Претензии к полиэтилену
18 Oct 2021
Учитывая сегодняшние экологические проблемы, полиэтилен вполне может стать их решением в будущем.
Как вы видите сферу упаковки продуктов питания и тары для напитков с учетом роста населения и повышения температуры на планете? Как обычно — пластик. И вполне обоснованно. Несмотря на то, что он рассматривается как экологический «злодей», пластик на самом деле более успешно по сравнению с другими упаковочными материалами решает глобальные экологические задачи — от обеспечения продовольственной безопасности до снижения выбросов углерода и рационального использования ресурсов.
Хорошим примером являются бутылки для напитков из полиэтилена. Благодаря историям про пластиковые отходы в наших океанах и угрозе, которую представляет микропластик для здоровья животных и человека, эта и другие формы пластиковой упаковки стали не только общераспространенными, но и получили дурную славу. Бесспорно, безответственная утилизация пластиковых отходов является большой проблемой, и эксперты соглашаются с тем, что политики и системы, продвигающие повторную переработку пластика, остро необходимо по всему миру. И все же, есть смысл более внимательно рассмотреть сам материал: полиэтилен, также известный как полиэтилентерефталат или полиэфир. Несмотря на то, что он несомненно является частью сегодняшней проблемы, полиэтилен также может стать важной частью решения завтрашнего дня.
Овца в волчьей шкуре?
В 2020 году итальянские исследователи провели оценку жизненного цикла (LCA) для сравнения воздействия на окружающую среду бутылок из полиэтилена в сравнении со стеклянными бутылками. Их результаты, опубликованные в журнале "International Journal of Life Cycle Assessment" («Международный журнал оценки жизненного цикла»), относят переработанный полиэтилен (rPET) к наиболее экологичному выбору, когда речь идет о глобальном потеплении, разрушении озонового слоя, закислении почв, нехватке ископаемых ресурсов, потреблении воды и токсичности для человека. ПЭТ-бутылки заняли второе место, третье место — оборотная стеклянная тара в третий раз, а необоротная стеклянная тара — четвертое место.1 Выполненная в 2021 году по заказу Международной ассоциации бутилированной воды (IBWA) еще одна оценка жизненного цикла (LCA) показала, что ПЭТ-бутылки для воды являются наиболее экологичной альтернативой с большим отрывом по сравнению с алюминиевыми банками, картонной и стеклянной тарой с точки зрения веса, выброса парниковых газов, потребления ископаемого топлива и воды.2
Так действительно ли полиэтилен наш друг? Например, исследование IBWA также показывает, что более тяжелые ПЭТ-бутылки с рукавными этикетками, используемые для бутилирования деликатных напитков, приводят к значительно большему воздействию на окружающую среду по сравнению с картонной тарой, когда речь идет об использовании ископаемого топлива и выбросах парниковых газов. В основном это связано с тем, что эти ПЭТ-бутылки являются более энергоемкими, чем картонная тара на этапе производства. Но и здесь будущее выглядит оптимистично для полиэтилена. Уже сегодня новые технологии производства и стерилизации бутылок значительно снижают вес ПЭТ-бутылок, используемых для розлива деликатных напитков, что значительно повышает их экологические характеристики. Более того, картонная тара, которая часто воспринимается как «более экологичная» альтернатива пластику, на самом деле гораздо сложнее в утилизации, в основном потому, что она состоит из нескольких слоев и разных материалов, включая алюминий и пластик. Для потребителей переработка использованной картонной тары зачастую также является менее «прозрачным» процессом. Куда ее выбрасывать — в контейнер для бумажных или пластиковых отходов? И принимается ли в моем районе картонная тара для переработки? Естественно, по сравнению с системами по переработке полиэтилена системы для переработки многослойной картонной упаковки менее доступны по всему миру и фактически перерабатывается меньше картонной тары в процентах.
