Что такое биоразлагаемая упаковка?
Широкое использование в повседневной жизни товаров из полимерных (пластиковых) материалов, в частности, упаковки для пищевых продуктов, привело к серьезному загрязнению окружающей среды неразлагаемым или длительно разлагаемым мусором.
По данным Европейской ассоциации производителей пластиковых изделий Plastics Europe за период с 1954 года, когда был начат массовый выпуск изделий из пластика, до 2020-х годов производство пластиковых товаров народного потребления выросло в 200 раз – практически до 350 миллионов тонн в год. При этом большая часть изделий из пластмасс – это полимерная упаковка для пищевых продуктов. Наверняка каждый, кто занимается раздельным сбором мусора, в ужасе от того, сколько современная семья ежедневно производит отходов пластиковой упаковки пищевых продуктов.
Статистика показывает, что на вторичную переработку идет приблизительно 9 % пластмасс, 12 % сжигается, а оставшиеся 79 % попадают на свалки и в окружающую среду, где могут разрушаться на протяжении десятков, а то и сотни лет. В абсолютных цифрах во всем мире ежегодно на свалки и в окружающую среду попадает более 275 миллионов тонн не переработанного пластика.
В чем же опасность пластиковых изделий для окружающей среды в целом и человека в частности?
При производстве самих пластмасс и изделий из них используют различные технологические вещества (добавки), придающие им прочность, пластичность, цвет, водо- и газонепроницаемость. Как правило, это токсичные для человека и животных органические и неорганические вещества, часть из которых являются также канцерогенами (способны вызывать развитие онкологических заболеваний). При попадании в окружающую среду под воздействием солнечного света (в частности, его ультрафиолетовой составляющей), температуры (как высокой, так и низкой) происходит деградация (разрушения) пластмасс и высвобождение токсичных веществ в воду, почву и воздух.
Еще одна серьезная опасность для объектов окружающей среды, возникающая при разрушении пластмассовых изделий – это образование так называемого микропластика (частиц пластика размером до 5 мм). Такие маленькие частицы пластика невозможно извлечь из воды, почвы и воздуха, что представляет серьезную угрозу здоровью человека и животных. В 2016 году из 64 рыб, выловленных у берегов Сан-Франциско (США), у четверти внутри обнаружили частицы микропластика. При попадании в мировой океан микрочастицы принимаются рыбами за планктон, поедаются и, таким образом, и попадают в пищевую цепь.
Для целей устойчивого развития общества, для зеленой экономики необходимы новые виды упаковочных материалов, которые помогут избежать вышеописанных проблем. Такой новой упаковкой для пищевых и непищевых продуктов является биоразлагаемая упаковка.
В чем отличие биоразлагаемой упаковки от пластиковой? Первое отличие – это используемый вид сырья для производства упаковки: пластмассы производят из нефтепродуктов, биоразлагаемые материалы – из растений. Правда, существует и сейчас широко распространен, в том числе и в Беларуси, третий промежуточный вид упаковки – оксобиоразлагаемая упаковка, которая относится к синтетической биоразлагаемой упаковке, изготовленной из полиэтилена (сырье – нефтепродукты) с добавками, ускоряющими биологическое и химическое разложение.
Какие растения используют как сырье для производства биоразлагаемой упаковки? Выращивают специальные сорта «крахмалистых и сахаристых» растений (кукурузы, пшеницы, картофеля, сахарного тростника и свеклы), а также специальные сорта масличных культур (клещевины, сои, рапса). Из первых извлекают крахмал (полисахариды) или сахар, из вторых – триглицериды (сложные эфиры глицерина). Затем производят очистку и переработку крахмала, сахара, триглицеридов, включающие не только химические стадии, но и биотехнологические с участием ферментов и микроорганизмов. Конечным продуктом является или мономер для дальнейшей полимеризации (например, этилен, амид, эфир, молочная кислота), или чистая природная биомолекула-полимер (например, крахмал).
Часто конечной стадией получения биоразлагаемого упаковочного материала является получение «растительного» полиэтилена. По химической формуле и структуре он не отличается от полиэтилена из нефтепродуктов, поэтому их легко смешать между собой. Это часто и делают крупные компании, вводя для такого пластика специальную маркировку «Polyethylene Green» и т. п. Например, в 2009 году компания Coca-Cola выпустила «растительную бутылку», в которой было всего 30 % биополиэтилена. В целом, такой подход является скорее маркетинговым, рекламным, и такая упаковка не может быть истинной биоразлагаемой, поскольку главное, ради чего проводят замену пластиковой упаковки на биоразлагаемую, – это ускорить процесс разложения упаковки в условиях свалки, тем самым уменьшить количество свалок на планете, а также избавиться от попадания в окружающую среду микропластика и других токсичных компонентов, образующихся в процессе деградации пластиковой упаковки. И в этом случае не имеет значения, какого происхождения полиэтилен – из растений или из нефтепродуктов, проблемы его утилизации будут одинаковыми. В настоящее время полиамид, полученный из касторового масла, или полиэтилен и полиэтилентерефталат, полученные из крахмала, надлежит собирать и отправлять на переработку или сжигать, точно так же, как и их нефтяные аналоги.
