говорить про закат эры производства упаковки из нефти. Но стоит поближе познакомиться с биопластиками, из которых производятся компостируемые биоразлагаемые пакеты и множество других полезных вещей.
Органик, эко, био – едва ли не самые популярные сегодня слова. Они означают, что продукт натуральный, экологически чистый, имеет отношение к органической жизни, безопасен для человека и природы. Например, биотопливо получают из древесины и водорослей, биошампунь производят из животных жиров и лекарственных растений, биокефир сбраживают на живой закваске из кефирных грибков. Животное и растительное сырье – это возобновляемое углеродное биосырье, из мономеров которого можно получать полимеры, пригодные для производства биопластиков.
Но так как мы говорим в контексте эко пакетов, то будем далее без дополнительных пояснений подразумевать, что биопластик – это биоосновный биоразлагаемый полимер. Он производится из растений, жиров или белков и разлагается под действием тепла, влаги, кислорода, грибов и микроорганизмов. В результате деструкции биополимер превращается в воду, углекислый газ и гумус, то есть безопасные вещества, дающие начало новой жизни. Одним словом, превращает отходы в доходы.
Для производства биополимеров подходит практически любое исходное растительное сырье, из которого можно получить крахмал, спирт, молочную кислоту и др.:
Сделать дома биопластик из крахмала легко может любой школьник (в интернете полно рецептов, но мы не будем их публиковать, чтобы не нести ответственности за возможные форс-мажоры на чьей-то кухне). С промышленным производством, конечно, дело обстоит несколько сложнее, но большинство возникающих ранее проблем производства биопластиков уже успешно решены.
Пока это преимущественно шоперы для супермаркетов и гипермаркетов (пакеты банан, майка, пакеты без ручек) и одноразовая посуда (тарелки, стаканы, вилки и ложки). Также биополимеры уже давно и успешно применяются в медицине. Из биодеградирующих полимеров изготавливают импланты, шовный материал.
Гипотетически из биопластиков можно производить абсолютно все, что сегодня изготавливается из полимеров на основе нефтепродуктов. Но это экономически невыгодно и нецелесообразно, так как дешевле производить полимеры из попутного нефтяного газа, чем из продуктов питания или каких-то специально выращенных культур. Поэтому в фокусе внимания остаются товары, которые мы ежедневно используем и выбрасываем в большом количестве. Именно от них нужно научиться быстрее избавляться, чтобы уменьшить объемы пластикового мусора.
Человечество очень давно использует натуральные биопластики. Задолго до нашей эры доколумбовые цивилизации Мезоамерики (ацтеки и майя) делали из латекса и натурального каучука посуду, мячи, непромокаемую одежду. Но настоящим началом эпохи биопластиков правильнее будет считать 1856 год, когда англичанин Алекс Паркс изобрел пригодный для формовки синтетический термопласт. Правда, производство изделий из паркезина тогда заглохло в самом начале из-за недостатка инвестиций и недоработки самого пластика. Но вслед за этим изобретением началась череда более удачных проектов, в результате которых человечество получило в свое распоряжение целлулоид, целлофан, галалит, бакелит.
Далее было сделано еще множество открытий, благодаря которым началось бурное развитие технологий производства биопластиков. Биополимеры начали получать из морских водорослей, банановой кожуры (наноцеллюлозы), из мух (хитина), промышленных и пищевых отходов. На этом история не заканчивается и впереди нас наверняка еще ждет множество чудесных открытий, которые позволят полностью перейти на биопластик с контролируемым сроком эксплуатации.
Чтобы перечислить виды биопластиков, нужно определиться с тем, как мы будем их классифицировать. Сейчас используют различные методы классификации и в зависимости от этого выделяют следующие виды биопластиков:
В мире уже существуют сотни и тысячи технологий изготовления биопластиков для производства пакетов майка и банан, одноразовой посуды, цветочных вазонов, контейнеров для рассады, упаковки для еды. В Японии делают одноразовые контейнеры для суши из прессованной рисовой муки, в Испании в рамках проекта Biobottle создали биобутылки, выдерживающие температуру до 95°C и пригодные для стерилизации, в Германии продают веганские батончики в упаковке из биопластика на основе целлюлозы. Рассмотрим более подробно виды биопластиков, которые чаще всего используются для изготовления пакетов банан и майка, а также других изделий.
