Problemy techniczne i ekonomiczne związane z recyklingiem materiałowym i chemicznym odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych skłoniły naukowców do poszukiwań nowych materiałów, które można poddać recyklingowi organicznemu. Poszukiwania te miały na celu uzyskanie nowych polimerów ulegających biodegradacji, które mogłyby zastąpić tradycyjne tworzywa sztuczne. Prace w tym zakresie trwały przez wiele lat i koncentrowały się głównie na opracowaniu technologii wytwarzania polimerów biodegradowalnych, przydatnych do kompostowania.
W odniesieniu do opakowań, degradowalność jest często utożsamiana z biodegradacją, chociaż wstępny etap rozpadu może być również zainicjowany czynnikami chemicznymi lub fizycznymi. Dokładny mechanizm procesu w naturalnych warunkach środowiska jest trudny do określenia, można go jednak traktować w kategoriach biorozkładu. Biodegradacja według definicji jest to proces wywołany przez enzymatyczne działanie bakterii i grzybów, w którym następuje rozpad materiału opakowaniowego.
Wyróżnia się trzy podstawowe mechanizmy rozkładu:
- fotodegradację - materiał rozkłada się pod wpływem promieniowania UV co prowadzi ostatecznie do zmniejszenia ciężaru cząsteczkowego, (fotodegradacji ulegają polimery syntetyczne),
- degradację chemiczną - pod wpływem reakcji chemicznych pękają wiązania łańcucha polimerowego co prowadzi do zmniejszania ciężaru cząsteczkowego. Proces rozkładu rozpoczyna się dopiero po pewnym czasie, zależnym od rodzaju i ilości dodanych modyfikatorów,
- degradację mikrobiologiczną, w której mikroorganizmy takie jak grzyby i bakterie rozkładają materiał tworzywa.
Mechanizm degradacji polimeru w znacznej mierze jest uzależniony od środowiska w jakim się znajduje i od specjalnie wprowadzonych dodatków wbudowanych w makrocząsteczkę, od których rozpoczyna się proces rozkładu.
Do polimerów biodegradowalnych zalicza się dwa rodzaje polimerów: polimery otrzymywane z odtwarzalnych surowców roślinnych, które na ogół nie wykazują tendencji do szybkiego rozkładu oraz polimery otrzymywane różnymi metodami syntezy chemicznej, które ulegają szybkiemu rozkładowi i mineralizacji pod wpływem mikroorganizmów.
Schematycznie przebieg procesu biodegradacji składa się z dwóch kluczowych etapów przedstawionych na rysunku poniżej.
Bardzo istotną rolę w rozkładzie tworzywa opakowaniowego odgrywają warunki otoczenia. Tworzywa sztuczne tradycyjnie stosowane do produkcji opakowań charakteryzują się strukturą niewrażliwą na enzymy bakterii i grzybów. Dla tych materiałów dopiero po wstępnym rozkładzie takim jak: skrócenie długości łańcucha, zmniejszeniu ciężaru cząsteczkowego i depolimeryzacji możliwy jest dalszy rozpad biologiczny. Końcowym efektem biodegradacji tworzywa jest powstanie biomasy z wydzieleniem wody i gazów - dwutlenku węgla, metanu, azotu.
Technologia d2w - ekologiczne opakowania przyszłości
W ostatnich latach dokonał się znaczący postęp w dziedzinie produkcji biodegradowalnych materiałów nowej generacji i szybko wzrasta rynek surowców do ich wytwarzania, głównie skrobi i kwasu polimlekowego.
W państwach Unii Europejskiej, Japonii, a także w USA wytwarzane są już polimery biodegradowalne nowej generacji, które wykorzystuje się do produkcji opakowań. Materiały te są atrakcyjne z ekologicznego punktu widzenia, a w przyszłości również ze względów ekonomicznych, gdyż rozszerzenie skali produkcji umożliwi obniżenie kosztów wytwarzania.
Rozwój produkcji materiałów i opakowań biodegradowalnych przydatnych do kompostowania jest ściśle związany z wprowadzanymi w wielu państwach regulacjami prawnymi w zakresie gospodarki odpadami opakowaniowymi oraz obowiązkowymi poziomami odzysku i recyklingu takich odpadów.
Rozwiązaniem problemów związanych z odpadami opakowaniowymi z tworzyw sztucznych jest zastosowanie nowoczesnej technologii d2w całkowicie bezpiecznej, nie stanowiącej zagrożenia dla schematów odzyskiwania śmieci i co najważniejsze niezbyt drogiej. Dzięki zastosowaniu tej technologii powstały nowe proekologiczne, okso-biodegradowalne opakowania z tworzyw sztucznych.
