Biotworzywa. Czym są? Możliwości ich zastosowania w opakowalnictwie

W ciągu ostatnich 100 lat tworzywa polimerowe znalazły tak szerokie zastosowanie w niemal wszystkich dziedzinach życia – od opakowań żywności czy zastosowań w medycynie po produkcję części samochodowych i zabawek – że dziś trudno wyobrazić sobie, iż jeszcze wiek temu nie wywarzano ich na skalę przemysłową.
Tworzywa zabezpieczają żywność, sprawiają, że pozostaje świeża, i umożliwiają jej transport na duże odległości. Zapewniają sterylność zapakowanych w nie wyrobów medycznych, takich jak igły, a także soli fizjologicznej czy krwi. Sprawiają, że samochody są lżejsze i zużywają mniej paliwa. Dają także radość dzieciom, bawiącym się wykonanymi właśnie z tworzyw klockami Lego czy lalkami Barbie.
Szczególnie wart podkreślenia jest również fakt, że tworzywa polimerowe to jedyna grupa materiałów w całości produkowana przez człowieka.
Jednak oprócz ogromnych korzyści, jakie daje stosowanie tworzyw, istnieją też negatywne aspekty ich użycia. Rodzaj tworzywa oraz sposób postępowania z nim po wykorzystaniu ma ogromny wpływ na ludzkie zdrowie i środowisko naturalne. Stwierdzono na przykład, że Bisfenol A, stosowany w opakowaniach do żywności i napojów, wpływa na równowagę hormonalną organizmu, powodując powstawanie zaburzeń rozwojowych i nowotworów. Także Wielka Pacyficzna Plama Śmieci to w istocie ogromne dryfujące skupisko odpadów z tworzyw sztucznych, unoszących się swobodnie w oceanie. Oba te przykłady budzą w ludziach poważne obawy i zwracają uwagę opinii publicznej na problem tworzyw.
Książki takie jak: „Plastic: A Toxic Love Story” (Tworzywa sztuczne – toksyczna miłość) S. Freinkel, „Plastic Free: How I Kicked the Plastic Habit and How You Can Too” (Wolny od tworzyw – jak udało mi się rzucić tworzywowy nałóg i jak ty też możesz tego dokonać) B. Terry czy „Plastic Ocean: How a Sea Captain's Chance Discovery Launched a Determined Quest to Save the Oceans” (Ocean Tworzyw: jak kapitan znalazł szansę i rozpoczął misję ratowania oceanów) C. Moore’a oraz C. Phillips stanowią odzwierciedlenie tych obaw i kwestionują obecne modele stosowania – oraz nadużywania – tworzyw sztucznych.
Dzisiaj najważniejszym celem jest upowszechnianie tworzyw, które nie zagrażają zdrowiu ludzi i zwierząt, a także środowisku naturalnemu, spełniając jednocześnie potrzeby użytkowników. Nauka i przemysł, ale także polityka społeczna to sfery, w których należy podjąć działania na rzecz wprowadzenia właściwych wytycznych i materiałów, mających pomóc zrealizować ten cel. Od tego zależą nasze życie, zdrowie oraz stan środowiska. Krokiem w tym kierunku jest projekt PLASTiCE, którego celem było bliższe poznanie tworzyw polimerowych zgodnych z zasadą zrównoważonego rozwoju. Chodzi o biotworzywa.
Główny problem stanowi społeczna akceptacja nowych tworzyw, które w mniejszym stopniu obciążają środowisko. Projekt PLASTiCE polega na współpracy z wieloma partnerami, począwszy od przedstawicieli przemysłu, poprzez organizacje pozarządowe, agencje rządowe, aż po użytkowników, detalistów i naukowców. Nasze doświadczenie pokazuje, że wszystkie te grupy są zainteresowane poszukiwaniami nowych, atrakcyjnych cenowo i przyjaznych dla środowiska tworzyw. Pytanie brzmi: jak połączyć rozmaite interesy poszczególnych grup, aby zapewnić skuteczność działania? Co ciekawe, wszystkie one mają podobne priorytety – chcą bezstronnej, rzetelnej informacji i odpowiedzi na pytania dotyczące tworzyw polimerowych.
Ważnym rezultatem tego projektu było sformułowanie listy najczęściej zadawanych pytań dotyczących biotworzyw (tworzyw polimerowych pochodzenia organicznego) oraz odpowiedzi na te pytania. Uwzględniając zainteresowanie tym szczególnie aktualnym zagadnieniem, zamieszczamy zarówno listę pytań jak i odpowiedzi.
 
