К вопросу о биополимерах

09.09.2014

Биопластики, и в их числе биоразлагаемые полимеры (материалы, получаемые из природных полимеров и разлагаемые в сравнительно короткие сроки под воздействием природных факторов) – идея не новая. Ведь один из природных полимеров – целлюлоза – успешно использовался и продолжает использоваться в виде бумаги, а также, с середины прошлого века – в виде прозрачного лакированного целлофана и комбинированных материалов на его основе для производства упаковки. Хотя в последние десятилетия целлофан с целью сохранения лесного богатства и в связи с повышением требований к упаковке был потеснен с рынка синтетическими полимерами: полипропиленовыми пленками и комбинированными материалами на основе полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата, полиамида и т.д.

Отличие традиционных полимеров от биоразлагаемых состоит, во-первых, в использовании для производства синтетических полимеров невозобновляемого сырья – продуктов нефтесинтеза, в то время как для получения биополимеров используются ежегодно возобновляемые культуры растительного происхождения: кукуруза, картофель, маис, хлопок, и, во-вторых, в возможности и способах утилизации синтетических и биоразлагаемых полимеров.

Но при этом надо учитывать, что при формировании технических требований к упаковочным материалам встречаются два взаимоисключающих подхода:

с одной стороны, для обеспечения необходимого срока хранения упакованных продуктов в определенных условиях требуется создание полимеров, отличающихся химической инертностью и высокой стойкостью к факторам окружающей среды – температуре, влажности, освещенности,

с другой стороны, по истечении срока хранения продукции, в конце жизненного цикла упаковочного полимерного материала требуется быстрая и, главное, экологичная утилизация выполнившей свое назначение упаковки под действием факторов окружающей среды. Т.е. желательно, чтобы физико-химические и биологические превращения упаковочных материалов проходили без образования окиси углерода, провоцирующей парниковый эффект, и других опасных продуктов разложения, чаще всего путем аэробного разложения на углекислый газ и биомассу или анаэробного разложения на углекислый газ, метан и биомассу.

Такие известные компании, как BASF, Bayer, DuPont, ICI, обладающие крупным научно-исследовательским потенциалом, давно работают в направлении разработки и изучения растительного сырья для производства биополимеров с применением крахмалов, полилактида, целлюлозы, а также на основе синтетических полимеров с применением биодобавок, способствующих экологичному разложению.

Говоря о биоосновных и биоразлагаемых полимерах, надо понимать разницу между ними: биоосновными могут быть обычные традиционные пластики, которые прошли стадию полимеризации с участием молекул мономеров, полученных из растительного сырья – например, полиолов на основе спиртов растительного происхождения. Эти полимеры могут не быть биоразлагаемыми, как и обычные синтетические полимеры.

Системами стандартизации ряда стран и регионов – DIN, ASTM и ISO – уже давно разработаны стандарты на методы определения механических свойств таких полимеров, их способности к биодеградации в различных условиях, определение потенциальных продуктов разложения – метаболитов, токсикологического влияния потенциальных метаболитов на окружающую среду, простейшие организмы почв.

Ниже приведены некоторые из этих стандартов:

ISO 14855-1:2007 Пластмассы. Определение способности к полному аэробному биологическому разложению и распаду в контролируемых условиях компостирования. Метод с применением анализа выделяемого диоксида углерода. Часть 1. Общий метод;

ISO 14855-2:2007 Пластмассы. Определение способности к полному аэробному биологическому разложению в контролируемых условиях компостирования. Метод с применением анализа выделяемого диоксида углерода. Часть 2. Гравиметрическое измерение диоксида углерода, выделяемого при лабораторном испытании;

ISO 17556-2003 Пластмассы. Определение максимальной способности к аэробному микробиологическому разрушению в почве путем измерения респирометром потребности в кислороде или количества выделяемого диоксида углерода;

ISO 20200:2004 Пластмассы. Определение степени разложения пластмассовых материалов в имитированных условиях компостирования при лабораторных испытаниях и другие стандарты.

Не вызывает сомнения целесообразность разработки и производства биоразлагаемых полимеров для производства упаковки. Естественно, этим надо заниматься. Однако сроки перехода на производство биоразлагаемой упаковки должны быть научно обоснованными, подтвержденными показателями экономической, экологической целесообразности, а, главное, этот переход не освободит нас от необходимости ликвидировать свалки из отходов упаковки, давно появившиеся в результате полного отсутствия государственного регулирования в области сбора и переработки отходов упаковки.

Следует учитывать, что в РФ по данным журнала «Эксперт» (№ 36, сентябрь 2014 г.) сосредоточены 7% мирового запаса нефти, 40% мирового запаса газа, что РФ производит 13% мировой добычи нефти и 19% мировой добычи газа, и что на РФ приходится всего 2% мирового производства синтетических пластмасс.

Кроме того, следует учитывать природные и климатические условия РФ – урожайность почв по сравнению с европейскими и другими странами, возможность и стоимость подготовки растительного сырья – мелиорацию, обработку гербицидами, внесение удобрений, возможность создания условий для сбора и компостирования отходов упаковки – разложения полимеров с участием аэробных или анаэробных бактерий, окисления или гидролиза.

А также следует учитывать наличие сырья, технологий и производственных мощностей переработки сырья, наличие научно-практической базы для исследований получения и применения полимеров, и, по-прежнему, наличие законодательной базы и условий для сбора и утилизации отходов.

И, если даже наши «промышленные идеологи» переведут российскую промышленность на производство только биоразлагаемых материалов, то приведет это лишь к существенному уменьшению сроков годности упакованных продуктов, так как пока не разработаны биоразлагаемые материалы, хотя бы в первом приближении сопоставимые по своим барьерным свойствами с полиамидом (нейлоном), полиэтилентерефталатом (лавсаном), или поливинилиденхлоридом.

 

Автор: Владимир Кулаков, председатель совета директоров ГП «УПАК»

Источник: Unipack.Ru