Биоразлагаемые пакеты

Что такое полимеры

Полимеры — это молекулы, состоящие из огромного количества одинаковых сегментов. Сегменты соединены химическими связями. Фактически связи между атомами внутри молекулы гораздо прочнее, чем межмолекулярные. Поэтому полимеры гораздо прочнее других материалов.

Связи внутри молекулы не зафиксированы в пространстве. Атомы могут сдвигаться относительно друг друга, важно только расстояние от одного атома до другого. При совсем небольшом воздействии они легко сдвигаются, как грани кубика Рубика относительно центра. Этим обусловлена гибкость полимеров и их повышенная прочность: пока с материалом делают то, что заложено в природе его молекулярного строения, он идеально послушен.

Свойства полимеров сделали их незаменимыми в производстве упаковки. Но упаковка активно расходуется и в больших количествах отправляется на свалки. А разлагается большинство полимеров долго: простой тонкий и непрочный полиэтиленовый фасовочный пакетик будет сохранять целостность 5 лет и более, а если пленка потолще и прочнее — не менее 15-20 лет. Более плотные пакеты, в которых мы носим покупки из магазинов, могут разлагаться сотни лет.

Традиционный полимер для упаковки — полиэтилен, который изготавливают из нефти. Популярность полиэтилена привела к еще одному важному вопросу: стоит ли тратить на упаковку невозобновляемые природные ресурсы — нефть и газ?

Так в науке и обществе возник тренд на экоупаковку.

Всякая ли экоупаковка безвредна?

Пока ученые решали проблему создания безопасного полимера из восстановимых ресурсов, за идею экологии ухватились маркетологи. Продавать экологичные товары стало выгодно, и убедить потребителя купить биоразлагаемые пакеты было нетрудно. Одна проблема – к моменту появления рекламы «экологичных» пакетов в сетях супермаркетов реальное производство биодеградируемых пластиков только налаживалось, и стоили они слишком дорого, чтобы быстро стать массовым товаром.

Что же продавали под маркой биопластика 5-10 лет назад? Всё тот же полиэтилен, но с одной особенностью.

Пакеты, которые продавались под видом биоразлагаемых, действительно всего за год на солнце превращались в пластиковую труху. Чтобы добиться эффекта быстрого и наглядного разрушения пластика (это касается не только пакетов, но и любых других полимеров), в него начали вводить так называемые оксо-добавки. Это вещества с высоким содержанием металлов, активно вступающих в реакции с кислородом — железа, никеля, цинка, меди и других.

Добавки относительно равномерно распределяются в массе полимера. При доступе кислорода металлы притягивают к себе кислород, окисляются, а в процессе химической реакции разрушают связи между сегментами молекулы полимера. Но не все, а только расположенные рядом с молекулой оксо-добавки.

В результате получался не саморазлагающийся пакет, а микроскопические куски пластика, время разложения которых такое же, как и у целого пакета – сотни лет. Микропластик даже опаснее: его фрагменты легко смываются дождем, уходят в почву, засоряют грунтовые воды и мировой океан. Именно внедрение оксо-добавок привело к тому, что рыбы и морские животные гибнут от обилия таких микрофрагментов в желудке и жабрах.

Опасны оксо-добавки и сами по себе: они загрязняют почву, т.к в их состав входят токсичные вещества.

Биоразлагаемый пакет: миф или реальность?

Все предпосылки к созданию биополимеров были, ведь тот же целлофан, даже плотный, разлагается в природе быстрее полиэтилена. Стояла задача создать материал, который в нормальных условиях будет долгое время сохранять прочность и эластичность, будет недорогим в производстве, а в особых условиях, которые при этом легко создать, быстро разложится на воду, гумус, углекислый газ и небольшую минеральную фракцию. И это удалось.

Необходимые условия для быстрого разложения таких пакетов — компостная яма, хотя, как показали эксперименты независимых экологов, в морской воде процесс тоже идет очень быстро. Для разложения в среднем за 3 месяца нужна повышенная температура, влажность, доступ кислорода и, в идеале, почвенные бактерии.