Jakie wyroby można produkować z biotworzyw?
Biotworzywa, podobnie jak klasyczne ropopochodne tworzywa polimerowe, znajdują różnorodne zastosowania, charakteryzują się bowiem wieloma użytecznymi właściwościami, takimi jak łatwość nanoszenia nadruku czy przepuszczalność gazów, pary wodnej i tłuszczy, które można dostosować do określonych potrzeb. Obecnie biotworzywa znajdują zastosowanie głównie w sektorze opakowaniowym i spożywczym jako torby handlowe, tacki do żywności, kubki do jogurtów, sztućce itd. Rosnącą popularność biotworzyw można zaobserwować w: medycynie, rolnictwie, elektronice, sporcie, a nawet branży motoryzacyjnej. Należy zauważyć, że sektor biotworzyw jest dopiero w fazie rozwoju. Przewiduje się jednak jego bardzo szybki wzrost w ciągu kilku następnych lat, co wpłynie na zwiększenie możliwych zastosowań.
 
Czy produkcja wyrobów z biotworzyw jest uzasadniona z ekonomicznego punktu widzenia?
Pomimo iż biotworzywa są droższe niż tradycyjne, w ostatnich latach ich rynek rozwijał się w sposób zrównoważony, zarówno pod względem kosztów, jak i regulacji prawnych (opracowanie norm, kryteriów certyfikacji, a w niektórych krajach nawet wprowadzenie zakazu stosowania klasycznych tworzyw polimerowych do pewnych zastosowań, takich jak torby handlowe). Zapotrzebowanie na biotworzywa obserwuje się głównie w branżach: opakowaniowej, motoryzacyjnej, zabawkarskiej i elektronicznej. Wiele koncernów światowych uwzględniło także biotworzywa w przyjętej długoterminowej strategii wzrostu i innowacyjności. Ulepszanie biotworzyw ma charakter wielowymiarowy. Z jednej strony producenci materiałów rozwijają nowe tworzywa oraz dodatki, z drugiej zaś producenci wyrobów gotowych obserwują duży potencjał innowacyjny i rozwojowy biotworzyw, w odróżnieniu od oferty opartej na tworzywach klasycznych.
 
Czy istnieją możliwości technologiczne produkcji wyrobów z biotworzyw?
Obecne na rynku biotworzywa znajdują szeroki zakres zastosowań. Mogą być poddawane tym samym procesom przetwórczym co ich klasyczne odpowiedniki – termoformowanie, wytłaczanie, formowanie z rozdmuchem itd. Różnice w przetwórstwie biotworzyw i klasycznych tworzyw polimerowych polegają na doborze innych parametrów urządzeń produkcyjnych. Parametry te są uwzględnione w charakterystyce biotworzyw dostarczanej przez producentów przy zakupie. Generalnie, pod względem złożoności procesów technologicznych, biotworzywa nie są trudniejsze w obróbce od tworzyw klasycznych.
 
Czy moje przedsiębiorstwo posiada odpowiednie kwalifikacje do wytwarzania i wykorzystania biotworzyw?
Pojęcie odpowiednich kwalifikacji odnosi się do cech takich jak: możliwości, umiejętności, wiedza, zdolności i doświadczenie. Istnieją dwa rodzaje kwalifikacji: techniczne i pozatechniczne. Gdy bierze się pod uwagę pełny cyklu życia procesów produkcyjnych, użycia przemysłowego, użytkowania przez konsumenta oraz postępowania z odpadami, niezbędne kwalifikacje przy wykorzystywaniu biotworzyw są ściśle techniczne i nie różnią się od tych wymaganych dla klasycznych tworzyw polimerowych. Biotworzywa mogą być przetwarzane na tych samych maszynach co tworzywa klasyczne, a ich zastosowanie i sposób użytkowania zależą tylko od właściwości materiału. Postępowanie z odpadami z biotworzyw nie różni się od postępowania z odpadami z tworzyw klasycznych, różnice występują tylko w przypadku biotworzyw biodegradowalnych. Biotworzywa kompostowalne mogą być kompostowane razem z odpadami organicznymi – proces ten to recykling organiczny.
Wszystkie biotworzywa stwarzają większe możliwości w działaniach marketingowych i PR, działania te jednak musza być prowadzone z rozwagą i odpowiednio dostosowane do specyfiki materiału i jego zastosowania.
Niniejszy tekst powstał w celu przybliżenia kwestii związanych z kwalifikacjami niezbędnymi do postępowania z biotworzywami i wypełnienia ewentualnych braków w wiedzy pozatechnicznej.
 
