За последнее десятилетие растущая обеспокоенность состоянием окружающей среды и принципом устойчивости заставили сектор упаковки искать другие варианты. В этом отношении одним из наиболее значительных достижений является изобретение и использование различных видов пластика, которые являются биоразлагаемыми материалами, которые сами по себе являются решением проблемы растущей угрозы загрязнения и пластиковых отходов. Окружающая среда может со временем разрушать эти материалы и, следовательно, они полезны для управления отходами и сохранения ресурсов. В этой научной статье представлены некоторые биоразлагаемая упаковка используемые в настоящее время материалы, их свойства и преимущества, а также перспективы их использования в различных областях. При правильном применении эти материалы будут возвращаться к принципам устойчивости, облегчая клиентам и предприятиям принятие правильных решений и, следовательно, предвидя более здоровое и устойчивое будущее.
Что такое биоразлагаемые упаковочные материалы?
Биоразлагаемые упаковочные материалы — это вещества, разработанные с возможностью разложения под действием живых организмов, особенно «микроорганизмов», когда они подвергаются воздействию условий окружающей среды, таких как влажность, температура и кислород. Биоразлагаемым материалам требуется от нескольких недель до пары лет, чтобы полностью разложиться на безвредные вещества по сравнению с обычным пластиком, который может оставаться в окружающей среде веками. Эти материалы, как правило, изготавливаются из природных и возобновляемых источников, таких как остатки урожая, полимеры крахмала или полимеры с биопластиковой полимолочной кислотой (PLA), тем самым предлагая экологичный вариант для упаковки в различных отраслях промышленности.
Понимание биоразлагаемой упаковки
Использование биоразлагаемой упаковки, безусловно, имеет ряд преимуществ по сравнению с политически приемлемыми способами упаковки. Прежде всего, эти материалы являются экологически чистыми, поскольку они биоразлагаются на безвредные компоненты в течение определенного времени. Это предотвращает увеличение объема отходов на свалках и загрязнение окружающей среды. Кроме того, ряд биоразлагаемых упаковочных материалов, изготовленных из кукурузного крахмала и тростникового сахара, помогает сократить использование нефтепродуктов. Кроме того, они чаще подлежат вторичной переработке или, по крайней мере, биоразлагаемы, что делает их более привлекательными для экологических проблем. Несмотря на то, что они производятся дороже, чем традиционные упаковки, положительные свойства продукции относительно окружающей среды и тенденции потребителей к экологически чистым продуктам обуславливают эту тенденцию в отрасли от пищевой промышленности до товаров народного потребления FMCG.
Типы биоразлагаемой упаковки
Различные виды биоразлагаемой упаковки зависят от области применения и требуемой степени экологической устойчивости. Обычно доступный биоразлагаемый полимер используется для производства многоразовой упаковки для продуктов. Упаковка на основе крахмала из кукурузы или картофеля также подходит для защитной упаковки или одноразовой посуды. Этот тип упаковки — PLA, основан на полимеризации ферментированного растительного крахмала и применяется в пищевых контейнерах и стаканчиках, которые легко утилизируются и компостируются. Упаковка на основе целлюлозы, полученная из первичных клеточных стенок, используется в прозрачные пленки и обертки с высокими барьерными свойствами. И последнее, но не менее важное: бумажная упаковка в виде биоразлагаемых оберток также доступна, что в основном является переработанной бумагой. Совершенно разные конфигурации упакованных продуктов отличаются по своим функциям и влиянию на окружающую среду, тем самым минимизируя отходы и сохраняя ресурсы.
Преимущества биоразлагаемой упаковки
Биоразлагаемые обертки и другие материалы оказывают различные положительные воздействия, способствуя экологической устойчивости. Прежде всего, это помогает сократить загрязнение, поскольку такие материалы биоразлагаемы, тем самым минимизируя подземные отходы и уменьшая загрязнение окружающей среды. Поскольку эти консерванты наиболее активны в защите продуктов питания и в основном производятся из биополимеров крахмала, они полагаются на возобновляемые ресурсы и уменьшают зависимость от нефти. Сообщается также, что выбросы углерода снижаются при переходе к такому использованию энергии. Приписывание этого определенного привлекательного момента заключается в том, что не нужно тратить много энергии на производство биоразлагаемых упаковочных материалов благодаря энергоэффективным процессам. Возможность возвращать эти ингредиенты в землю посредством компостирования представляет собой устойчивый способ оценить рост производительности сельского хозяйства. И последнее, но не менее важное: экологически чистая упаковка дает удовлетворение, которого большинство клиентов ожидают от окончательного восстановления имиджа бренда.
