Zprávy z tisku
Obaly na bázi obnovitelných zdrojů
Informace z výzkumného projektu ECO-PAC řešeného v EU v 5. rámcovém programu V&V.
Obaly na bázi přírodních obnovitelných zdrojů (“biobased packaging”) lze rozdělit do tří skupin:
Typ 1: polymery přímo extrahované z biomasy;
Typ 2: polymery syntetizované z monomerů získaných z přírodních zdrojů;
Typ 3: polymery produkované přirozenými nebo geneticky modifikovanými organismy.
Obrázek 1: Přehled polymerů na bázi přírodních zdrojů
Obalové materiály na bázi přírodních zdrojů musí splňovat stejná kritéria, která se aplikují na konvenční obalové materiály pro potraviny včetně legislativních požadavků. Tradiční obalové materiály pro potraviny se vyráběly (kromě papíru a lepenky) z neobnovitelných materiálů. Od 90. let minulého století se začal zvyšovat zájem o využití obnovitelných zdrojů pro výrobu obalových materiálů. Materiály na bázi přírodních obnovitelných zdrojů se odbourávají na složky, které se nacházející v přírodě, a tak se přirozeně recyklují. Vzhledem k nepřítomnosti syntetických chemických sloučenin se obaly na bázi přírodních obnovitelných zdrojů považují za přijatelnější z hlediska zdraví spotřebitele než řada konvenčních materiálů a také z hlediska jejich likvidace, neboť se biologicky rozkládají na kompost bez uvolňování škodlivých chemikálií vznikajících spalováním konvenčních obalů.
Vlastnosti obalů na bázi přírodních obnovitelných zdrojů:
* Mechanické vlastnosti
Většina polymerů na bázi obnovitelných zdrojů má mechanické vlastnosti podobné konvenčním polymerům. Specifické mechanické vlastnosti, např. pevnost v tahu a pružnost závisí na surovině a na výrobním postupu. Konvenční polymery PS (polystyren) a PET (polyetylen tereftalát) představují relativně pevné materiály, zatímco PE (polyetylen) je relativně pružný. Biopolymer PLA (na bázi polymléčné kyseliny) lze různě změkčovat, až se získají mechanické a bariérové vlastnosti konvenčních polymerů (LDPE; polyetylen nízké hustoty), LLDPE (lineární polyetylen nízké hustoty) a PS. PLA je tak perspektivní přírodní materiál pro balení potravin, např. jogurtu (obrázek 2).
* Propustnost kyslíku
Na obrázku 3 je znázorněna propustnost různých polymerů pro kyslík. Nízká hodnota [log OTR] znamená vysoké bariérové schopnosti. Polymer s nízkou permeabilitou kyslíku má běžně také relativně nízkou permeabilitu ostatních plynů, např. oxidu uhličitého a dusíku. Z obrázku je patrné, že materiály na bázi škrobu, bílkovin a chitosanu mají dobré bariérové vlastnosti pro kyslík a jsou méně nákladnými alternativami konvenčních obalů (bariér pro plyny), např. EVOH (etylvinylalkohol) a PA (polyamid).
* Hydrofilní chování
Většina polymerů na bázi přírodních obnovitelných zdrojů vykazuje hydrofilní chování. Vzhledem k tomu, že řada potravin vyžaduje obalové materiály odolné vůči vlhkosti, toto chování materiálu je nepřijatelné. Porovnáním propustnosti pro vodní páru u různých obalů na bázi přírodních obnovitelných zdrojů a biodegradovatelných obalů s konvenčními materiály se ukazuje, že lze vyrábět materiály s propustností vodní páry srovnatelnou s propustností určitých konvenčních plastů. Pokud se vyžaduje vysoká bariéra vůči vodní páře, lze použít jen málo materiálů na bázi obnovitelných přírodních zdrojů. V současné době probíhají práce na snižování hydrofilního charakteru obalů na bázi přírodních zdrojů.
* Schopnost kompostování
Biodegradace spočívá ve strukturálním a chemickém rozkladu. Na obrázku 4 je znázorněna doba potřebná pro kompostování různých přírodních a syntetických polymerních materiálů. Jde o čas potřebný k dosažení přijatelné úrovně strukturální dezintegrace materiálu. Nejde o čas potřebný k úplné biodegradaci materiálu. Z obrázku se patrné, že biomateriály z obnovitelných zdrojů, např. škrobu a bílkovin degradují mnohem rychleji než konvenční materiály, např. polyester amidy.
Perspektivy obalových materiálů na bázi obnovitelných zdrojů
Dříve, než se materiály na bázi obnovitelných zdrojů stanou konkurenceschopnou alternativou potravinářských obalů, bude ještě zapotřebí provést rozsáhlý výzkum a vývoj v oblasti biopolymerů. Materiály bude zapotřebí “ušít na míru” pro jednotlivé potravinářské aplikace.
