ПВХ (материал поливинилхлорид или просто винил) является сегодня самым дешевым, и потому самым распространенным, видом пластика. В основном ПВХ применяют в строительных областях (обшивка зданий, пластиковые окна, стеновые панели, трубы и т.д.) и менее 20% изделий из этого типа пластмассы приходится на бытовые и прочие сферы жизни. Причем в России эта цифра составляет почти 50%, тогда как в Европе от этого вида пластика стараются максимально отказаться. Почему же так происходит? Ведь преимущества ПВХ очевидны: дешевизна, практичность, прочность…

В Европе за ПВХ давно закрепилось название «ядовитый пластик» (poison plastic). Вред поливинилхлорида для окружающей природы и здоровья человека огромен: он не только содержит в себе множество опасных компонентов, но и выделяет отравляющий газ при нагревании или горении.

К сожалению, материал поливинилхлорид – весьма распространенный тип пластмассы. Его можно найти всюду. Это и линолеум в квартире, пластиковые окна, натяжные потолки, виниловые обои, и пластмассовые игрушки (от зубных колец, которые малыши берут в рот, до кукол), и разные виды упаковок (пакеты, бутылки, тары для пищевых продуктов).

Покупая изделия из ПВХ, следует помнить:

Для придания поливинилхлориду эластичности в него добавляют пластификаторы, которые, попадая в организм, снижают его иммунные свойства, а также способны вызвать поражение почек и печени, стать причиной бесплодия и онкозаболеваний. В этом состоит главный вред ПВХ. Кроме того, в поливинилхлориде могут содержаться и другие опасные элементы: хром, кадмий, свинец и т. д.

Преимущества ПВХ абсолютно несопоставимы с опасностью, которую несет в себе горящий материал поливинилхлорид. В процессе горения из 1 кг поливинилхлорида образуется до 50 мг вредных диоксинов. Это количество способно вызвать раковые опухоли примерно у 50 000 мелких лабораторных животных.

Безопасной технологии переработки ПВХ, как и производства ПВХ изделий, не существует. Материал поливинилхлорид не поддается переработке, а высокотоксичные диоксины, выделяющиеся в процессе утилизации изделий из этого пластика, распространяются на тысячи километров.

Производство ПВХ изделий несет в себе не меньшую опасность для экологии. Вред пластиковых окон, например, заключается в том, что при изготовлении одного окна образуется 20 г токсичных отходов. А полный ремонт квартиры с использованием поливинилхлорида образует около 1 кг токсичных отходов.

Как определить изделия из ПВХ?

В странах, которые следят за экологической обстановкой и отдают предпочтения безопасным материалам, типы пластика принято маркировать – ставить значок с цифрой в окружении стрелок. В России пока маркировка пластиковых изделий необязательна, а значит, все пластмассовые изделия имеют такую маркировку, однако и нам полезно знать, что обозначает тот или иной знак.

1. PETЕ или ПЭТ (полиэтилентерфталат) – тип пластика, который используется в изготовлении бутылок, коробок, банок и прочих упаковок для розлива воды, соков и прохладительных напитков. Еще этот материал применяют в упаковках для порошков и сыпучих пищевых продуктов. Полиэтилентерфталат – один из самых распространенных и безопасных видов пластика. Кроме того, он отлично поддается переработке.

2. HDPE или ПВД (полиэтилен высокого давления). Этот тип пластмассы применяется в изготовлении пакетов и кружек для воды или молока, бутылок для шампуней, отбеливателей, чистящих и моющих средств, канистр для машинных масел. Считается безопасным видом пластика, хорошо поддается вторичному использованию и переработке.

3. PVC или ПВХ (поливинилхлорид) относится к одному из самых опасных типов пластика. О нём мы сегодня и говорим. Его используют для упаковки моющих жидкостей, производства окон, труб, настенных и напольных покрытий, садовой мебели, пленок для натяжных потолков, клеенок, жалюзи, шторок для ванной и т.д. Из него же могут быть сделаны и емкости для пищевых продуктов, и детские игрушки. Однако вред от ПВХ достаточно большой, ведь в его состав входят тяжелые металлы и пластификаторы, которые могут вызывать поражение почек и печени, бесплодие, онкологические заболевания. При этом он плохо поддается переработке, а при сжигании выделяет в воздух опасные яды – канцерогенные диоксиды. По возможности лучше отказаться от этого вида пластика или сократить его использование до минимума.

