7. Folie degradowalne, czyli ulegajšce rozkładowi
Folie degradowalne, a w szczególnym przypadku biodegradowalne, będš stopniowo zastępowały w najbliższej przyszłoci dotychczas stosowane do produkcji opakowań folie z tworzyw sztucznych.
Sš to stosunkowo nowe materiały i jako takie muszš być zadrukowywane. Poniżej w tabeli przedstawiono charakterystyki podatnoci na rozkład pod działaniem różnych czynników folii z tworzyw sztucznych najczęciej stosowanych do produkcji opakowań [1].
Z poniższej tabeli wynika, że jedynym materiałem foliowym ulegajšcym biodegradacji jest celofan. Celofan jako jedyny jest także podatny na działanie wody, pod wpływem której traci wytrzymałoć. Niestety, produkcja celofanu jest bardzo ucišżliwa dla rodowiska i obecnie sš zamykane pozostałe jeszcze produkujšce go fabryki. W Europie czynne sš zaledwie dwie; spotykany obecnie w niewielkich ilociach na rynku celofan pochodzi z zapasów. Celofan został zastšpiony orientowanš foliš polipropylenowš OPP.
Najczęciej dotychczas stosowane folie z tworzyw sztucznych nie wykazujš podatnoci na biodegradację. To samo dotyczy laminatów foliowych, folii aluminiowej oraz laminatów z jej udziałem. Z reguły biodegradacji ulegajš tylko zwišzki wielkoczšsteczkowe o niskiej masie czšsteczkowej.
Zakłada się, że obecnie można by zastosować w produkcji opakowań około 10% tworzyw sztucznych degradowalnych.
Folie degradowalne mogš być stosowane do produkcji:
Ľ toreb typu reklamówka lub torebek do pakowania masowych towarów w jednostkach handlowych,
Ľ folii ogrodniczych,
Ľ folii do pakowania kilku sztuk wyrobu (np. 4 butelek wody mineralnej, 6 puszek piwa),
Ľ folii rozpuszczalnych w wodzie przeznaczonych do różnych zastosowań, np. do opakowań detergentów, rodków odkażajšcych, rodków ochrony rolin.
Jak wynika z powyższego wykazu, częć folii degradowalnych musi być zadrukowywana.
Obecnie na skalę przemysłowš produkowane sš następujšce folie degradowalne [1-5]:
Ľ Folie biodegradowalne z polimerów poliolefinowych (głównie PE i PP) z udziałem skrobi lub skrobi modyfikowanej.
Ľ Folie biodegradowalne wykonane z kompozycji polimerowo-skrobiowych.
Ľ Folie rozpuszczalne w ciepłej i zimnej wodzie na bazie polialkoholu winylowego i octanu winylu.
Ľ Folie z biopolimerów o strukturze poliestrowej całkowicie biodegradowalne, uzyskiwane w wyniku fermentacji lub polimeryzacji fermentacyjnej.
Ľ Folie z dioctanu celulozy modyfikowanej dodatkiem plastyfikatorów.
Do folii poliolefinowych można dodać aż do 20% skrobi. Folie wykonane z biodegradowalnego polietylenu muszš być grubsze od normalnych ze względu na gorsze właciwoci mechaniczne. Folie z polietylenu niskiej gęstoci (LDPE) ze skrobiš produkowane sš przez firmę St. Lawrence Starch (Kanada, Szwajcaria) i belgijskš firmę Amylum. Rozkład biologiczny tego typu materiału w postaci toreb trwa od 3 do 6 lat.
Folie rozpuszczalne w wodzie na bazie polialkoholu winylu o nazwie MonoSol [3, 5] produkowane sš przez firmę Chris Craft Industrial Products Inc. (USA). Kilka lat temu były stosowane wyłšcznie do pakowania rodków pioršcych, rodków do czyszczenia dywanów, do mycia okien i naczyń oraz innych chemicznych agresywnych rodków czyszczšcych o odczynie alkalicznym do mycia maszyn oraz urzšdzeń w przemyle mleczarskim, a także do produktów przemysłu chemicznego stosowanych w rolnictwie i rodków odkażajšcych; obecnie znajdujš one wszechstronne zastosowanie. Folie sš rozpuszczalne w zimnej wodzie, a do wykonanych z nich opakowań mogš być pakowane produkty o odczynie alkalicznym do pH 14, łšcznie z wyrobami zawierajšcymi wodorotlenek sodowy. Do produkcji tych opakowań stosowano folię o grubociach od 0,038 mm.