Самым подходящим сырьем для изготовления дешевого биопластика для производства биоразлагаемых пакетов оказался крахмал. Крахмал – природный полимер с большим количеством гидроксильных групп в молекуле и сильным взаимодействием между макромолекулами. В таком виде он непригоден для экструзии, так как имеет температуру плавления выше температуры разложения. Чтобы использовать нативный крахмал для производства пакетов, нужно изменить его исходную кристаллическую структуру молекул и превратить в термопластичный крахмал. Для этого крахмал модифицируют и пластифицируют, в результате чего повышается его гидрофобность, термостойкость и пластичность. Такой термопластичный крахмал является биопластиком, который используется для производства экологичных биоразлагаемых пакетов майка и банан.
Биопластики из крахмала, используемые в производстве эко пакетов и других изделий:
Полилактид (полимолочная кислота) – еще один перспективный и уже широко используемый биоразлагаемый полимер, который получают путем полимеризации молочной кислоты (первичным сырьем являются ферментируемые сахара из любого растительного сырья: сахарной свеклы, кукурузы, маиса). PLA, несмотря на название, на самом деле является не кислотой, а алифатическим полиэфиром с низкой температурой плавления (150–160°C), что и нужно для термопласта. Однако он имеет низкую температуру стеклования, малую эластичность и пластичность (если не вводить дополнительно в состав пластификаторы), поэтому чаще используется для производства одноразовой эко посуды, медицинских изделий, для 3D-печати. В медицине пришлась очень кстати его биосовместимость.
Являются продуктом синтеза микроорганизмов (при определенных условиях, например, при дефиците азота). В промышленных условиях ПГА получают методом ферментации в присутствии бактерий-продуцентов, сырьем могут служить спирты, сахара (лучшим субстратом является тростниковый сахар и меласса). Биопластик термостоек, водостоек, биосовместим, но пока слишком дорог из-за сырья и особенностей технологии производства.
Биоразлагаемый термопласт, алифатический полиэфир. Получают полимеризацией янтарной кислоты и бутандиола. Считается перспективным материалом из-за простоты и экологичности производства, высокой термической стабильности и хорошей биоразлагаемости.
Еще совсем недавно производство пакетов из биопластика казалось чем-то из области фантастики. Ведь большинство нативных (натуральных) биополимеров хрупкие, непластичные, имеют очень высокую температуру плавления. Однако благодаря научным исследованиям и многочисленным экспериментам оказалось, что все проблемы решаемы. Причем превратить в термопластичный полимер можно практически любой подходящий мономер природного биопластика.
Основной метод изготовления пакетов с вырубными и прорубными ручками – экструзия пленок (пакеты из ПВХ также иногда делают с помощью технологии каландрования). Через экструдер можно пропускать любое сырье, которое в процессе производства не подвергается деструкции, а переходит в высокоэластичное, а затем в вязкотекучее состояние. Экструдер в этом плане неприхотлив – ему абсолютно все равно, какой именно полимер расплавлять и формовать, это может быть как ПНД или ПВД, так и крахмальный биопластик.
Технология экструзии биоразлагаемой пленки проста, как все гениальное. Для производства пакетов обычно используют метод выдувной экструзии – пленка выдувается и формуется в виде рукава, который потом можно разрезать на полурукав или полотно. Также существует метод плоскощелевой экструзии, с помощью которого чаще делают пленки, в частности стретч-пленку.
Как гранулы биопластика превращаются в тонкую пленку для производства пакетов? Шнековый экструдер (его еще называют червячным прессом) упрощенно можно сравнить с большой электрической мясорубкой. В приемочный бункер загружается сырье (гранулы биопластика, пигменты и др.). Затем оно поступает в корпус червяка, разделенный на несколько тепловых зон с нагревательными элементами. Червяк совершает вращательное и возвратно-поступательное движение, он имеет в проточках нарезки неподвижные пальцы, благодаря чему перерабатываемый термопласт смешивается, уплотняется, гомогенизируется и пластифицируется.
Затем вязкотекучая масса пластификата проходит через дозирующий пресс и продавливается через формовочную головку. На выходе получается погонажное изделие – тонкостенная пластиковая трубка, которая раздувается сжатым воздухом, образуя рукав. Далее уже готовый охлажденный рукав (с заданной толщиной пленки) проходит через направляющие щеки и сжимающие валки (из него таким образом удаляется воздух), складывается и наматывается на бобышки.
Потом пленку активируют (коронируют) – обрабатывают коронным разрядом для увеличения поверхностного натяжения. Этот этап подготавливает пленку к нанесению рисунка. В результате такой обработки повышается поверхностная энергия непористой поверхности биопластика, увеличивается его адгезия к краске.