4. LDPE или ПНД (полиэтилен низкого давления) – тип пластика, которые используется для производства пластиковых бутылок и других гибких пластиковых упаковок. Благодаря этому материалу у нас есть полиэтиленовые пакеты. Этот вид полиэтилена также является безопасным пластиком.

5. PP или ПП (полипропилен) далеко не самый прочный тип пластмассы, зато абсолютно безвредный для окружающей среды и человеческого здоровья. Из полипропилена производят в основном крышки, диски, стаканчики для йогурта, бутылочки для сиропа и кетчупа. Используется этот пластик также для изготовления детских товаров: игрушек, бутылочек для кормления и т. п.

6. PS или ПС (полистирол) – тип пластика, получаемый в результате полимеризации канцерогенного стирола. Отсюда его вредоносное действие. И хотя из полистирола зачастую изготавливают посуду, столовые приборы, контейнеры для яиц или поддоны для мяса, от такой продукции лучше отказаться.

7. OTHER или ДРУГОЕ. К этой категории относятся полимеры смеси различных пластмасс, не указанных выше. Например, поликарбонат – опасный вид пластика, который при частом нагреве или мытье выделяет вещество, вызывающее гормональные нарушения в организме человека. Но и безвредные экологически чистые пластмассы тоже могут маркироваться этой цифрой.

Морские водоросли в ближайшем будущем, видимо, станут распространенным материалом для изготовления различных упаковок. Этой весной новый материал «агаровый пластик», разработанный японской компанией AMAM, выиграл ежегодный конкурс Lexus Design Award 2016, проводящийся в Милане. Он разработан из экологически чистого пластика, произведенного из морских водорослей. Эксперименты показали, что «агаровый пластик» может быть и мягким, и твердым. Благодаря этим особенностям, новый материал сможет заменить и пенопласт, и воздушно-пузырьковую пленку. Упаковка разлагается естественным путем, попутно выполняя роль удобрения для почвы.

Кстати, в Исландии уже была попытка разработать саморазлагающиеся бутылки из водорослей, материалом для которых послужили красные водоросли. Пока в такой бутылке находится жидкость, она сохраняет свою форму. Оставшись без воды, бутылка высыхает, деформируется и разлагается без экологического ущерба. Правда на исландском фестивале дизайна DesignMarch, на котором была представлена новинка, ее автор сознался, что вода в такой бутылке все же имеет некоторый привкус.

Наряду с экологичной упаковкой, человечество старается изобрести и все более технологичную упаковку. Американский стартап Kuvée разработал электронную бутылку для вина, которая позволяет уберечь алкогольный напиток от пагубного воздействия кислорода и солнечного света, сохранив свойства вина в течение месяца после вскрытия. «Умная» бутылка оборудована сенсорным экраном и модулем Wi-Fi, а вино хранится в герметичной алюминиевой емкости объемом 0,75 литра. На дисплей выводится остаток вина в одноразовой емкости, марка напитка, сорта винограда, из которых оно сделано и даже рекомендации по закускам. Благодаря беспроводной связи пополнить запасы вина можно прямо с экрана на бутылке, оформив заказ на доставку новой партии.

Компания PepsiCo в рамках Миланской недели дизайна оформила интерактивное пространство «Mix It Up», а также представила серию алюминиевых бутылок под названием «The Prestige Bottles». Свой индивидуальный цвет и абстрактный паттерн получили напитки Pepsi Max, Pepsi и Pepsi Diet. Минималистичный дизайн, созданный Каримом Рашидом, был представлен на футуристическом подиуме. А недавно компания представила новую упаковку для Pepsi Light в виде гантели. Упаковка из нескольких таких бутылок представляет из себя стойку для гантелей.

В отличие от «умной» упаковки интерактивность уже стала мощным конкурентным преимуществом. Агентство из Еревана разработало простые, но динамичные стаканчики для сока: фрукты с этикетки как будто выпиваются. Такая же технология применяется и на обычных кружках. Например, температуру напитка можно понять через северное сияние.

Британская студия дизайна P4CK разработала держатель для стаканчиков. Держатель на четыре стакана делается из одного куска картона без использования клея. Разделив же заготовку пополам, можно получить два держателя по два стакана в каждом.