W folię MonoSol sš zwykle pakowane koncentraty o dużym stężeniu w postaci cieczy, żelu lub proszku. Sš pakowane w jednostkowych dozach, do torebek, za torebki wkładane do okrelonej objętoci wody. Po rozpuszczeniu się folii i zawartoci mamy roztwór o żšdanym stężeniu. Folia jest zgrzewana w temperaturze obniżonej do 40ĄC. Opakowania zaopatrzone sš w nadruki wykonane technikš fleksograficznš, które najczęciej zawierajš przepis użycia. Obecnie zainstalowano nowe maszyny do wylewania folii z polialkoholu winylu, poprawiono jakoć uzyskiwanej folii. W zwišzku z tym folie MonoSol oprócz wykonywania rozpuszczalnych opakowań sš także stosowane do drukowania transferowego jako nonik, jako folie rozdzielcze do form i etykiety rozpuszczalne w wodzie.
Z grupy biopolimerów o strukturze poliestrowej produkowane sš obecnie na skalę przemysłowš dwie folie: Walocomp (Wolff Walsrode) i Biomax (DuPont Films). Folia Walocomp oparta jest na poliesteramidzie, a jej właciwoci porównywalne sš z właciwociami polietylenu. Folia ta powstała na bazie kwasu mlekowego otrzymanego na drodze fermentacyjnej i katalitycznie spolimeryzowanego do kwasu polimlekowego (PLA). Z tej folii produkowane sš opakowania do żywnoci podobnie jak z folii poliamidowych. Choć folia jest nieprzepuszczalna, jej wartoci barierowe dla pary wodnej i gazów sš niskie; znaczy to, że folia ăoddychaÓ i jednoczenie całkowicie ulega kompostowaniu w cišgu 5 tygodni. Jest zadrukowywana technikš wklęsłodrukowš lub fleksograficznš. Folia Biomax oparta jest na politereftalanie etylenu (PET). Jest to modyfikowany PET produkowany z masowo dostępnych monomerów i tylko nieznacznie droższy od samego PET. Biomax charakteryzuje się mniejszym ciężarem czšsteczkowym (co ułatwia jego degradację) oraz wbudowaniem w jego strukturę makroczšsteczek różnych składników alifatycznych; składniki te tworzš w łańcuchu tzw. słabe miejsca, podatne na hydrolizę pod wpływem wilgoci, a także biodegradację (zachodzšcš w wyniku działania mikroorganizmów); jest to zatem tworzywo biodegradowalne. Otrzymuje się z niego m.in. folię i różne wyroby wtryskowe [6]. Z Biomaksu można wytwarzać włókna, folie i inne wyroby, jest on przydatny do produkcji wielu wyrobów jednorazowego użytku. Folie Biomax, mimo iż ulegajš rozkładowi, majš wysokš temperaturę topnienia (na ogół około 200ĄC), mogš mieć wytrzymałoć tak małš jak polietylen LDPE albo w połowie tak dużš jak PET. Wydłużenie sięga od 50 do 500%. Właciwoci folii sš zróżnicowane i mogš być dostosowywane do wymagań, ale na ogół sš tak dobrane, aby naladować polietylen lub polipropylen.
Na targach Interpack 2002 niemiecka firma Trespaphan GmbH eksponowała swojš nowš folię biodegradowalnš noszšcš nazwę Biophan. Rozkłada się ona w cišgu dwóch miesięcy podczas kompostowania w ziemi. Folia ta oparta jest Đ podobnie jak folia Walocomp Đ na kwasie mlekowym (PLA). Jest ona zadrukowywana technikš fleksograficznš lub wklęsłodrukowš [7].
Folie na bazie PLA sš obecnie także stosowane we Włoszech w sieci supermarketów Iper do pakowania makaronów i wieżych artykułów spożywczych [8].
Do produkcji folii z octanu celulozy stosowany jest termoplastyczny octan celulozy (Bioceta) produkowany przez belgijskš firmę Tubize Plastic. W celu uzyskania pełnej biodegradowalnoci octanu celulozy produkt jest modyfikowany przez dodatek dużej iloci ciekłych plastyfikatorów pochodzenia rolinnego. Bioceta ulega powolnemu, lecz całkowitemu rozkładowi biologicznemu [2]. Folia zadrukowywana jest głównie technikš fleksograficznš.
W Polsce podejmowana jest produkcja folii HDPE, czyli polietylenu o wysokiej gęstoci z odpowiednimi biodegradantami oraz folii LDPE, czyli polietylenu o niskiej gęstoci z zastosowaniem koncentratów skrobiowych. Póki co, sš to dopiero poczštki. Folie oczywicie przeznaczone sš do zadrukowywania.
