Oksy i biodegradowalne termoplasty

Tworzywa oksybiodegradowalne zachowują wszystkie cechy i zalety typowe dla wyrobów wytwarzanych z bazowego tworzywa sztucznego: wytrzymałość, elastyczność, przezroczystość, zgrzewalność, możliwość druku oraz nieprzepuszczalność wody. Ceny surowców do produkcji tworzyw oksybiodegradowalnych są znacznie niższe niż polimerów biodegradowalnych otrzymywanych z surowców odnawialnych (również do ich produkcji niezbędne są paliwa kopalne, a ponadto duża ilość wody oraz ziemi przeznaczonej na uprawy roślin stanowiących bazę surowcową do ich wytwarzania). Już na etapie produkcji można określić czas ich degradacji, a mechanizm rozpadu przebiega trzyetapowo: na drodze utleniania, hydrolizy oraz procesu biologicznego, który może stanowić część procesu kompostowania. Podczas rozkładu tworzywa nie wydziela się metan, który należy do grupy gazów cieplarnianych, groźniejszy w skutkach niż CO2.

Poza tym degradacja może zachodzić w każdym środowisku np. na lądzie lub w morzu, w świetle lub w ciemności, w wysokiej, jak i niskiej temperaturze, a także w dowolnym czasie w zależności od wymagań. Opakowania oksybiodegradowalne można poddawać recyklingowi energetycznemu i materiałowemu. Dodatki przyspieszające oksybiodegradację mogą być stosowane w niemal wszystkich najpopularniejszych opakowaniach tworzywowych: miękkich i półsztywnych. Tworzywa kompostowalne nie dają tak szerokich możliwości zastosowania, ponieważ należy je produkować każdorazowo, czyli zużywać surowce i energię, również na transport.

Wiele zastrzeżeń budzi również fakt, jak energochłonna jest produkcja biopolimerów (więcej na grafice).

Do wyprodukowania zaledwie kilograma PHB z transgenicznej kukurydzy potrzeba cztery razy więcej energii niż zużywa się do wytworzenia takiej samej ilości polietylenu z surowców petrochemicznych. Przy uzyskiwaniu polimerów z roślin wykorzystuje się jako źródło energii głównie gaz ziemny i węgiel, czyli wytwarzanie biopolimerów pochodzenia roślinnego nie przyczynia się do znacznych oszczędności paliw kopalnych. Aby wyprodukować jeden kilogram PHA trzeba zużyć 2,65 kg gazu ziemnego i węgla, natomiast aby wyprodukować tą samą ilość polietylenu wystarczy jedynie 2,2 kg surowców kopalnych i prawie połowa z tego pozostaje w końcowym produkcie.

Prodegradanty wprowadzone do tworzywa bazowego (PE, PP) są dobrze zdyspergowane, dlatego właściwości modyfikowanych i niemodyfikowanych termoplastów są podobne. Związki żelaza nie stanowią zagrożenia dla środowiska, a także są dopuszczone do bezpośredniego kontaktu z żywnością przez FDA (Food and Drug Administration) i EFSA (European Food Safety Authority). Również w dyrektywie 02/72/EC (z dnia 6 sierpnia 2002 r. w sprawie [...] wyrobów z tworzyw sztucznych przeznaczonych do kontaktu ze środkami spożywczymi) nie przewidziano żadnych obostrzeń dotyczących ich stosowania, pod warunkiem, że migracja globalna z materiału opakowaniowego do płynów modelowych nie przekroczy 10 mg/dm2 (wymaganie to dotyczy wszystkich materiałów opakowaniowych z tworzyw sztucznych) .

Wnioski
W obliczu coraz gwałtowniejszego zmniejszania się na rynku światowym surowców przetwórstwa petrochemicznego, bardzo ważna jest gospodarka oparta na zrównoważonym korzystaniu z zasobów naturalnych. Racjonalne wykorzystanie tworzyw sztucznych produkowanych w oparciu o surowce petrochemiczne istotnie zmniejszy ilość odpadów na wysypiskach oraz przyczyni się do ochrony zasobów naturalnych. Oksybiodegradowalne poliolefiny mogą być perspektywicznym biodegradowalnym materiałem o dobrych właściwościach przetwórczych, szerokim zakresie zastosowań i o wysokiej zdolności do rozkładu w warunkach naturalnych. Dla środowiska naturalnego ważnym jest, że użycie dodatków przyspieszających oksybiodegradację prowadzi do ponownego wykorzystania węgla organicznego, który bezpiecznie wróci do naturalnego biocyklu w przewidywalnych i kontrolowanych ramach czasowych.

Autorzy: Edyta Gibas, Grażyna Rymarz - Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu Oddział Zamiejscowy Farb i Tworzyw w Gliwicach.
Tekst został opublikowany również w majowym numerze magazynu Plast News