Необычное решение для упаковки для яиц представили турецкие студенты: треугольный тубус с выдвижной системой, который придает эстетичность упаковке и обеспечивает надежное хранение и удобное получение.

А вот для удобрений из Хорватии была разработана компактная упаковка. Во-первых, производитель уменьшил вес упаковки удобрений до 4 кг, ориентируясь на городских садоводов. А чтобы коробки, в которые помещаются мешки с удобрениями, занимали меньше торговой площади, была разработана специальная система, чтобы коробки могли быть уложены друг в друга.

Упаковка для велосипедов не часто радует дизайнерскими решениями. А вот для каждой модели складных велосипедов Shulz была разработана фирменная картонная упаковка с индивидуальным оформлением. Дизайн каждой коробки был создан на основе рисунков, сделанных известной петербургской художницей Алисой Юфой для серии открыток, и был приурочен к выходу российской марки на европейский рынок.

Сеть пиццерий Domino"s Pizza радикально изменила дизайн упаковки своей пиццы. Традиционная коробка была заменена на красную и синюю упаковки, вместе составляющие логотип бренда. Новый дизайн был разработан агентством JKR, которое в ходе исследования обнаружило, что потребители чаще всего делают заказ по спецпредложению, то есть «две пиццы по цене одной». В итоге логотип бренда было решено трансформировать в саму упаковку, с которой к тому же убрали всю лишнюю информацию.

А вот в Москве Domino"s Pizza представила упаковку для пиццы в рамках проекта «Птицерия», которая легко превращается в кормушку для птиц.

Биоразлагаемая полимерная гибкая упаковка - довольно специфичный и, увы, пока относительно далекий от российских реалий сегмент рынка. Сегодня мы либо сталкиваемся с образцами биоразлагаемых пакетов, которые предлагают в супермаркетах, либо, порой даже не подозревая об этом, покупаем биоразлагаемую упаковку таких гигантов пищевой индустрии как Tetra Pak, Danone или PepsiCo.

На европейском и мировом рынках ситуация получше, тамошние аналитики даже делают оптимистичные прогнозы на будущее, предрекая в скором времени чуть ли не поголовный переход производителей гибкой упаковки на биоматериалы. Однако и там практически интересных примеров реализации биотехнологий пока не очень много.

Упаковка из производственных отходов

Как известно, самым распространенным сырьем для изготовления биоразлагаемой полимерной упаковки является полимолочная кислота (PLA), которую извлекают либо из крахмалосодержащих (например, пшеница), либо глюкозосодержащих (сегодня это, как правило, кукуруза или сахарный тростник) растений. Тем не менее, эти же составляющие можно найти и в промышленных отходах пищевых производств, что делает процесс получения подобных полимеров гораздо более эффективным с точки зрения экономики.

В середине апреля текущего года базирующийся в Испании технологический центр разработок для пищевой индустрии AINIA, совместно с европейской ассоциацией поставщиков фруктовых соков AIJN , официально представил результаты своей работы в рамках проекта PHBOTTLE.

Итогом четырехлетнего труда исследователей стал прототип экологичной упаковки для соков, изготовленной из биразлагаемого пластика PHB (полигидроксибутирата), получаемого из органических остатков, извлекаемых из сточных вод заводов-изготовителей. Уникальная разработка - неотъемлемая часть пионерской творческой концепции группы PHBOTTLE, работавшей под говорящим за себя девизом «экономия посредством кругооборота».

Прототип упаковки PHBOTTLE был получен путем трансформации присутствующих в сточных водах органических остатков (главным образом, сахара), в биополимерный материал. Достичь столь выдающегося результата удалось благодаря последним достижениям биотехнологии и новым возможностям микроинкапсуляции. Он наглядно продемонстрировал значимость органических отходов соковой индустрии с точки зрения их использования в качестве сырья для производства упаковки ее же продуктов.

Аналогичные работы недавно были проведены в целях создания биоразлагаемой упаковки из промышленных отходов хлебопекарной промышленности. Исследования, выполнялись в интересах двух испанских производителей обычной и сладкой мучной продукции - компаний Panrico и Grupo Siro . В состав исследовательской группы вошли представители испанского сельскохозяйственного технологического центра CETECE (Cereals Technology Centre), немецкого Инженерно-сельскохозяйственного института (ATB), Центра по разработкам биокомпозитов при Бангорском университете в английском Уэльсе и испанского технологического центра AIMPLAS .