Ostatnio pokazała się na rynku nowa folia biodegradowalna na bazie celulozy, odporna na wysokie temperatury i o ograniczonym stopniu przepuszczania pary wodnej, przeznaczona do pakowania produktów przyrzšdzanych w kuchence mikrofalowej. Nosi ona nazwę Cellotherm T [9] i produkowana jest przez firmę UCB Films. Folia charakteryzuje się dobrš podatnociš na drukowanie, powlekanie i zgrzewanie. Może być także stosowana do pakowania pieczywa, produktów mšcznych i pasztetów.
Ostatnio doć powszechnie na polskim rynku sš wykorzystywane materiały ELM. Zostały one opracowane przez szwedzkš firmę Ecolean AB, za opakowania z nich sš produkowane w kilku krajach europejskich, w tym i w Polsce przez Ecolean Poland Sp. z o.o.
Materiały ELM stanowiš różne kompozycje tworzyw sztucznych z grupy poliolefin, głównie polietylenu i polipropylenu z surowcami mineralnymi, takimi jak kalcyt (węglan wapniowy) czy też dolomit (węglan wapniowy oraz węglan magnezowy), przy ich zawartoci niekiedy przekraczajšcej 50%. W zależnoci od zastosowania i systemu pakowania wytwarzane sš materiały o strukturze jedno- i kilkuwarstwowej. W materiałach kilkuwarstwowych składników mineralnych nie zawiera zwykle warstwa przewidziana do bezporedniego kontaktu z żywnociš, co zabezpiecza przed ewentualnš migracjš tych składników do żywnoci. W przypadku folii wielowarstwowych, w odróżnieniu od jednowarstwowych, nie istniejš ograniczenia dotyczšce ich wykorzystania również do produktów kwanych (o niskim pH) [10].
Z kilkunastu różnych rodzajów folii ELM najczęciej stosowane sš:
Ľ folie Lean Cover przeznaczone do maszynowego owijania tłuszczów w kostkach i mięsa mielonego oraz serów. Folie tego rodzaju charakteryzujš się podatnociš na formowanie trwałych zakładek. Nadajš się również do formowania owinięć na skręt, tzw. twist wrap;
Ľ folie Lean Pouch Đ to folie trójwarstwowe, w których surowce mineralne zawiera wyłšcznie warstwa rodkowa. Sš one stosowane do pakowania mleka i zastępujš w tym przypadku folie PE Đ LD.
Folie ELM zadrukowywane sš technikš rotograwiurowš lub fleksograficznš. Sš one fotodegradowalne oraz biodegradowalne w procesie kompostowania.
Wprowadzanie na rynek nowych tworzyw biodegradowalnych ma dotychczas znaczenie marginalne. Ich zastosowanie jest doć ograniczone i nie zastępujš one powszechnie stosowanych poliolefin, polistyrenu, poliestrów i poliamidów. Mogš być natomiast z powodzeniem używane do takich celów jak np.:
Ľ opakowania oraz naczynia jednorazowego użytku o krótkim czasie użytkowania,
Ľ folie higieniczne (np. w pampersach),
Ľ folie do produkcji worków przeznaczonych do zbierania odpadów organicznych wywożonych do kompostowania.
Te zastosowania będš miały znaczenie tylko w przypadku powszechnego funkcjonowania systemu kompostowania odpadów organicznych. W Europie Zachodniej możliwoć zużycia jest oceniana na około 200 000 t/rok, ale przy cenie nieprzekraczajšcej 2,56 euro za kg. Dla porównania: cena konwencjonalnej folii polietylenowej kształtuje się w granicach 0,51- 0,77 euro za kg. cdn.
Literatura
1. Żakowska H.: Opakowania degradowalne, Opakowanie nr 5/1997, s. 20-23.
2. Błędzki A., Pawlaczyk K.: Aspekty ekologiczne wytwarzania i stosowania opakowań, s. 895-942, w ksišżce ăOpakowania żywnociÓ, AgroFood Technology, Czelad 1988.
3. Feldman M.: Torebki z folii wodorozpuszczalnej do pakowania detergentów, Opakowanie nr 12/1996, s. 50.
4. Jakucewicz S.: Impresje Interpack`96, Opakowanie nr 7- 8/1996, s. 39.
5. Anonim: Folie ulegajšce rozkładowi, Opakowanie nr 3/2001, s. 54.
6. Szlezyngier W.: Tworzywa sztuczne, t.3, Rzeszów 1999.
7. Prospekt Biophan powered by nature, Trespaphan, 2002.
8. Anonim: Biodegradowalna przyszłoć?, Packaging Polska nr 2/2003, s. 57.
9. Anonim: Bio-folia do kuchenek mikrofalowych, Packaging Polska nr 6/2001, s. 6.
10. Czerniawski B.: Forum Polimericum: Nowe zastosowania tworzyw sztucznych w opakowaniach, Opakowanie nr 6/2001, s. 52.