V současné době jsou náklady spojené s výrobou mnoha biopolymerů téměř stejné nebo mírně převyšují náklady na výrobu PET a PA, kromě PHAs (polyhydroxyalkanoátů), jejichž náklady převyšují náklady na konvenční plasty desetinásobně. Rozsah výroby biopolymerů je však mnohem nižší než konvenčních materiálů, což ovlivňuje cenu. Nižších nákladů lze dosáhnout jen v případě velkoobjemové výroby.
K dalším problémům souvisejícím s biopolymery patří: přijatelnost pro spotřebitele, legislativa, bezpečnost a biodegradovatelnost – obal musí zůstat stabilní po celou dobu údržnosti výrobku, který je to obalu zabalen.
Komerční využití obalů na bázi obnovitelných zdrojů
V současné době jsou na trhu obaly z biopolymerů (škrobu, celulózy, bílkovin) a monomerů (z fermentace organických materiálů). Plasty na bázi biopolymerů se využívají pro různé účely, např. při kompostování (pytle na odpad), ve stravovacích službách (jídelní příbory, kelímky na pití, talíře), v zemědělství (mulčovací fólie, květináče), hygienické potřeby (dětské pleny, dámské vložky).
Ačkoliv se do výzkumu a vývoje věnují nemalé prostředky, využití obalů na bázi obnovitelných zdrojů pro potravinářské účely je zatím dosti omezené. Neočekává se, že materiály na bázi obnovitelných zdrojů v brzké budoucnosti nahradí konvenční materiály. Vzhledem k jejich obnovitelnému původu jde však rozhodně o materiály budoucnosti. V dlouhodobém horizontu se očekává, že budou z hlediska vlastností i ceny konkurovat konvenčním obalovým materiálům.
Na problematiku ekologicky příznivých, recyklovatelných a biologicky odbouratelných potravinářských obalů se zaměřoval výzkumný projekt EU, který se řešil pod názvem ECO-PAC za podpory Evropské komise v 5. rámcovém programu výzkumu a vývoje.
Proaktivní obal na bázi obnovitelných zdrojů určený pro balení sýrů byl předmětem výzkumu ve výzkumném projektu EU Biopack.
ECO-PACK
Související příspěvky:
* Technicko-ekonomické možnosti velkoobjemové výroby polymerů na bázi obnovitelných zdrojů v Evropě
Datum uveřejnění: 7.9.06
Poslední změna: 7.9.2006
Počet shlédnutí: 472
Obaly na bázi obnovitelných zdrojů
Informace z výzkumného projektu ECO-PAC řešeného v EU v 5. rámcovém programu V&V.
Obaly na bázi přírodních obnovitelných zdrojů (“biobased packaging”) lze rozdělit do tří skupin:
Typ 1: polymery přímo extrahované z biomasy;
Typ 2: polymery syntetizované z monomerů získaných z přírodních zdrojů;
Typ 3: polymery produkované přirozenými nebo geneticky modifikovanými organismy.
Obrázek 1: Přehled polymerů na bázi přírodních zdrojů
Obalové materiály na bázi přírodních zdrojů musí splňovat stejná kritéria, která se aplikují na konvenční obalové materiály pro potraviny včetně legislativních požadavků. Tradiční obalové materiály pro potraviny se vyráběly (kromě papíru a lepenky) z neobnovitelných materiálů. Od 90. let minulého století se začal zvyšovat zájem o využití obnovitelných zdrojů pro výrobu obalových materiálů. Materiály na bázi přírodních obnovitelných zdrojů se odbourávají na složky, které se nacházející v přírodě, a tak se přirozeně recyklují. Vzhledem k nepřítomnosti syntetických chemických sloučenin se obaly na bázi přírodních obnovitelných zdrojů považují za přijatelnější z hlediska zdraví spotřebitele než řada konvenčních materiálů a také z hlediska jejich likvidace, neboť se biologicky rozkládají na kompost bez uvolňování škodlivých chemikálií vznikajících spalováním konvenčních obalů.
Vlastnosti obalů na bázi přírodních obnovitelných zdrojů:
* Mechanické vlastnosti
Většina polymerů na bázi obnovitelných zdrojů má mechanické vlastnosti podobné konvenčním polymerům. Specifické mechanické vlastnosti, např. pevnost v tahu a pružnost závisí na surovině a na výrobním postupu. Konvenční polymery PS (polystyren) a PET (polyetylen tereftalát) představují relativně pevné materiály, zatímco PE (polyetylen) je relativně pružný. Biopolymer PLA (na bázi polymléčné kyseliny) lze různě změkčovat, až se získají mechanické a bariérové vlastnosti konvenčních polymerů (LDPE; polyetylen nízké hustoty), LLDPE (lineární polyetylen nízké hustoty) a PS. PLA je tak perspektivní přírodní materiál pro balení potravin, např. jogurtu (obrázek 2).