Первым результатом их деятельности стало получение полимолочной кислоты (PLA) из отходов производства обеих компаний: несвежего или черствого хлеба, остатков сладкого теста. Завершился же проект представлением на рынок биоразлагаемых пакетов из PLA c хорошими барьерными свойствами по кислороду и влаге, столь необходимыми при упаковке паст и пирожных, позволяющими доводить их срок хранения на магазинных полках до 12 месяцев.

Базирующийся в испанской Валенсии технологический центр AIMPLAS , который специализируется на разработке и исследовании новых видов полимеров, в настоящее время совместно с производителем пластиковой упаковки, компанией BANDESUR , работает еще над одним специальным проектом, спонсируемым в рамках национальной исследовательской программы Retos-Colaboracion 2015.

Основная его задача - разработка инновационных полимерных лотков для пищевых продуктов, устойчивых к высокотемпературной обработке в микроволновых печах. На рынок планируется выпустить две их разновидности: лотки из вспененного полипропилена и полностью биоразлагаемые компостируемые лотки из вспененного биополимера PLA.

Руководство BANDESUR возлагает на длящийся уже в течение двух лет проект большие надежды, ибо он должен обеспечить компании существенные конкурентные преимущества. Разработка пищевых лотков нового поколения позволит ей выйти на новые географические рынки. Лотки из вспененного материала намного легче литых, что существенно снижает расходы на транспортировку и делает их удобнее в использовании. И, разумеется, не нуждаются в дополнительных комментариях экологические преимущества пищевых лотков из биополимеров.

Экологичная упаковка для экологически чистых продуктов

Одним из самых сильных маркетинговых ходов современных поставщиков «натуральных природных» пищевых продуктов являются заявления о том, что их продукция поставляется в столь же безопасной, полностью утилизируемой упаковке, изготовленной из полностью возобновляемого природного сырья.

Так, европейское подразделение потребительских товаров компании Sonoco совместно с французским производителем биоразлагаемых пластиков Vegemat - фирмой Vegerplast - выпустило на рынок тубные картонные контейнеры Vegetop для сыпучих продуктов, основная особенность которых - полностью биоразлагаемые пластиковые крышки-дозаторы (шейкеры).

Итогом совместной работы стали экологически чистые биоразлагаемые контейнеры, соответствующие европейскому стандарту экологической безопасности EN 13432. Суть требований стандарта - материал должен быть на 100% минерализован (компостирован) в течение полугода в итоге стандартной процедуры промышленной утилизации (компостирования). Важное условие - получаемая компостируемая масса должна быть пригодна для использования в качестве удобрения для посевных культур любого типа.

Выдержать такие стандарты для своего материала специалистам Vegerplast удается благодаря тому, что сырьем для его изготовления являются природные возобновляемые продукты - растения или злаки.

«В итоге, - заявляют представители Sonoco, - наши экологически чистые контейнеры могут абсолютно безопасно использоваться для хранения диетических добавок к пище, а также круп, муки, сахара, специй, сухофруктов и других продуктов, которые дозированно используются в процессе приготовления пищи».

Подразделение компании Dow Chemica l, отвечающее за разработку упаковочных полимерных материалов (Packaging and Specialty Plastics Business), североамериканская ассоциация производителей экологически чистой упаковки SPC (Sustainable Packaging Coalition), а также фирма Accredo Packaging сообщили о завершении совместной разработки экологически чистой полимерной упаковки.

Таковой стал устойчивый полимерный пакет с широким дном, предназначенный для хранения моющих средств компании Seventh Generation, специализирующейся на выпуске товаров по уходу за домом, изготавливаемых, как утверждает поставщик, исключительно из природного и экологически чистого безопасного сырья.

Выпущенная на рынок специалистами Accredo Packaging новая упаковка изготовлена из разработанного Dow Chemica l специального утилизируемого полиэтилена, который одновременно гарантирует пакетам требуемые характеристики по жесткости и прочности, а также хорошую свариваемость швов.

Пакеты поставляются на рынок в рамках программы SPC по утилизации сырья под названием How2Recycle: на каждый из них нанесена этикетка «Store Drop-Off» («Оставь в магазине»), наличие которой означает, что потребитель, купив пластиковый пакет с продуктом, затем может вернуть его в магазин для последующей утилизации. Таких магазинов в Северной Америке сейчас насчитывается уже более 18 000.