Чтобы узнать больше об экологическом воздействии упаковки для напитков, мы обратились в Центр компетенции GEA по выдуванию, розливу и упаковке, базирующийся в Сала Баганза, Италия — дочерней компании GEA, специализирующейся на асептической технологии розлива молочных и других чувствительных напитков, включая соки и смузи. В зависимости от потребностей клиентов GEA предоставляет асептический розлив и укупорку, обеззараживание преформ и бутылок, а также интегрированную технологию выдува и заполнения для любых ПЭТ-преформ, ПЭТ/ПНД-бутылок и укупорки для напитков как с высокой, так и с низкой кислотностью. Ее ротационная асептическая машина для стерильного формовочного выдувания — первая в мире машина, которая позволяет снизить вес и воздействие ПЭТ-бутылок на окружающую среду. На протяжении более 30 лет миссия GEA заключается в том, чтобы создавать максимально безопасные, эффективные и экологичные решения для розлива. И пластик — это ее очевидный выбор.
Защита ценных ресурсов
Менеджер по инновациям GEA — д-р Барбара Бриколи. Специалист по исследованиям и разработкам Бриколи помогает GEA оставаться впереди конкурентов с точки зрения производительности и экологичности систем розлива. Это включает в себя тестирование «пределов» переработанного полиэтилена и других более экологичных альтернатив традиционному первичному полиэтилену, например, получаемого из биологического сырья полиэтилена. Ее цель: самый безопасный, свежий, полезный напиток с самым большим сроком службы, розлитый в бутылки с минимально возможным негативным воздействием на окружающую среду. «Я думаю, люди склонны упускать из виду самое важное в упаковке — содержимое, — говорит Бриколи. — В нашем случае мы специализируемся на молочных и других деликатных напитках, и, учитывая растущий спрос на продукты и напитки с высокой пищевой ценностью по всему миру, это действительно драгоценные ресурсы».
Полиэтилен позволяет обеспечивать безопасность и сохранность продуктов питания, одновременно минимизируя объем пищевых отходов, что на самом деле является критически важной экологической проблемой»,— подчеркивает д-р Барбара Бриколи, менеджер по инновациям в подразделении Liquid and Filling Technologies в GEA
— подчеркивает д-р Барбара Бриколи, менеджер по инновациям в подразделении Liquid and Filling Technologies в GEA
Действительно, воздействие пищевых отходов на окружающую среду достаточно велик. Исследование Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН «Воздействие пищевых отходов на окружающую среду» показало, что объем выбросов углекислого газа, выделяющихся из пищевых отходов, составляет примерно 3,3 гигатонны в эквиваленте CO2 . Если бы «пищевые отходы» были страной, они бы оказались на третьем месте по уровню выбросов после США и Китая.3 Как отмечается в исследовании, несъеденная пища также приводит к бесполезному использованию огромного количества пахотных земель (почти 30 процентов площади сельскохозяйственных угодий в мире), потреблению огромного количества пресной воды Земли и оказывает серьезное негативное воздействие на биоразнообразие.
Как выяснилось, сокращение объема пищевых отходов — это основная возможность в решении сегодняшних экологических проблем. А в случае с деликатными напитками сокращение отходов начинается с первого критического шага в бутилировании — с асептического розлива. «Обеззараживание — это еще один аспект процесса упаковки, который упускается из виду, но это на самом деле проблема номер один для нас — она имеет решающее значение для обеспечения безопасности пищевых продуктов, продления срока их хранения и минимизации объема пищевых отходов. И полиэтилен предоставляет здесь дополнительные преимущества, — говорит Бриколи, имеющая докторскую степень по химии. — полиэтилен можно отлить практически в любую форму. Мы используем эту возможность при работе с легкими преформами, которые можно обеззараживать перед формовочным выдуванием. Это решает проблему усадки во время стерилизации, поэтому мы можем использовать более легкие бутылки, в которых содержится меньше пластика. Это также означает, что мы используем значительно меньше воды и химикатов в процессе стерилизации». Еще одно экологическое преимущество.