* Propustnost kyslíku
Na obrázku 3 je znázorněna propustnost různých polymerů pro kyslík. Nízká hodnota [log OTR] znamená vysoké bariérové schopnosti. Polymer s nízkou permeabilitou kyslíku má běžně také relativně nízkou permeabilitu ostatních plynů, např. oxidu uhličitého a dusíku. Z obrázku je patrné, že materiály na bázi škrobu, bílkovin a chitosanu mají dobré bariérové vlastnosti pro kyslík a jsou méně nákladnými alternativami konvenčních obalů (bariér pro plyny), např. EVOH (etylvinylalkohol) a PA (polyamid).
* Hydrofilní chování
Většina polymerů na bázi přírodních obnovitelných zdrojů vykazuje hydrofilní chování. Vzhledem k tomu, že řada potravin vyžaduje obalové materiály odolné vůči vlhkosti, toto chování materiálu je nepřijatelné. Porovnáním propustnosti pro vodní páru u různých obalů na bázi přírodních obnovitelných zdrojů a biodegradovatelných obalů s konvenčními materiály se ukazuje, že lze vyrábět materiály s propustností vodní páry srovnatelnou s propustností určitých konvenčních plastů. Pokud se vyžaduje vysoká bariéra vůči vodní páře, lze použít jen málo materiálů na bázi obnovitelných přírodních zdrojů. V současné době probíhají práce na snižování hydrofilního charakteru obalů na bázi přírodních zdrojů.
* Schopnost kompostování
Biodegradace spočívá ve strukturálním a chemickém rozkladu. Na obrázku 4 je znázorněna doba potřebná pro kompostování různých přírodních a syntetických polymerních materiálů. Jde o čas potřebný k dosažení přijatelné úrovně strukturální dezintegrace materiálu. Nejde o čas potřebný k úplné biodegradaci materiálu. Z obrázku se patrné, že biomateriály z obnovitelných zdrojů, např. škrobu a bílkovin degradují mnohem rychleji než konvenční materiály, např. polyester amidy.
Perspektivy obalových materiálů na bázi obnovitelných zdrojů
Dříve, než se materiály na bázi obnovitelných zdrojů stanou konkurenceschopnou alternativou potravinářských obalů, bude ještě zapotřebí provést rozsáhlý výzkum a vývoj v oblasti biopolymerů. Materiály bude zapotřebí “ušít na míru” pro jednotlivé potravinářské aplikace.
V současné době jsou náklady spojené s výrobou mnoha biopolymerů téměř stejné nebo mírně převyšují náklady na výrobu PET a PA, kromě PHAs (polyhydroxyalkanoátů), jejichž náklady převyšují náklady na konvenční plasty desetinásobně. Rozsah výroby biopolymerů je však mnohem nižší než konvenčních materiálů, což ovlivňuje cenu. Nižších nákladů lze dosáhnout jen v případě velkoobjemové výroby.
K dalším problémům souvisejícím s biopolymery patří: přijatelnost pro spotřebitele, legislativa, bezpečnost a biodegradovatelnost – obal musí zůstat stabilní po celou dobu údržnosti výrobku, který je to obalu zabalen.
Komerční využití obalů na bázi obnovitelných zdrojů
V současné době jsou na trhu obaly z biopolymerů (škrobu, celulózy, bílkovin) a monomerů (z fermentace organických materiálů). Plasty na bázi biopolymerů se využívají pro různé účely, např. při kompostování (pytle na odpad), ve stravovacích službách (jídelní příbory, kelímky na pití, talíře), v zemědělství (mulčovací fólie, květináče), hygienické potřeby (dětské pleny, dámské vložky).
Ačkoliv se do výzkumu a vývoje věnují nemalé prostředky, využití obalů na bázi obnovitelných zdrojů pro potravinářské účely je zatím dosti omezené. Neočekává se, že materiály na bázi obnovitelných zdrojů v brzké budoucnosti nahradí konvenční materiály. Vzhledem k jejich obnovitelnému původu jde však rozhodně o materiály budoucnosti. V dlouhodobém horizontu se očekává, že budou z hlediska vlastností i ceny konkurovat konvenčním obalovým materiálům.
Na problematiku ekologicky příznivých, recyklovatelných a biologicky odbouratelných potravinářských obalů se zaměřoval výzkumný projekt EU, který se řešil pod názvem ECO-PAC za podpory Evropské komise v 5. rámcovém programu výzkumu a vývoje.
Proaktivní obal na bázi obnovitelných zdrojů určený pro balení sýrů byl předmětem výzkumu ve výzkumném projektu EU Biopack.
ECO-PACK
Související příspěvky:
* Technicko-ekonomické možnosti velkoobjemové výroby polymerů na bázi obnovitelných zdrojů v Evropě
Datum uveřejnění: 7.9.06
Poslední změna: 7.9.2006
Počet shlédnutí: 472