Некоторые компании идут другим путем, смешивая традиционные полимеры с природными молекулами. Например, компания Roquette изменила структуру крахмала и стала добавлять его к полиэтилену или полипропилену. Получились композитные материалы, из которых стали изготавливать упаковку для косметики, стаканчики для йогуртов и др. Российская производственно-торговая компания «Союз-Полимер» запустила в 2020 году изготовление мусорных мешков из вспененного полистирола. В цепь биополимера специалисты включили крахмал. Такой подход уже приближает к достижению цели по уменьшению количества пластикового мусора на планете, но не является идеальным решением.
Идеальное решение – это создание новых биополимеров полностью растительного происхождения. В настоящее время таких биоразлагаемых материалов на рынке довольно много, причем спектр их технологических свойств уже почти перекрыл традиционные полимеры. Условно их можно разделить на следующие большие группы: полилактиды, то есть полимеры на основе молочной кислоты, образующейся после молочнокислого брожения сахаристых веществ; полигидроксиалконоаты – продукты переработки растительного сахара микроорганизмами и материалы на основе крахмала. Существуют также материалы, сделанные на основе лигнина, целлюлозы, поливинилового спирта, капролактона и других. Вот несколько заметных проектов последних лет по использованию новых биополимеров полностью растительного происхождения в качестве упаковки: стаканчик для йогурта «Activia» от французский компании Danone из полилактида марки Ingeo от NatureWorks (США), пакеты, сетка, подложки, одноразовая посуда из растительного крахмала марки Mater-BI от Novamont (Италия) и марки Eco-Plastic от Plantic (Австралия), стаканчики и вспененные лотки из растительного крахмала марок Ecoflex и Ecovio от BASF (Германия), пленочные материалы из целлюлозы марки Nature Flex от Innovia (США).
Почему же создание таких растительных биополимеров, используемых для упаковки товаров, – идеальное решение в ликвидации свалок на планете? Ответ во втором и третьем отличии биоразлагаемой упаковки от полимерной.
Второе и главное отличие биоразлагаемой упаковки от полимерной – это скорость разложения упаковки в условиях свалки. Истинная биоразлагаемая упаковка, произведенная из растительного сырья, распадается на органические элементы в разы, а то и в десятки раз, быстрее, чем упаковка из нефтепродуктов. Процессу разложения молекулярной структуры биоразлагаемой упаковки способствуют биологические (природные) факторы, такие как почвенные микроорганизмы (бактерии, плесневые грибы) и химические факторы, такие как вода, кислород и специальные добавки, которые производители вводят в исходное сырье, тогда как разложение пластиковой упаковки происходит, прежде всего, под действием физических факторов (ультрафиолетовых лучей и температуры), химических факторов (воды и кислорода) и только на последних этапах – под действием почвенных микроорганизмов. В среднем, в условиях свалки биоразлагаемая упаковка разрушаются за 4–5 лет, при компостировании – в течение 6 месяцев.
Третье отличие – при разложении биоразлагаемой упаковки, произведенной из растительного сырья, в отличие от пластиковой упаковки, не выделяются токсичные вещества, которые загрязняют почву, воду и воздух. Биоразлагаемая упаковка распадается на безопасный компост (твердый остаток, который составляет максимум 10 %), углекислый газ или метан и воду, тем самым на планете не нарушается экологическое равновесие. Компост, полученный в ходе разложения биоразлагаемой упаковки, используют как органическое удобрение.
В отличие от истинной биоразлагаемой упаковки, есть опасение, что оксобиоразлагаемые полимерные материалы, в состав которых добавлены соли металлов (вещество D2W), все же вредят природе, поскольку в процессе их разложения образуются фрагменты микропластика. Надо отметить, что разложение оксобиоразлагаемой упаковки происходит по схеме, характерной для пластиковой упаковки, но с сокращением времени распада. Оксобиоразлагаемая упаковка распадается на микрофрагменты за 1,5–2 года. Ускорителями разложения служат ультрафиолет, температура, вода, кислород. В условиях свалки процесс разложения оксобиоразлагаемой упаковки сильно замедляется, т.к. лежащий сверху мусор препятствует попаданию солнечных лучей, кислорода.
Визуально биоразлагаемая упаковка ничем не отличается от упаковки из обычного пластика, поэтому производители наносят на такую упаковку специальную маркировку о способности к самоутилизации: надпись «Compostable» свидетельствует о том, что утилизация вероятна с помощью процесса промышленного или домашнего компостирования; аббревиатура «D2W» информирует о том, что это оксобиоразлагаемая упаковка; надпись «Biodegradable» показывает, что упаковка изготовлена из саморазлагающихся веществ.
В настоящее время стоимость биоразлагаемой упаковки выше, чем традиционной пластиковой, поэтому переход на биразлагаемую упаковку – это осознанный выбор покупателей, которые заинтересованы в сохранении природы. Однако этому способствуют и государственные программы по замене пластиковой упаковке на эко-упаковку. Такой План мероприятий, направленных на поэтапное снижение использования полимерной упаковки с ее замещением на экологически безопасную упаковку, реализуется и в Республике Беларусь после вступления в силу постановления Совета Министров Республики Беларусь от 13.01.2020 № 7 «О поэтапном снижении использования полимерной упаковки».
Давайте вместе сохранять природу, участвуя в раздельном сборе мусора и используя многоразовую и биоразлагаемую упаковку в повседневной жизни!