Czy moje przedsiębiorstwo dysponuje odpowiednimi urządzeniami oraz możliwościami w zakresie przetwórstwa biotworzyw?
Podobnie jak w przypadku wszystkich innych materiałów, podstawowe znaczenie ma dostosowanie właściwości biotworzyw do określonych zastosowań wyrobu, który przedsiębiorstwo zamierza wytwarzać. Niektóre biotworzywa (nazywane „zielonymi”, gdyż są wytwarzane ze źródeł odnawialnych) charakteryzują się identycznymi właściwościami jak ich odpowiedniki produkowane z surowców kopalnych (np. PE i „zielony” PE). Inne natomiast zdecydowanie różnią się właściwościami, co stwarza możliwość twórczego ich wykorzystania. Biotworzywa mogą być przetwarzane na urządzeniach do przetwórstwa klasycznych tworzyw polimerowych.
 
Dlaczego należy certyfikować wyroby z biotworzyw?
Nie sposób wyobrazić sobie współczesnego świata bez tworzyw polimerowych. Te uniwersalne materiały są jednak postrzegane jako sprzeczne z coraz powszechniejszym przyjaznym środowisku stylem życia, co skłoniło do poszukiwań alternatywnych tworzyw. Jednym z najbardziej widocznych i obiecujących rozwiązań w tym zakresie są biotworzywa. Trudno je jednak odróżnić od klasycznych tworzyw polimerowych, dlatego należy wprowadzić mechanizmy zabezpieczające odpowiednią jakość i znakowanie. Służą temu systemy normalizacji oraz certyfikacji. Certyfikacja wyrobów i materiałów jest dobrowolna, zapewnia jednak wiele korzyści. Certyfikat odróżnia biotworzywa od klasycznych tworzyw polimerowych i potwierdza, że materiał spełnia wymagania normatywne. Stanowi to ogromną zaletę w porównaniu z wyrobami nieposiadającymi certyfikatu. Oznaczenie znakiem certyfikacyjnym daje konsumentowi pewność odpowiednich właściwości wyrobu lub materiału. Znak certyfikacyjny dla tworzyw kompostowanych ułatwia segregację i właściwe postępowanie z odpadami, gwarantując odpowiednią jakość wyrobu.
 
W jaki sposób przekonać klientów do zakupu wyrobów z biotworzyw?
Biotworzywa to nowe i innowacyjne materiały, które znajdują zastosowanie w produkcji szerokiej grupy wyrobów. Stanowią one doskonałą alternatywę dla klasycznych tworzyw polimerowych. Chociaż w tych samych zastosowaniach większość biotworzyw nie różni się wizualnie od klasycznych tworzyw polimerowych, istnieje wiele metod pozwalających na ich skuteczną promocję: rozmaite techniki marketingowe, kwestie związane ze społeczną odpowiedzialnością biznesu (CSR) oraz komunikacją społeczną (PR). Większość biotworzyw wytwarzana jest ze źródeł odnawialnych i posiada wiele atutów, które wykorzystać można w działaniach marketingowych. Jednym z takich atutów są unikalne właściwości, jak biodegradowalność.
Biotworzywa odnoszą także sukces na rynkach niszowych, przede wszystkim jako opakowania żywności organicznej czy dóbr luksusowych. Producenci mogą liczyć na korzyści wynikające z rozwoju rynku dla osób żyjących w zgodzie z naturą.
Biotworzywa świetnie wpisują się w ideę zrównoważonego rozwoju.
 
Jak zacząć?
Początkiem procesu wprowadzenia nowego produktu jest zawsze pomysł, który musi koncentrować się na odpowiednim rynku odbiorców. Biotworzywa oferują nowe, innowacyjne możliwości zarówno w przypadku już wytwarzanych, jak też planowanych wyrobów. Wpisując się w światowe tendencje poszukiwań rozwiązań zgodnych z zasadą zrównoważonego rozwoju i korzystnych dla środowiska, biotworzywa mogą się tu stać alternatywą.
 
 
Autorzy:
Prof. ndz. dr hab. Inż. Hanna Żakowska – dyrektor COBRO – Instytutu Badawczego Opakowań
Mgr. Grzegorz Ganczewski – Kierownik Centrum Badań i Rozwoju w COBRO – Instytucie Badawczym Opakowań
Instytut działa w ramach Sieci Badawczej Łukasiewicz
Wykorzystano materiały zawarte w publikacji „Biotworzywa szansą przyszłości”