Естественный перерабатываемый материал
Безусловно, долговечность полиэтилена является проблемой, когда он попадает в наши океаны, реки и на свалки, потому что он не разрушается ни биологически, ни химически. Но эта характеристика указывает, возможно, на его самое привлекательное экологическое преимущество — его можно перерабатывать и повторно использовать бесконечное количество раз. Старый полиэтилен, который по сути является полиэфиром, можно использовать для изготовления не только новых бутылок и контейнеров пищевого качества, но и любых других предметов — от ковриков до одежды, автомобильных деталей и строительных материалов. После очистки, измельчения и расплавления переработанный полиэтилен неотличим от первичного полиэтилена, может принимать новые формы и выполнять любые функции. Чтобы привлечь внимание к этому вопросу, в мае 2021 года в Мадриде открылся Музей пластика, где демонстрируются многочисленные возможности применения и неожиданные преимущества пластмасс. Десять дней спустя, во Всемирный день повторной переработки, весь музей — здание и все экспонаты внутри него — был полностью переработан. Это не просто хорошая идея. С тех пор производители уже давно используют переработанный полиэтилен в качестве ценного ресурсосберегающего материала. И с ростом осведомленности общественности компании не только делают добро, но также и рассказывают об этом. Вот всего лишь один пример. Компания Grundig с гордостью демонстрирует, что она использует переработанный полиэтилен для производства корпусов барабанов для своих стиральных и сушильных машин.
В GEA основное внимание уделяется использованию переработанного полиэтилена ПЭТ (rPET) для изготовления новых пищевых бутылок. «rPET, вероятно, является самой важной тенденцией в настоящее время в бутилировании в свете новых правил, требующих минимального количества rPET», — говорит Бриколи. Например, Директива ЕС по одноразовому использованию пластика требует, чтобы ПЭТ-бутылки содержали 25 % переработанного материала к 2025 году и чтобы все пластиковые бутылки для напитков к 2030 году содержали 30 процентов переработанного материала4. Вопрос для GEA заключается в том, создает ли rPET какие-либо проблемы для безопасного и эффективного розлива напитков. Бриколи и ее команда по исследованиям и разработкам задались поиском ответа на вопрос путем сравнения характеристик бутылок из первичного полиэтилена, содержащих 50 переработанного полиэтилена и 100 процентов переработанного полиэтилена в двух различных асептических процессах: сухая стерилизация перекисью водорода (на преформах) и влажная стерилизация с помощью перуксусной кислоты (на бутылках). «Мы обнаружили, что количество переработанного полиэтилена, использованное для производства преформы или бутылки, не повлияло на процесс стерилизации с точки зрения микробиологической эффективности и остаточного содержания химикатов на упаковке после обработки, — сообщает Бриколи. — Так что, конечно, в процесса обеззараживания мы показали, что поведение переработанного полиэтилена аналогично поведению первичного». Уже сегодня системы GEA поддерживают использование 100 % переработанного полиэтилена. «Единственной проблемой 100-процентного переработанного полиэтилена является слегка желтоватый окрас, — добавляет Бриколи. — Но это можно решить, используя красящие добавки к пластику — в качестве примера можно привести ПЭТ-бутылка «Blu» для молока Parmalat».
Биополиэтилен: Следующее поколение?