Затем на пленку наносится логотип заказчика (рисунок, текст). И на последнем этапе из нее делают готовый био пакет майка или банан: сваривают швы пакета, вырубывают полотно, делают перфорацию. Затем эко пакеты складывают в пачки (или сматывают в рулоны) и отправляют на склад готовой продукции для дальнейшей отправки заказчику.
Для производства пакетов на заводе используется несколько видов оборудования:
Биоразлагаемые пакеты не идеальны. Как и любая другая упаковка, они имеют и плюсы, и минусы. Но так как мы не можем заворачивать еду в лопухи или кукурузные листья и не готовы складывать покупки в плетеные лукошки, нужно использовать ту упаковку, которая отвечает всем нашим требованиям и наносит минимальный вред природе. А если говорить об осознанном потреблении, то тут пальма первенства однозначно достается экологичным биоразлагаемым пакетам.
Важное преимущество биоразлагаемых пакетов – их способность быстро разлагаться, не выделяя при этом никаких токсинов и оставляя минимальный углеродный след. Весь выбрасываемый человечеством мусор, включая пищевые отходы, одежду, бумагу, вредит природе (загрязняет водные и земельные ресурсы, увеличивает выбросы парниковых газов, сокращает биоразнообразие). Почему же тогда все так ополчились именно на пластиковые пакеты? Дело в том, что человечество ежедневно выбрасывает немыслимое количество один раз использованных пакетов. Учитывая срок разложения полиэтилена, каждый пакетик вносит свой вклад в тот самый пресловутый мусорный пластиковый коллапс – этот «пакет с товарищами» переживет несколько поколений. Поэтому компостируемость и быстрое биоразложение эко пакетов из крахмала – неоспоримое преимущество перед другими видами упаковки.
Мы уже отметили в преимуществах низкий углеродный след био пакетов из крахмала, но это столь важная тема, что о ней стоит поговорить отдельно. Углеродный след – это совокупное количество выбросов углекислого газа (за весь жизненный цикл продукта: при его производстве, транспортировке, хранении, утилизации). Человечество «успешно производит» такое количество выбросов углерода, что природа не успевает их компенсировать. В результате мы создаем на нашей планете гигантский атмосферный парник – выбросы препятствуют излучению тепла в космос, температура поверхности Земли увеличивается, климат «теплеет». Мы уже давно истощаем ресурсы планеты, то есть живем за чет будущих поколений, в долг, не по карману.
Полиэтилен – материал с существенным «свалочным» углеродным следом (общий углеродный след полиэтилена высоким назвать нельзя, потому что бумага, стекло имеют в несколько раз больший У.С.). То есть к производству, транспортировке, хранению и всем остальным параметрам общего карбонового следа полиэтиленовых пакетов претензий нет, но из-за большого скопления и длительного разложения возникает проблема со свалочными парниковыми газами.
Компостируемый биоразлагаемый пластик – материал с малым углеродным следом. По результатам исследований, тонна биопластика из крахмала уменьшает углеродный след пластиковой упаковки на 0,8-3,2 тонны выбросов CO2 (данные взяты из открытых источников). Поэтому производство био пакетов решает еще одну проблему человечества – уменьшает углеродный след.
К минусам эко пакетов из крахмала можно отнести следующие факторы:
Но биоразлагаемый пакет и не должен быть вечным – он был создан именно для быстрой деградации. К тому же технологии не стоят на месте, так что вполне возможно, что уже скоро появятся новые биопластики, по всем параметрам не уступающие полиэтилену.