Как работают биоразлагаемые упаковочные материалы?
Процесс разложения биоразлагаемых материалов
Биоразлагаемые материалы отвечают за отсутствие загрязнения, поскольку они естественным образом распадаются под воздействием нескольких организмов, включая бактерии и грибки. Этот процесс обычно иерархичен для этих полимеров, состоящих из нескольких последовательных стадий, на которых соединения только упрощаются. Во-первых, полимеры, присутствующие в биоразлагаемой матрице, обрабатываются биокатализаторами, которые в основном являются ферментными белками, в самые обычные полимеры. Крахмалы далее гидролизуются до углекислого газа и метана в газовых условиях, воде и создают биомассу. Параметры окружающей среды, такие как температура, влажность и наличие кислорода, также будут влиять на скорость разложения. Скорость разложения более благоприятна в условиях достаточной влажности и тепла, так что соответствующие микробные популяции оптимально активны. Это разложение способствует уменьшению массы материалов, а также способствует переработке питательных веществ в экосистемах.
Биоразлагаемая и компостируемая упаковка
Сразу становится понятно, что два типа биоразлагаемой и компостируемой упаковки обладают отличительными свойствами, которые отличают их друг от друга. Биоразлагаемая упаковка, применительно к материалу, относится к такому материалу, который естественным образом сталкивается с трудностями, из-за деятельности микроорганизмов из-за времени, превращаясь в нетоксичные вещества. Однако следует отметить, что эта проблема не обязательно возникает в течение определенного периода времени или даже при каких-либо конкретных обстоятельствах. С другой стороны, компостируемая упаковка — это тип биоразлагаемой упаковки, предназначенной для разложения только в определенный промежуток времени и в определенной среде, называемой компостом; таким образом, не производятся вредные побочные продукты, и производится компост, обогащающий почву. Такие сертификаты, как ASTM D6400, BPI и EN 13432, направлены на описание этих ограничений: компостируемые материалы, приемлемые для промышленного компостирования, соответствуют временным рамкам 90–180 дней для большинства циклов компостирования в типичных промышленных условиях. Внутренняя торговля может решить некоторые подобные проблемы с помощью этих объяснений.
Воздействие биоразлагаемой упаковки на окружающую среду
Внедрение биоразлагаемых упаковочных материалов может помочь снизить экологический кризис управления отходами за счет сокращения объема отходов, поступающих на свалку. Биоразлагаемые альтернативы пластиковой упаковке, в отличие от пластиковой упаковки, предназначены для разложения, что приводит к сокращению загрязнения и невозобновляемых ресурсов, которые в основном используются в упаковке продуктов. Тем не менее, экологическая прибыль зависит от системы возможностей утилизации и методов, в соответствии с которыми производятся биоразлагаемые обертки. Солнечный свет, тепло и микробы, среди других экологических параметров, влияют на прорастание и разложение биоразлагаемых полимеров. Это означает, что без правильной реализации они ведут себя точно так же, как и обычная пластиковая упаковка. Вместо того, чтобы биоразлагаться на свалке, они будут годами находиться в почти бескислородной среде. Поэтому внедрение соответствующих технологий управления отходами и уровень знаний общественности об их утилизации имеют решающее значение для всех экологических преимуществ, которые могли бы быть связаны с использованием таких материалов.
Какие существуют типы биоразлагаемой упаковки?
Биоразлагаемая упаковка на основе крахмала
Биоразлагаемая упаковка на основе крахмала происходит из природных полимеров в определенных растениях: кукуруза, картофель, пшеница и т. д. В этом типе упаковки крахмал используется в качестве основного ингредиента, поскольку он широко распространен и экологически безопасен. Предположим, что материалы на основе крахмала контактируют с водой или другими активными микроорганизмами. В этом случае они перевариваются, и образуются природные материалы, такие как углекислый газ, вода и даже биомасса, что идет в направлении экологической устойчивости.