Южноафриканская фирма KiddieKix , производящая натуральные продукты питания для детей, использовала упаковочную биразлагаемую пленку NatureFlex компании Innovia Films для фасовки каш и сухофруктов. Как говорит владелец компании Элисон МакДауэл , «наша задача - позаботиться о здоровье детей, о том, чтобы они употребляли только экологически чистые продукты. С этой целью мы протестировали многие образцы компостируемых материалов, но пленка NatureFlex оказалась лучшей из всех по целому ряда параметров».

«Прежде всего, - продолжает она, - пленка удовлетворяет всем известным стандартам - американскому ASTM D6400 и европейскому EN13432, определяющим требования к биоразлагаемой упаковке. Помимо этого, NatureFlex имеет отличные барьерные свойства по отношению к маслам, жирам, агрессивным химическим соединениям, характеризуется высокими показателями аромо- и газонепроницаемости. На упаковку из этой пленки также можно наносить высококачественную печать».

Другой пример применения пленки NatureFlex - упаковка чипсов из натуральных морских водорослей Halo Seaweed, изготавливаемых компанией Ocean’s Halo . Как отметил основатель фирмы Роберт Мок , «мы предлагаем покупателям натуральный природный продукт, упаковка которого должна быть не только надежной и удобной, но и экологически чистой».

«Всем этим требованиям, - отметил Мок, - удовлетворяет пленка NatureFlex, обеспечившая высокие барьерные свойства по кислороду, что позволяет значительно увеличить срок хранения продукта на магазинной полке. Не менее важна ее отличная стойкость к влаге, благодаря чему наши чипсы никогда не потеряют хрустящих свойств».

Более года назад Tetra Pak представила на рынок первую в мире упаковку Tetra Rex Bio, созданную исключительно из возобновляемого материала, а компания Valio приступила к использованию этой упаковки для безлактозного полуобезжиренного молока Eila. При изготовлении защитных слоев и горлышка новой упаковки применяется биоразлагаемый, производимый из сахарного тростника, полиэтилен низкой плотности, который поставляет бразильская химическая компания Braskem.

Что касается используемого в упаковках Tetra Pak картона, то, как сообщает производитель, он поступает только из контролируемых и легко отслеживаемых источников, сертифицированных Лесным попечительским советом (FSC) - этот логотип хорошо знаком каждому покупателю молочной продукции, хотя бы раз внимательно изучившему информацию, нанесенную на пакеты Tetra Pak.

Следующим шагом в развитии рынка экологически чистых пакетов для Tetra Pak стала совместная разработка специалистов компании Bio-on и ученых финского Технологического университета из города Тампере - одного из крупнейших мировых исследовательских центров в сфере создания новых сортов бумаги и пластика для пищевой упаковки. Итогом стартовавшего в 2015 году проекта стало создание первых в мире контейнеров Tetra Pak , сделанных из комбинации картона и наносимого поверх него экструзионным способом биополимера Minery PHA, разработанного в Bio-on.

В ходе исследовательских работ ученые двух лабораторий заменили полиэтилен, ранее использовавшийся в упаковке для обеспечения ее герметичности, биопластиком, который в расплавленном виде наносится на картон, полностью сохраняя как функциональность упаковки, так и эстетику ее восприятия. Как подчеркивают разработчики, экологически чистый материал полностью изготовлен из возобновляемых растительных ресурсов и на 100% является биоразлагаемым.

Что в России?

Нельзя сказать, что тема биоразлагаемой упаковки абсолютно исключена из портфолио российских производств. На ряде из них успешно освоен выпуск пакетов из биоразлагаемых пленок. Иногда поступает информация и о собственных научных разработках.

Один из практических примеров - компания «Тико-Пластик» из Нижнего Новгорода, выпускающая пакеты из полиэтилена со специальной добавкой, отвечающей за биологическое разложение полимера под воздействием солнечных лучей. Распад такого пакета в естественных условиях происходит в течение от года до трех лет. Более радикальный вариант - использование полимера, изготовленного из природного биоразлагаемого сырья, срок разложения которого на углекислый газ, воду и биомассу гораздо короче.