Био пакеты из крахмала | Полиэтиленовые пакеты (толщиной от 50 мкм) | |
Сырье | Возобновляемое, натуральное растительное | Невозобновляемое, дистиллят нефти или попутные нефтяные газы |
Потребительские свойства | Удобны, практичны, эстетичны, надежны, полностью справляются со своими основными функциями | Удобны, практичны, эстетичны, надежны, великолепно справляются со своими функциями, оправдывают ожидания потребителей |
Прочность | Выдерживают до 5–7 кг, не рассчитаны на большой вес, идеально подходят для упаковки ежедневных покупок | Очень прочные, эластичные, выдерживают до 15–20 кг и более |
Соответствие санитарно-гигиеническим требованиям | Соответствуют требованиям, применяемым к упаковке для продуктов питания. | Соответствуют всем гигиеническим нормам, подходят для упаковки продуктов питания |
Соответствие законодательству Украины | Соответствуют закону № 1489–IX | Соответствуют закону № 1489–IX |
Срок хранения и эксплуатации | Могут храниться неограниченное время без потери потребительских свойств, срок эксплуатации зависит от толщины пленки (рано или поздно порвется любой пакет, но тонкий эко пакет по понятным причинам придет в негодность быстрее) | Срок хранения неограниченный, могут использоваться длительное время, так как благодаря толщине пленки по прочности и долговечности превосходят многие тканые шоперы |
Цена | Пока остается достаточно высокой из-за себестоимости сырья | Себестоимость низкая, однако минимальная отпускная стоимость для потребителя ограничена законодательными нормами |
Сроки разложения и экологичность утилизации | Через 3–6 месяцев биоразлагается в компостируемой среде, через 12 месяцев бесследно исчезает с лица Земли, не наносит вреда окружающей среде | Не является биоразлагаемым, срок полного разложения составляет более 100 лет. Пригоден для переработки и повторного использования, что минимизирует вред для окружающей среды. |
Настоящие биоразлагаемые компостируемые пакеты, которые производятся на нашем заводе под торговой маркой МПАК, действительно оказывают минимальное влияние на окружающую среду и не вредят природе (чего не скажешь о псевдо-био-пластике, наводнившем украинский рынок). Однако стоит заметить, что «неэкологичность» полиэтиленовых пакетов сильно преувеличена. Если использовать их несколько раз, а не отправлять тоннами на свалку, то по своей «зеленой безопасности» они дадут фору любой другой упаковке.
Быть экологически ответственным бизнесом – большое конкурентное преимущество. Все больше украинцев становятся во всех смыслах сознательными потребителями и думают о том, как поменьше вредить природе. Поэтому отдают предпочтение зеленым брендам и товарам. Но перейти на биоразлагаемые пакеты стоит не только ради повышения лояльности потребителей, чтобы не терять клиентов.
Во всем мире сейчас высокий спрос на заботу об экологии, поэтому компании, которые привлекают общественное внимание к проблемам окружающей среды, от этого только выигрывают. Опыт показывает, что экологичный подход к бизнесу может окупаться и приносить прибыль.
Все мировые корпорации активно внедряют в свою политику ESG-стратегии:
Стремление к углеродной нейтральности (net-zero) – вовсе не дань моде. Правительства взяли на себя обязательства по снижению выбросов углекислого газа, поэтому внедряют всяческие меры: ужесточают регулирование, вводят ограничение на доступ к кредитам для неэкологичных компаний, увеличивают для них налоговую нагрузку. Зачем все это? Дело в том, что без политики устойчивого развития снижается эффективность бизнеса.
Ларри Финк, CEO инвестиционного фонда BlackRock, в одном из своих ежегодных писем к инвесторам мрачно предупредил: «Скоро не останется ни одной компании, которая не изменит свою бизнес-модель для перехода к углеводородной нейтральности».
Поэтому любому бизнесу стоит включить в свою стратегию устойчивое развитие и перейти на биоразлагаемые пакеты и упаковку. Независимо от того, является ли он промышленным гигантом или развивающейся сетью магазинов.
В идеале для утилизации биоразлагаемых пакетов нужна компостируемая среда: почва, кислород, влага, ультрафиолет и бактерии. В этом случае он биодеградирует за 3–6 месяцев. Большинству используемых сейчас пакетов уготована другая участь – они отправляются на свалку в общей мусорной куче. Это означает, что срок разложения несколько увеличится, но все равно эко пакеты не будут лежать там веками, не попадут в пищевую цепочку и не окажутся рано или поздно у нас в тарелке.
Теоретически некоторые виды биопластика можно собирать, сортировать и перерабатывать. Но это проблематично и нерентабельно – придется выбирать из общей кучи пластика еще и биопластик. Да и как определить, какой именно биопластик перед нами, чтобы вторсырье было пригодно для производства каких-то нужных и полезных вещей?
Био пакеты вообще не подлежат вторичной переработке. Но в этом и нет никакого смысла, ведь эко пленка создавалась именно для применения по принципу: купил – использовал – выбросил – забыл. Если у кого-то есть возможность (и желание) сортировать и перерабатывать вторсырье, то тут есть широкое поле деятельности – полиэтиленовые пакеты и другие пластиковые изделия, которые действительно нерационально выбрасываются, хотя имеют еще огромный ресурс.
Если вас терзают угрызения совести, что вы живете неэкологично, то просто покупайте био пакеты. Или используйте несколько раз полиэтиленовые пакеты. Они теперь стали настолько плотными и крепкими, что могут служить очень долго.