Технические Характеристики:
- Причина в том, что биосовместимость была определена как один из недостатков при оценке воздействия на окружающую среду различных упаковочных решений: она составляет несколько месяцев после компостирования в промышленных условиях.
- Прочность на разрыв: примерно между 7 и 31 Мегапаскаль прочность на сжатие. Не думайте, что PHA слаб, так как его прочность на разрыв может быть сравнима с полиэтиленом низкой плотности до добавления определенных формул и добавок.
- Чувствительность к водеХотя эти компоненты на основе крахмала очень чувствительны к воде, что является нормальным поведением материалов на основе крахмала, эта чувствительность изменяется путем смешивания с другими биополимерами или химической модификации, что делает материалы достаточно водостойкими для использования в биоразлагаемой пластиковой упаковке.
- Термические свойства: Диапазон составляет от 58 до 79 градусов по Цельсию, а это значит, что температура будет достаточно низкой, чтобы упаковка не подвергалась термической обработке.
Таким образом, промышленность может эффективно заменить нефтяные пластиковые материалы одноразовыми биопластиками на основе крахмала и смягчить неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Эта экологически чистая альтернатива позволяет производить продукцию, которая отвечает растущему спросу потребителей на устойчивость.
Упаковка морских водорослей
Упаковка, изготовленная из морских водорослей, является передовым методом с точки зрения использования экологически чистых материалов, поскольку она использует быстрорастущий и легкодоступный ресурс. Таким образом, эти новые культуры пытаются найти альтернативы упаковочным материалам без использования пластика, которые являются эффективными в экологичном плане. Она экологична, поскольку основана на структурной биоразлагаемой упаковке. Полученная из различных видов морских водорослей, эта биоразлагаемая упаковка предлагает несколько ключевых преимуществ: она биоразлагаема, т. е. ее можно безопасно утилизировать в естественной среде, и она не содержит токсичных веществ.
- Экологические преимущества: Третья причина сосредоточения этих усилий на морских водорослях заключается в том, что для их роста не требуются удобрения, пестициды или пресная вода. Их можно выращивать устойчивым образом, и они являются углеродоотрицательным ресурсом, что помогает смягчить изменение климата.
- Свойства материала: Контейнер из морских водорослей обладает хорошей прочностью и гибкостью, что позволяет ему конкурировать с обычными жесткими пластиковыми материалами. Натуральные полисахариды позволяют изготавливать прочные, нетоксичные и растворимые в воде пленки.
- Применение: Эту упаковку можно использовать преимущественно для пищевых пленок, саше, отдельных порций еды или других готовых к использованию пищевых контейнеров. Упаковку из морских водорослей можно использовать для пищевых продуктов, поскольку она гарантированно нетоксична, так как при ее производстве не используются синтетические химикаты.
Используя материалы на основе морских водорослей, промышленные предприятия смогут перейти на экологически чистые технологии, поскольку потребители хотят иметь экологически чистые и устойчивые альтернативы негативному воздействию пластиковой упаковки.
Биоразлагаемый арахис в упаковке
Биоразлагаемые упаковочные арахисы гарантируют, что вы избавлены от использования пенополистирольных арахисов, что способствует проблемам неразлагаемых отходов. Эти наполнители, как правило, изготавливаются из растительных материалов, таких как кукуруза или пшеница, которые со временем разлагаются, тем самым уменьшая количество отходов на свалках. Кроме того, в отличие от содержащих пластик упаковочных материалов, которые необходимо выбрасывать, эти биоразлагаемые арахисы растворяются в воде и могут быть легко утилизированы. Тестирование показывает, что они обладают почти такими же защитными свойствами, как полистирол, и обеспечивают адекватную защиту для отправляемых продуктов. Секторы, использующие такие биоразлагаемые упаковочные арахисы, испытывают меньше неблагоприятного воздействия на окружающую среду и удовлетворяют потребности растущего числа потребителей, которые хотят меньше пластика в своих упаковках.
Почему стоит выбрать биоразлагаемую упаковку?