Для биоразложения пакетов в промышленных масштабах используют компостные заводы, где в условиях промышленного компостирования поток продуктов, сделанных из биопластика, может разлагаться еще быстрее.

При сжигании биоразлагаемые пакеты не образуют вредных веществ, кроме углекислого газа. В условиях обычной свалки разлагаться они будут сравнительно долго, т.к. на свалках не выдерживаются условия биоразложения, и параметры этих условий постоянно меняются. Там они ведут себя так же, как другие органические отходы, и проблема их утилизации решается одновременно с проблемой самих свалок.

Какими бывают биоразлагаемые пленки?

• Из биопластиков, близких по свойствам к полиэтилену, делают пакеты и пакетики, пузырчатую пленку, пакеты для мусора. Из них получается мягкая эластичная пленка с высокой, но не абсолютной, прозрачностью.
• Биопластики со свойствами, аналогичными полипропилену, позволяют получать жесткую, хорошо держащую форму и абсолютно прозрачную пленку. Она хорошо подходит для упаковки цветов, пакетов для заморозки продуктов в промышленных и домашних условиях, пленок для ламинирования.
• Биопластики для производства многослойных пленок позволяют производить пакеты для упаковки, заморозки продуктов, фольгированные пленки и многое другое.

Как узнать, что материал пакета биоразлагаемый?

Большинство быстроразлагаемых материалов утилизируются методом домашнего (Home) или промышленного (Industrial) компостирования. Если они прошли стандартизацию по ГОСТ Р 54530-2011 (полностью совпадает с EN 13432) или по ASTM D 6400, то на них можно ставить символ ростка, пробивающегося сквозь пленку.

К биоразлагаемым относятся следующие материалы для производства пакетов (а также компаунды из них):

• TPS (термоплатичный крахмал),
• PLA — полимолочная кислота,
• РВАТ — полибутилен адипат/терефталат,
• PBS — полибутилен сукцинат,
• PHA — полигидроксиалканоаты.

До недавнего времени вне конкуренции был термопластичный крахмал и его компаунды, но после того как в коммерческих объемах стал производиться полилактид (PLA) и смеси из него, он активно заполняет рынок. Этим биополимером можно заменить сразу несколько традиционных видов пластмасс: полиэтилен, полистирол, полипропилен и т.д.

Сколько производится биодеградируемых пластиков

Всего в мире ежегодно производится около 335 млн тонн пластиков, и их объем постепенно нарастает. Биодеградируемые пластмассы пока занимают совсем небольшую долю рынка — менее 1%. Нарастает производство тоже медленно: по прогнозам ученых, в 2023 году будет произведено 2,62 млн тонн биопластмасс.

Однако эта статистика коварна: в числе биоразлагаемых пластиков учитываются и композиты из биодеградируемых материалов и обычных полимеров. Такие материалы составляют 56% от мирового производства биоразлагаемых полимеров (1,18 млн т). Это создает путаницу и приводит к тому, что экологи-активисты продолжают утверждать, что безвредного пластика не бывает, а биоразлагаемость — миф.

На самом деле уже созданы биодеградируемые материалы, которые могут применяться практически во всех тех же сферах, что и традиционные пластики. В России уже существуют компании, занимающиеся промышленным компостированием, и этот сектор будет только расширяться.

Уже в недалеком будущем компостирование станет доступной альтернативой сжиганию мусора или его захоронению на свалках, в том числе и для бытовых отходов. Незначительное усложнение схемы — дополнительные контейнеры для компостируемых отходов — внедрить вполне реально. Снижение процента органики в захораниваемых отходах решает проблему образования свалочного газа, основу которого составляет метан.

Даже при существующей системе сбора и переработки отходов пакеты из биополимеров уже наносят меньше вреда окружающей среде. Они не распадаются на микропластик. Их фрагменты, попав в природу, быстро превращаются в перегной. Поэтому пакеты и вообще упаковка из компостируемых полимеров — значительный шаг вперед в деле охраны окружающей среды.