Bioplastik – rozwiązanie problemu czy zwykła ściema?

Bioplastik – co to takiego?

Społeczeństwa XXI wieku wciąż walczą z narastającym problemem zanieczyszczenia odpadami z tworzyw sztucznych. Recykling okazuje się być rozwiązaniem nieefektywnym – spośród 78 mln ton produkowanych rocznie odpadów opakowań plastikowych jedynie 14% jest poddawane recyklingowi, a pełny właściwy recykling to tylko 2%. Naprzeciw temu wyzwaniu stają coraz bardziej popularne tworzywa alternatywne – tzw. bioplastik.

Bioplastikiem nazywamy materiały:

  1. pozyskane ze źródeł odnawialnych – biomasy,
  2. ulegające biodegradacji,

lub spełniające oba te warunki.

W porównaniu do konwencjonalnego plastiku, bioplastik pozostawia mniejszy ślad węglowy, ponieważ jest wytwarzany z biomasy, czyli z roślin, które zużywają CO2 w procesie fotosyntezy, zmniejszając ilość CO2 w atmosferze.

Biomasę do syntezy bioplastiku pozyskuje się z:

  • surowców pochodzących z rolnictwa – głównie bogatych w węglowodany ziemniaków i kukurydzy,
  • materiałów lignocelulozowych – drewno, łodygi roślin, 
  • odpadów organicznych. 

Tutaj pojawia się problem konkurencji o tereny uprawne pomiędzy produkcją żywności, a uprawą roślin z przeznaczeniem na biomasę. Niebezpieczeństwem jest też nadmierna wycinka lasów dla pozyskania biomasy, dlatego najkorzystniejszym rozwiązaniem jest wykorzystanie do syntezy bioplastiku materiałów odpadowych z produkcji rolnej i obróbki drewna.

W wyniku złożonych procesów biochemicznych, przeprowadzanych w biorafineriach z biomasy uzyskuje się związki chemiczne, z których następnie syntezuje się biopochodne polimery, zwane potocznie bioplastikiem.

Bioplastik_baza wiedzy

Recykling bioplastiku

Trwałe tworzywa ze źródeł odnawialnych można przetwarzać wielokrotnie w wyniku recyklingu mechanicznego. Poszczególne etapy tego procesu, to: 

  1. selektywna zbiórka,
  2. rozdrabnianie -> regranulat,
  3. formowanie.

Natomiast tworzywa ulegające biodegradacji mogą być poddane biodegradacji w kompostowniach przemysłowych – recykling organiczny. W wyniku tego procesu uzyskuje się biogaz – alternatywne źródło energii oraz nawóz rolniczy, który może posłużyć do wyhodowania roślin – kolejnej porcji biomasy, która może zostać ponownie wykorzystana do produkcji bioplastiku.

Bioplastk

Biodegradacja

Jest to rozkład w obecności tlenu, wody, CO2 i mikroorganizmów glebowych. 

Wg normy EN 13432, w warunkach kompostowania przemysłowego – w temperaturze 50-60°C, co najmniej 90% produktu powinno ulec degradacji w czasie 3 miesięcy. Wtedy możemy mówić o tworzywie zdatnym do kompostowania w warunkach przemysłowych, oznaczonym znakiem OK Compost.

W przypadku tworzywa posiadającego certyfikat OK Compost Home, możliwe jest jego kompostowanie w warunkach panujących w kompostownikach przydomowych.

Błędnie zakłada się, że biodegradowalny plastik nie musi być poddawany zbiórce, ponieważ rozkładając się w środowisku naturalnym przyczynia się do nawożenia gleby, zmniejszenia plastiku zalegającego na wysypiskach i obniżenia kosztów zagospodarowania odpadów. Jednak w praktyce szybkość degradacji w środowisku naturalnym jest różna dla różnych rodzajów bioplastiku, a wartość dodana uzyskana w procesie syntezy biopolimerów zostaje utracona.

Aby w pełni wykorzystać potencjał bioplastiku, należy stosować zasady gospodarki obiegu zamkniętego, czyli selektywną zbiórkę, recykling mechaniczny i chemiczny, aby odzyskać cenne surowce i móc ponownie wytworzyć z nich produkty o wartości dodanej. 

Uwaga! oksodegradowalne ≠ biodegradowalne

Na rynku możemy spotkać się z produktami oznaczonymi jako oksobiodegradowalne (symbol d2w). Niestety mają one niewiele wspólnego z prawdziwą biodegradacją. Są wykonane z konwencjonalnego plastiku, zawierającego dodatki ułatwiające rozerwanie łańcucha polimerowego na mniejsze części. Skutkiem tego działania jest zanieczyszczenie środowiska mikroplastikiem.