Преимущества экологичной упаковки
Использование зеленой упаковки имеет много преимуществ, включая защиту природы и удовлетворение потребителей. Во-первых, происходит значительное сокращение отходов и загрязнения окружающей среды, поскольку неэкологичные материалы, используемые в упаковке, не разлагаются и не оставляют никаких экологически чистых перерабатываемых и компостируемых материалов. Это снижает нагрузку на свалки, сокращая выбросы парниковых газов, вызванные обычными отходами от упаковки. Во-вторых, варианты зеленой упаковки, как правило, изготавливаются из сырья, которое обычно не полностью истощает доступные среды обитания и даже ископаемое топливо. Кроме того, устойчивая упаковка усиливает позицию бренда, поскольку потребители становятся все более обеспокоенными экологическими показателями компании. Существует множество преимуществ, которые компании получат для окружающей среды, если они применят использование дизайна зеленой упаковки в своем бизнесе, стремясь улучшить и сохранить некоторые из экосистем.
Сокращение углеродного следа
Минимизация воздействия упаковки на окружающую среду требует гораздо большего количества инициатив, которые помогают экологии и операционному бизнесу. Во-первых, улучшение дизайна упаковки, направленное на использование наименьшего количества материалов, сможет сократить выбросы на протяжении всего жизненного цикла упаковки. Это включает использование меньшего количества материала с точки зрения размера и веса. Таким образом, меньше топлива используется для распространения продукции. Во-вторых, использование материалов, которые либо повторно используются после срока службы одного продукта, либо перерабатываются, предотвращает высокие выбросы для каждого продукта от оборудования и после потребительских отходов. Наконец, дальнейшая оптимизация выбросов углерода будет достигнута с помощью новых технологий в производстве, которые повысят эффективность процессов, тем самым способствуя усилиям по стабилизации мировой температуры. Используя эти меры, компании не только помогают в защите окружающей среды, но и реагируют на потребности рынка в экологически чистых альтернативах.
Варианты, подлежащие вторичной переработке и компостированию
Для перерабатываемой и компостируемой упаковки компании могут выбрать некоторые устойчивые материалы. Доступные в виде картона, бумаги и определенных видов пластика, таких как ПЭТ и ПЭВП, перерабатываемые материалы разрабатываются для прохождения процессов, которые приводят к их включению в новые продукты с гораздо меньшим количеством отходов, чем это было бы в противном случае. Такие материалы можно утилизировать, собирать и перерабатывать на предприятиях по переработке, тем самым сокращая отходы упаковки в окружающей среде. Напротив, компостируемые материалы, например, PLA (полимолочная кислота), производимая из кукурузного крахмала или жома сахарного тростника, не остаются в почве в качестве отходов в течение длительного времени, поскольку они легко биоразлагаются в соответствующих средах компостирования. Например, экономя природные ресурсы, эти материалы более предпочтительны для клиентов, поскольку компании могут использовать устойчивые методы и соблюдать правовые нормы.
Как выбрать правильный биоразлагаемый упаковочный материал?
Выбор на основе потребностей в упаковке
При выборе биоразлагаемых упаковочных материалов из широкого спектра вариантов для бизнеса важно различать конкретные аспекты собственных потребностей в упаковке. Это включает в себя характер упакованных продуктов, предполагаемую продолжительность хранения и опасения по поводу того, что упаковка будет подвержена воздействию влаги или агрессивных условий. Например, при оценке вариантов упаковки продукта, который заслуживает повышенной защиты, биоразлагаемые пластики, имитирующие обычные пластики, могут вполне подойти для этой цели. Кроме того, такие материалы также требуют оценки с точки зрения утилизации — будут ли они утилизированы путем промышленного или домашнего компостирования. Осведомленность о текущих ресурсах дизайна, доступных пользователю, может помочь в этом выборе. Все эти аспекты позволили менеджерам компании принимать обоснованные маркетинговые решения относительно приобретения альтернатив биопластической упаковке, которые отвечают практическим требованиям и в то же время являются экологически чистыми.
Рекомендации по упаковке пищевых продуктов
При выборе биоразлагаемых материалов в отношении неправильной утилизации упаковки пищевых продуктов желательно учитывать такие вопросы, как эффективность упаковки, безопасность пищевых продуктов и срок годности пищевых продуктов. Согласно информации, предоставленной основными источниками, ключевыми аспектами являются:
- Безопасность и соответствие требованиям к контакту с пищевыми продуктами: Определите, одобрены ли используемые материалы для прямого контакта с пищевыми продуктами. Это включает в себя скоординированную оценку конкретных материалов в соответствии с нормами Управления по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами в США или EFSA в Европе.