Преимущества использования переработанного полиэтилена для окружающей среды очевидны. По мере того как перерабатывается все больше вторичного полиэтилена, все меньше количество отходов попадает в окружающую среду и требуется все меньше сырой нефти для производства первичного полиэтилена. Более того, процесс переработки пластика гораздо менее энергоемкий, чем производство первичного пластика из сырой нефти.5 Но поскольку не все запросы на поставку полиэтилена могут быть удовлетворены с использованием вторичного полиэтилена, ученые исследуют возможность использования полиэтилена, производимого из таких пищевых культур, как сахарный тростник и кукуруза или из таких содержащих целлюлозный полимер сырьевых продуктов, как кукурузная солома. В качестве альтернативы традиционному полиэтилену, производимому из углеводородного сырья, производимый на основе биотехнологий полиэтилен имеет потенциал для дальнейшего сокращения воздействия полиэтилена на окружающую среду. «Существуют разные пути от биомассы к полиэтилену, и мы все еще находимся на ранних стадиях исследований, но эти исследования показывают, что выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла у на 100 % производимого на основе биотехнологий первичного полиэтилена (vPET) могут быть намного ниже, чем для у первичного или вторичного полиэтилена, производимого из ископаемых углеводородов или, — говорит Бриколи. — Потенциальный недостаток заключается в том, что производство полиэтилена на основе биотехнологий требует большего суммарного расхода воды из-за необходимости получения сельскохозяйственного сырья или ферментационных процессов в некоторых случаях. Но я считаю, что эти процессы будут доработаны по мере того, как все больше внимания и ресурсов будет уделяться этой теме».
Биополиэтилен особенно перспективен в ближайшем будущем, потому что в отличие от других производимых на основе биотехнологий пластиков он включается в оборот; его химическая структура идентична обычному пластику, поэтому его можно просто «влить» в существующую инфраструктуру. «Наши системы бутилирования и розлива сегодня могут работать с производимым на основе биотехнологий полиэтиленом, — подтверждает Бриколи, добавляя, что клиенты не используют его в настоящее время скорее всего потому, что он еще не доступен в достаточных количествах по экономически эффективной цене. Как и в случае с альтернативными видами топлива, ископаемые виды топлива все еще имеют преимущество, когда речь идет о стоимости.
Мировоззрению приходится играть в догонялки
Учитывая его пригодность к использованию, повторному использованию и использованию для производства продуктов более высокого уровня в качестве переработанного материала, а также возможность его производства из различных видов сырья, полиэтилен — и в особенности биополиэтилен — безусловно, выглядит как один из кандидатов для включения в безотходную экономику будущего. Как и следовало ожидать, статья 2018 года под названием “Bio-based Plastics – A Building Block for the Circular Economy?” («Биопластик — строительный блок для безотходной экономики?»), опубликованная на сайте ScienceDirect и представленная на конференции CIRP 2018 года по проектированию жизненного цикла в Копенгагене, содержит обнадеживающее замечание: «Биопластик может стать подходящим строительным блоком для безотходной экономики, если будут разработаны действительно замкнутые экономические циклы». Учитывая сегодняшнюю критику в адрес пластмасс, может вызывать удивление то, что в одном предложении были произнесены слова «пластик» и «безотходная экономика». Но реальность не так далека. Наука предлагает соответствующие технологии. «Наши системы могут работать с полиэтиленом, на 100 % являющимся вторичным, и они могут работать с бутылками, произведенными из 100-процентного биополиэтилена, — говорит Бриколи. — Самым большим препятствием на данный момент является не техническая проблема или нехватка решений, а поведение потребителей».
Полиэтилен — это проблема только в том случае, если люди считают его дешевым материалом, который не жалко выбросить, вместо того, чтобы относиться к нему как к ценному ресурсу, которым он на самом деле является»,— подчеркивает д-р Барбара Бриколи, менеджер по инновациям в подразделении Liquid and Filling Technologies в GEA
— подчеркивает д-р Барбара Бриколи, менеджер по инновациям в подразделении Liquid and Filling Technologies в GEA
Ссылки
1. “Plastic or glass: a new environmental assessment with a marine litter indicator for the comparison of pasteurized milk bottles" («Пластик или стекло: новая оценка воздействия на окружающую среду с использованием показателя уровня морского мусора для бутылок для пастеризованного молока»), Стефанини, Боргези, Ронзано и Вингали, International Journal of Life Cycle Assessment («Международный журнал оценки жизненного цикла»), июль 2020 г.
2. https://bottledwater.org/environmental-footprint/
3. http://www.fao.org/3/i3347e/i3347e.pdf
5. https://www.recycling-magazine.com/2020/06/08/pet-recycling-towards-a-circular-economy/