Что касается научных разработок, то в прошлом году, например, ученые Томского политехнического университета сообщили о создании собственного биополимера из полимолочной кислоты (PLA), который может применяться при изготовлении гибкой упаковки. Основной источник получения полимера - крахмалосодержащие и глюкозосодержащие растения.

Каковы перспективы?

По данным аналитиков, к 2018 году общемировое производство биопластиков должно вырасти с 1,7 млн тонн в 2014 году до 7,8 млн тонн. Темпы роста прогнозируются потрясающие. Стимулирует их, помимо экологической чистоты производимой продукции, в том числе и упаковочной, возможность экономии энергии при изготовлении биополимеров и сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу при их утилизации.

Когда эти преимущества смогут быть реализованы на российском рынке пищевой упаковки - вопрос риторический. Само по себе наличие в нашей стране огромных мощностей по переработке, так часто критикуемых экологами, невозобновляемых природных ресурсов довольно долго будет серьезным препятствием к привлечению инвестиций в затратные, хотя и экономически перспективные, проекты, как по выпуску собственных биополимеров, так и по производству из них упаковки в широких промышленных масштабах.

Другие публикации в спецпроектах:

Интерес к новым, экологичным материалам, усилившийся в последние десятилетия, ожидаемо имел последствия также и в области пластмасс и синтетических смол. Концепция создания материалов из натуральных материалов биологического происхождения прочно заняло умы изобретателей в этой сфере.

Упаковка XXI века

Следует уточнить, что широко употребляемый термин «биопластики» не является характеристичным определением одной группы веществ и может относиться к полимерам различного происхождения.

Так, следует разделять биоосновные (bio-based) и биоразлагаемые (biodegradable) пластики. Если первый предполагает получение мономера из природного сырья, а затем полимеризацию мономера в обычные пластики (ПЭ, ПА, ПЭТ и др.), то для вторых ключевой аспект - это возможность быстрого разложения пластика в естественной среде в течение короткого времени.

Пример: Из биологического сырья получен этиловый спирт, из которого произведен этилен. При полимеризации этилена получен полиэтилен (ПЭ). Такой ПЭ можно отнести к биоосновным (поскольку он был ппроизведен из естественного сырья), но при этом продукт никак не отличим от ПЭ, полученного из нефтяного сырья.

В то же время полибутилсукцинат (PBS), являющийся биоразлагаемым пластиком, может быть получен из н-бутана, являющийся продуктом C 4 -фракции.

По данным Европейского института биопластиков (рис. 1), мировые мощности по производству биопластиков составляют 4,16 млн т, что в сравнении с рынком обычных пластиков составляет менее 1%. Только 12% от этих мощностей составляют мощности производства непосредственно биоразлагаемых пластиков.

Рис. 1. Мировые мощности производства биопластиков

В структуре потребления биоразлагаемых пластиков (рис. 2) в мире до 75% занимает упаковка. Другими секторами потребления являются: общественное питание и фастфуд - до 9%, волокна и нити - 4%, медицина - 4% и агрохимия - 2%.

Рис. 3. Структура потребления биоразлагаемых пластиков

Столь большое значение упаковки в секторе можно объяснить самой идеей биоразлагаемых пластиков: снизить нагрузку на экосистему со стороны использованных упаковочных материалов, которые составляют значительную часть от массы бытовых отходов.

В отличие от абсолютного большинства пластмасс биоразлагаемые полимеры могут расщепляться в условиях окружающей среды с помощью микроорганизмов, таких как бактерии или грибки. Полимер, как правило, считается биоразлагаемым, если вся его масса разлагается в почве или воде за период в шесть месяцев. Во многих случаях продуктами распада являются углекислый газ и вода.

Полимеры, поддающиеся биологическому разложению, были разработаны несколько десятилетий назад, но их полномасштабное коммерческое применение разворачивалось очень медленно. Это происходило оттого, что они, в целом, были более затратными и имели менее устойчивые физические свойства, чем у традиционных пластмасс. Кроме того, не существовало достаточных стимулов для производителей изделий из пластмасс для того, чтобы включать биоразлагаемые материалы в свою продукцию.