- Срок годности и сохранение: Подумайте, насколько эффективен этот конкретный биоразлагаемый материал для защиты пищевого продукта от влаги, кислорода и любых других загрязняющих веществ, которые могут сократить срок годности продукта. Скорость пропускания кислорода (OTR) как один из технических параметров барьерных свойств поглотителей кислорода важна в этой оценке. Скорость пропускания водяного пара (WVTR) является еще одним критическим техническим параметром.
- Воздействие на окружающую среду и утилизация: Это важный шаг, поскольку он различает биоразлагаемые и компостируемые материалы. Такие материалы должны разлагаться на безвредные вещества по истечении определенного периода и идеально подходят для упаковки продуктов питания из-за их низкого углеродного следа. Компостируемая сертификация может быть многообещающей для клиентов на основе стандартов ASTM или ISO.
Такая осведомленность гарантирует отсутствие компромисса между сохранением экологичности указанных биоразлагаемых упаковочных материалов и обеспечением безопасности пищевых продуктов.
Экологичные упаковочные решения
Обеспокоенные проблемами, упомянутыми выше, можно сделать вывод, что упаковка для устойчивых решений должна включать материалы, одобренные для контакта с пищевыми продуктами, иметь барьерные свойства, подходящие для долговечности, и иметь обоснованные требования к компостируемости. Производители могут рассмотреть альтернативы, такие как биополимерные пластики, но в основном PLA и PHA, которые масштабируются и соответствуют требованиям FDA или EFSA. Что еще более важно, покрытия с высокими барьерами для кислорода и влаги могут быть введены, чтобы помочь снизить скоропортимость. Выбор сырья, одобренного испытаниями ASTM или ISO в качестве компостируемого материала, гарантирует, что после упаковки продукт будет соответствовать требованиям экологической безопасности и требованиям потребителей.
Какие проблемы возникают при использовании биоразлагаемой упаковки?
Стоимость биоразлагаемых упаковочных материалов
Цена на биоразлагаемые маргинализированные материалы зависит от многих факторов, таких как доступность сырья и готовность потребителей к более высоким ценам на экологически чистые переработанные материалы. Биополимеры PLA и PHA, как говорят, имеют более высокие производственные затраты, чем обычные пластики из-за сложных форм задействованных процессов и ограниченной производственной мощности заводов. Более того, стоимость получения сертификата компостируемости и безопасности пищевых продуктов является дополнительными расходами, которые необходимо понести. Однако со временем многие факторы, включая возросшую потребность в устойчивости и эффективности технологий, будут расти, тем самым уменьшая разницу в стоимости между биоразлагаемыми и обычными упаковками.
Доступность сырья
Поставки биопластика для производства биоразлагаемой упаковки зависят от сельскохозяйственного производства и новых прогрессивных технологий изготовления биополимеров. Корма, такие как кукуруза и сахарный тростник или микробные культуры для производства полимолочной кислоты и полигидроксибутирата, могут следовать за сельскохозяйственными сезонами, влияя на количество доступного материала. Кроме того, зависимость от определенных культур в качестве сырья может привести к конкуренции с продовольственными культурами, что может вызвать узкие места в физической цепочке поставок биоразлагаемой пластиковой упаковки. Биотехнологические инновации, направленные на получение непищевой биомассы или отходов в качестве других кормов, необходимы для расширения сферы применения и устойчивости этих кормов.
Эффективность по сравнению с традиционной упаковкой
Хотя биоразлагаемые упаковочные материалы выгодны с экологической точки зрения, их свойства, как правило, не выдерживают конкуренции с пластиковыми упаковочными системами. Потребители часто упускают из виду биополимеры, такие как PLA и PHA, вместо обычных пластиков в качестве упаковки, поскольку они не соответствуют стандартам по барьерным свойствам, таким как влаго- и кислородопроницаемость, что ограничивает надлежащее хранение скоропортящихся продуктов. Усовершенствования в материаловедении за последние десятилетия позволили улучшить эти свойства, соответственно, биополимеры в наши дни приближаются к конкурентам. В случае вторичной переработки и воздействия на окружающую среду биоразлагаемые упаковочные материалы находят свое применение там, где такие факторы преобладают, поскольку такие материалы представляют собой потенциальную и эффективную альтернативу утилизации таких упаковок, поскольку они будут распадаться на нетоксичные вещества при правильных условиях. Со временем разрыв между эффективностью традиционных и биоразлагаемых упаковок становится меньше, что отвечает требованиям, предъявляемым к общим тенденциям упаковки в сторону устойчивости.