Przykłady bioplastików i ich zastosowanie

PLA – poli(kwas mlekowy)

  • Alternatywa dla PS, HDPE, LDPE< PET.
  • Kruchy, o słabej wytrzymałości w porównaniu z konwencjonalnymi tworzywami
  • Słaba biodegradacja w środowisku naturalnym, 
  • W kompostowni przemysłowej (50–60°C) całkowita degradacja do CO2 i wody zajmuje 90 dni 
  • Zastosowanie: druk 3D, implanty, opakowania żywności: tacki, kubki
  • Optymalna metoda odzysku: recykling mechaniczny i chemiczny za pomocą alkoholizy
  • PGA – poli(kwas glikolowy)

PGA – poli(kwas glikolowy)

  • Dobra odporność mechaniczna
  • Znakomita biodegradacja w środowisku naturalnym
  • Wykorzystywany w medycynie: rozpuszczalne nici chirurgiczne, śruby, 
  • Całkowity rozkład w ciele pacjenta zajmuje maksymalnie kilka miesięcy

Bio-PET – poli(tereftalan etylenu)

  • Dobra odporność mechaniczna, właściwości barierowe i odporność na rozpuszczalniki.
  • Wytworzony ze źródeł odnawialnych, ma właściwości identyczne z konwencjonalnym PET, nie jest biodegradowalny

PHA – poli(hydroksyalkaniany)

  • Produkowane na drodze fermentacji bakteryjnej.
  • Mogą składać się z ponad 100 różnych monomerów → różnorodność właściwości 
  • Świetne właściwości barierowe, odporność mechaniczna, na działanie tłuszczu i wysokiej temperatury.
  • Biozgodne – mogą być wykorzystywane w medycynie
  • polihydroksymaślan (PHB) ma właściwości podobne do polipropylenu. Stosuje się go, jako nośniki leków, implanty, nici chirurgiczne, torebki foliowe, opakowania do żywności.
  • Łatwo ulegają biodegradacji w kompoście, glebie i morzach. W warunkach pokojowych pozostaje stabilny.
  • Wysoki koszt produkcji
  • Podczas recyklingu mechanicznego traci odporność na rozciąganie. Kiedy utraci właściwości powinien być poddany recyklingowi chemicznemu np. piroliza lub ulec biodegradacji.

Podsumowanie

Jak widzimy bioplastik nie jest doskonałym rozwiązaniem problemu zanieczyszczenia plastikiem, ale może się w dużym stopniu przyczynić do jego ograniczenia, jeśli będziemy stosować się do założeń gospodarki obiegu zamkniętego. Pomaga w tym piramida zero waste. Po pierwsze powinniśmy zrezygnować z plastiku tam, gdzie jest to możliwe – refuse, reduce. Po drugie wykorzystywać ponownie te przedmioty z tworzyw sztucznych, które już mamy, a następnie wybierać produkty wykonane z bioplastiku, które nadają się do recyklingu i umieszczać je w odpowiednich pojemnikach lub te przystosowane do kompostowania – posiadające odpowiednie certyfikaty, np. OK Compost lub symbol roślinki zwiniętej w ósemkę.

Literatura:

  1. F.M. Lamberti, L.A. Román-Ramírez, J. Wood, Recycling of Bioplastics: Routes and Benefits, Journal of Polymers and the Environment 28 (2020) 2551–2571.
  2. R. Rahman, M. Sood, N. Gupta, J. D. Bandral, F. Hameed, S.Ashraf, Bioplastics for Food Packaging: A Review, International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 8(3) (2019) 2311-2321.
  3. Bioplastics packaging – combining performance with sustainability, European Bioplastics, Berlin 2020, [dostęp 10.02.2021], dostępny w:                                                        https://www.docs.european-bioplastics.org/publications/fs/EUBP_FS_Packging.pdf
  4. J. Wizowska, Nie śmieci, Warszawa 2019 ISBN: 978-83-956208-0-5
  5. https://www.european-bioplastics.org/bioplastics/materials/biodegradable/ [dostęp 10.02.2021]
  6. http://prostemiasta.pl/tworzywo-pla/ [dostęp 22.02.2021]

Autorka:

Aleksandra Kowalczyk

wolontariuszka Polskiego Stowarzyszenia Zero Waste