Так, хорошо известный советскому потребителю биополимер на основе вискозы - целлофан - в полной мере отвечал концепции экологически чистых материалов, быстроразлагающихся в природе, но был быстро вытеснен БОПП-пленками и пленками из ПЭ и лавсана за счет их лучших механических характеристик и химической стойкости. Теперь их, в свою очередь, будет вытеснять новое поколение биоразлагаемых полимеров.

На развитие биоразлагаемых пластиков оказали существенное влияние два фактора:

1. Законодательное ограничение использования упаковки из «обычных» пластиков в ряде стран по ряду причин.
2. Развитие технологий, позволяющих снизить производственные издержки и улучшить их механические свойства

Рынок

Мировое потребление биоразлагаемых пластиков развивается высокими темпами (рис. 3). Среднегодовой рост составляет 27%. В период с 2012 по 2016 г. потребление выросло в 2,7 раза. Темпы роста потребления превысили темпы, предсказанные ранее рядом экспертов.

Рис. 3. Мировое потребление биоразлагаемых пластиков, тыс. т

Контейнеры, пленки и пеноматериалы, изготовленные из биоразлагаемых полимеров, используются для упаковки мяса, молочных продуктов, выпечки и пр. Другим наиболее распространенным применением являются одноразовые бутылки и стаканчики для воды, молока, соков и прочих напитков, тарелки, миски и поддоны. Еще одним рынком сбыта для таких материалов является производство мешков для сбора и компостирования пищевых отходов, а также пакетов для супермаркетов. Развивающимся применением этих полимеров является рынок сельскохозяйственных пленок.

В структуре биоразлагаемых пластиков (рис. 4) наибольшее (до 43%) место занимает полилактид (polylactic acid, PLA), являясь наиболее типичным и распространенным биопластиком, схожим по свойствам с АБС-пластиками, полиэтиленом и полистиролом. Другим распространенным биоразлагаемым пластиком в этом ряду является полибутилсукцинат (PBS), аналог полипропилена, полибутиратадипинтерефталат (PBAT) - 18%, полигидроксибутират (PHB), другие полигидроксиалконаты - 11%.

Рис. 4. Структура и соотношение биоразлагаемых пластиков

Крупнейшими компаниями-производителями биоразлагаемых пластиков являются в США: NatureWorks, в Европе - BASF, Novamont, в Японии Mitsubishi Chemicals.

В большой степени развитию биоразлагаемых пластмасс способствуют законодательные ограничения использования упаковки из обычных пластиков в ряде стран (см. табл.).

Таблица. Законодательные ограничения использования упаковки из обычных пластиков

Существует принципиальная возможность получения продуктов высокого передела из природного сырья. Так, из древесной щепы, себестоимость которой составляет не более 40 долл. за 1 т, возможно получение ряда продуктов, среди которых, помимо ксилозы и лигнина, есть глюкоза, являющаяся сырьем для продуктов более высокого передела, среди которых, в свою очередь, этиловый спирт, полигидроксобутират (PHB), полигидроксилалконаты (PHA). Продуктом молочнокислого брожения глюкозы является молочная кислота (основным применением молочной кислоты в мире является пищевая промышленность: консервант и пищевая добавка Е270. В 2016 г. средняя цена в России составила 1 851 долл./т.), при полимеризации которой, например, по технологии компании Sulzer Chemtech Uhde Inventa-Fischer, получают полилактид (PLA). Среднеимпортная цена полилактида (PLA) (код ТН ВЭД 3907700000) по результатам 2016 г. составила 9 500 долл./т. Разница в этих значениях - 40 долл. и 9 500 долл. за 1 т составляет коммерческий потенциал производства биоразлагаемых пластиков на основе полилактида.

Рынок PLA

Мировое потребление полилактида растет с каждым годом в среднем на 20%. В 2012-2016 гг. его потребление выросло с 360,8 до 1 216,3 тыс. т/год.

В России потребление реализуется только импортными поставками PLA. В 2016 г. импорт PLA в Россию составил 261,5 т, что составляет менее 0,003% от мирового потребления этого продукта. Столь малая доля российского потребления полилактида объясняется как отсутствием законодательных инициатив со стороны государства (в сегменте упаковки), так и отсутствием высокотехнологичных производств, которые могли бы обеспечить спрос на PLA. Есть сообщения (https://sdelanounas.ru/blogs/93795/), что PLA для медицинских целей производится в АО «ВНИИСВ», г. Тверь, однако нет информации, что производство имеет коммерческое значение.