Справочные источники
Часто задаваемые вопросы (FAQ):
В: Какие биоразлагаемые материалы лучше всего подходят для использования в упаковке?
A: Лучшие биоразлагаемые материалы для упаковки включают кукурузный крахмал, бумагу, картон, биопластик и биоматериалы, например, PLA. Все вышеперечисленные продукты снова являются биокомпозитными и биоразлагаемыми; следовательно, они эффективно управляют отходами упаковки.
В: Каким образом биоразлагаемые упаковочные материалы снижают негативное воздействие на окружающую среду?
A: Биоразлагаемые упаковочные материалы способствуют защите окружающей среды, поскольку они могут разлагаться естественным образом. Таким образом, они снижают опасность появления мусора на свалке, особенно если они изготовлены без токсичных элементов. Они устраняют экотоксикологические эффекты поверхности, связанные с содержимым и структурными упаковочными материалами, поскольку они разлагаются без выделения токсичных элементов.
В: Безопасно ли использовать биоразлагаемую пластиковую пленку для упаковки пищевых продуктов?
О: Да, биоразлагаемую пластиковую пленку можно использовать для упаковки пищевых продуктов. Биоразлагаемые пищевые контейнеры Контейнеры из ПЛА и других биополимеров безопасны для использования в качестве упаковки пищевых продуктов, поскольку они в конечном итоге подвергаются биологическому разложению и не загрязняют окружающую среду.
В: Какие виды упаковочных материалов являются экологически чистыми?
A: Переработанные бумажные изделия, картон, кукурузный крахмал, биоразлагаемые пластиковые пакеты и некоторые другие упаковочные материалы на биологической основе являются экологически чистыми упаковочными материалами. Эти материалы биоразлагаемы и компостируемы, что обеспечивает альтернативные варианты для большинства типов съедобных упаковочных материалов.
В: Как потребители могут убедиться в правильности использования упаковочной системы?
A: Потребители могут убедиться, что они выбрали правильный вариант упаковки, посмотрев на этикетки, на которых указано, что упаковка является биоразлагаемой или компостируемой. Кроме того, можно еще больше уменьшить воздействие на окружающую среду, выбрав упаковку из материалов, изготовленных из переработанных или биоматериалов.
В: Все ли биоразлагаемые пакеты попадают в эту категорию, поскольку они также подлежат компостированию?
A: Напротив, не все биоразлагаемые материалы не содержат токсичных остатков, что является важным моментом для потребителей. Биоразлагаемые материалы могут разлагаться, но компостируемые материалы преобразуются в нетоксичные элементы, которые могут питать почву. Если важно убедиться, что упаковка компостируется, необходимо проверить, что она не только содержит биоразлагаемые материалы, но и является компостируемой.
В: Можете ли вы сказать, какие материалы входят в состав устойчивой упаковки?
A: Устойчивые упаковочные материалы включают переработанную бумагу, картон, биопластики, такие как PLA, кукурузный крахмал и другие компостируемые материалы. Эти материалы уменьшают нашу чрезмерную зависимость от обычного пластика и обеспечивают некоторую защиту окружающей среды.
В: Что включают в себя биоматериалы, которых нет в нефтехимических материалах?
A: Биоматериалы производятся из возобновляемых материалов, как правило, растений, в отличие от традиционных пластиковых матриц, которые производятся из нефти. Биоразлагаемые биоматериалы могут использоваться в качестве упаковочных материалов для пищевых продуктов и компостироваться.
В: Назовите креативные формы упаковки с использованием биоматериалов.
A: Существуют креативные формы упаковки, такие как съедобная упаковка и упаковка с семенами, которые можно посадить. Также есть упаковка из сельскохозяйственных отходов. Такие инновационные подходы помогут минимизировать отходы упаковки и улучшить круговую экономику.