Значимым моментом в технологии производства PLA и изделий из него является наличие стериоизомеров у молекулы молочной кислоты (рис. 5). Молекула молочной кислоты и ее полимера может существовать в двух вариантах (L и D), которые являются зеркальным отображением друг друга. 100% L-PLA имеет кристаллическую структуру, четкую температуру плавления и определенные свойства, в то время как смесь изомеров имеет аморфную стеклообразную структуру. Варьируя соотношения изомеров, можно добиваться широкого ряда свойств у продуктов в зависимости от назначения.

Рис. 5. Оптические изомеры молочной кислоты и свойства полилактида

Полибутилсукцинат (PBS)

Следующим наиболее важным биоразлагаемым пластиком является полибутилсукцинат, являющийся продуктом поликонденсации янтарной кислоты и 1,4-бутандиола (оба производные н-бутана). Этот биоразлагаемый пластик может быть произведен как из биологического сырья, так и из нефтепродуктов. Мировое потребление PBS достигло 456,5 тыс. т в 2016 г.

Рис. 6. Схема получения PBS

PBS применяется для производства упаковки, пленки, посуды и медицинских изделий. Другими его названиями являются: Bionolle, GsPLA и др.

Полибутиратадипинтерефталат (PBAT)

Для материалов биоразлагаемой обертки применяется полибутиратадипинтерефталат (PBAT):

Является статистическим сополимером на основе адипиновой кислоты, 1,4-бутандиола и диметилфталата. По своим свойствам схож с полиэтиленом низкой плотности. Также известен под торговыми марками: Ecoflex, Wango, Ecoworld и др.

Рис. 7. Мировое потребление PBAT

Полигидроксиалконаты (PHA)

В широком смысле все указанные выше продукты относятся к классу полигидроксиалконатов с общей формулой:

В узком смысле под PHA понимаются продукты с другими заместителями. Широкий круг таких соединений служит для определенных задач.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

• Мировое потребление биоразлагаемых пластиков достигло в 2016 г. 2,315 млн т., до 75% этого объема приходится на упаковку.
• Основными драйверами роста потребления биоразлагаемых пластиков являются законодательные запреты в ряде стран по использованию обычных пластиков в упаковке и спрос со стороны развивающихся высокотехнологичных производств (медицина, косметология и др.).
• Наиболее важным среди биоразлагаемых пластиков является PLA . В 2016 г его потребление составило 1,216 млн. т. На долю России из этого числа приходится менее 0,003%. Цена PLA в России в 2016 г. составила 9500 долл./т.
• Получение PLA , PBS и других биоразлагаемых пластиков возможно как из биологического сырья, так и из продуктов нефтепереработки.

Новым течением современного предринимательства сегодня стала - социальная и экологическая деятельность, при которой бизнес решает важные вопросы по благоустройству и развитию городов, поиска альтернативных решений в области энергетики и использования ресурсов. Вот несколько интересных зарубежных и отечественных проектов, которые помогают нам взглянуть на бизнес совсем под другим углом.

Micromidas - разлагаемый экологический пластик

На данный момент в мире перерабатывается лишь около 10% пластика. Наиболее сознательные пытаются сортировать и по возможности использовать изделия из пластика как можно реже. Сообразительные предприниматели находят более прогрессивные решения.


Micromidas - калифорнийская компания, которая изобрела альтернативу обычному пластику - их пластик производится из недорогих и пригодных для переработки материалов (использованной бумаги, остатков сельскохозяйственной продукции и древесины), а следовательно и разлагается намного быстрее обычного. Джона Биссела, соучредителя Micromidas, в прошлом году внесли в список Форбс «30 до 30», как самый яркий предпринимательский талант мира.

Кроме того, Micromidas изобрели формулу, как с помощью бактерий превратить отходы из сточных вод на полноценный пластик, который полностью разлагается в течение всего года. Таким образом Micromidas сразу решают 2 проблемы:
1. Предупреждают засорение планеты
2. Помогают очистить канализационные воды, преобразуя человеческие отходы и превращая их в полезный для человечества материал.

К тому же технология, которую они используют, значительно дешевле: нефть, из которой изготавливается обычный пластик, нужно качать, а это довольно затратный процесс в финансовом и ресурсном плане. В то же время отходы сточных вод - более доступный материал.