4.1.2. A lebonthatóság kritériumai és a vonatkozó
jogszabályok
A
biodegradábilis polimerekből előállított csomagolószerek elméletileg használat
után maradék nélkül komposztálhatók, bomlástermékeik pedig beépülnek az elemek
természetes kőrforgásába. Alkalmazásuk további kedvező hatásokkal is jár:
·
bizonyos típusaikhoz mezőgazdasági melléktermékek,
rosszabb minőségű termények is felhasználhatók alapanyagként,
·
gyártásuk során nem képződik káros anyag,
·
kímélik a fosszilis nyersanyagforrásokat –
természetesen csak a megújuló nyersanyag-bázisúak,
·
nem növelik az üvegházhatást, szemben a hagyományos
műanyagok égetéssel való megsemmisítésével,
·
az előállításkor keletkező termelési hulladékok,
hibás tételek, könnyen visszavezethetők a gyártási folyamatba
A biológiailag lebomló anyagokat
minden olyan területen lehet alkalmazni, ahol viszonylag kevésbé tartós
termékekre van szükség, továbbá olyan műanyagok helyettesítésére, melyek a
használat során – szintén lebomló jellegű termékekkel - erősen szennyeződnek és
így újra – feldolgozásuk gazdaságosan nem oldható meg.
Elsősorban a bioélelmiszer csomagolások
területén van jövőjük, hiszen az ilyen csomagolószer az élelmiszerhulladékkal
együtt kezelhető. A biopolimerek alkalmazásának azonban kizárólag ott van
értelme, ahol ezek a hulladékok elkülönítve gyűjthetőek. Az ilyen jellegű kitermelt
terméketlen anyagok tömegének elhelyezése semmiféle előnyt nem jelent, sőt
kifejezetten káros a lerakó hosszú távú működésére. Ennek a magyarázata az,
hogy átmeneti jelleggel, a későbbi hasznosítás reményében létesült lerakókban a
lebomló anyag keveredik a hagyományos műanyagokkal, és már egészen kis
mennyiségű biodegradábilis komponens is leronthatja azok minőségét, gátolja az
újfeldolgozást.
A biológiailag lebomló polimer
csomagolószerek alkalmazása több műszaki-gazdasági problémát is felvet:
·
csomagolóanyag, illetve csomagolóeszköz
előállításához a feldolgozó- és csomagológépek átállítása, rosszabb esetben
cseréje elengedhetetlen,
·
több változatnál maga a nyersanyag és az
előállításhoz, felhasznált adalékok drágábbak, mint a kőolaj alapú anyagoknál
és esetenként nagyobb mennyiség fosszilis energiahordozóra van szükség.
·
funkcionális tulajdonságaik csak az esetek kis
hányadában érik el a hagyományos műanyagokét (szakítószilárdság, záró
tulajdonságok, hegeszthetőség, stb.),
A biológiailag lebomló polimerek
hulladékká válva kétféle módon hasznosíthatóak, ez lehet:
·
aerob folyamat, azaz komposztálás, melynek
terméke komposzt,
·
anaerob, vagyis fermentálás, aminek segítségével
biogáz állítható elő
A biodegradábilis polimerek
lebomlásának vizsgálatára sokáig nem volt megfelelő szabványosított módszer,
ami gátolta az ilyen jellegű anyagok tárgyilagos megítélését. Szakszerű
értékelésre azóta van mód, mióta – 1998. szeptemberében – megjelent a DIN 54900
német nemzeti szabvány „Műanyagok komposztálhatóságának vizsgálata[1]”
címen.
A szabvány szerint csak az az
anyag tekinthető biodegradábilisnak, amelynek valamennyi szerves alkotó eleme
biológiai úton teljesen elbomlik, és a lebomlás során a természetben előforduló
anyagcsere-termékeknek kell képződniük. Ugyanakkor a szerkezeti anyag biológiai
lebonthatósága önmagában nem elegendő, annak ellenőrzött módon, a ma
rendelkezésre álló hasznosítási módszerekkel, meghatározott környezeti
feltételek, és adott bomlási sebesség mellett kell végbemennie.
A csomagolóiparban, úgy mint
valamennyi iparágban nemzetközi és magyar minősítési eljárások (szabványok)
kötelező érvényűen írják le azokat a minősítési paramétereket, melyeket
vizsgálni kell az adott területen alkalmazandó technológiára és anyagokra. A
csomagolás lebomló jellegére vonatkozó szabványokat a 2. táblázat tartalmazza.
|
Szabványszám
|
Szabványcím
|
|
MSZ EN 13432:2002
|
Csomagolás. Komposztálással és biológiai lebomlással
hasznosítható csomagolás követelményi. Vizsgálati program és a csomagolás
végleges elfogadásának értékelési feltételei
|
|
MSZ EN 14048:2003
|
Csomagolás. A csomagolóanyagok teljes aerob biológiai
lebonthatóságának meghatározása vizes közegben. Az oxigénszükséglet zárt
respirométerben való mérésén alapuló módszer
|
|
MSZ EN 14047:2003
|
Csomagolás. A csomagolóanyagok teljes aerob biológiai
lebonthatóságának meghatározása vizes közegben. A keletkezett szén-dioxid
elemzésén alapuló módszer
|
|
MSZ EN 14046:2003
|
Csomagolás. Csomagolóanyagok teljes aerob biológiai
lebonthatóságának értékelése szabályozott komposztálási feltételek mellett. A
szén-dioxid kibocsátás elemzésén alapuló módszer
|
|
MSZ EN 14806:2005
|
Csomagolás, A csomagolóanyagok lebomlásának előzetes
értékelése laboratóriumi vizsgálattal szimulált komposztálási feltételek
mellett
|
2. táblázat Lebomló csomagolóanyagokra
vonatkozó szabványok
4.2.
A csomagolás környezetterhelésének csökkentése
A csomagolás környezetvédelmi szabályozása általános
követelményként rögzíti a környezetterhelés csökkentésének alapvető módszereit,
melyek:
·
a megelőzés
·
az újrahasznosítás
·
a hasznosítás
A megelőzés lényege az egyensúly
megteremtése a környezetterhelés és a csomagolásnak a modern társadalomban
betöltött összetett szerepe között ahhoz; hogy a gazdasági és környezeti
életminőség egyaránt fenntartható költségszinten eleget tesznek mind a
fogyasztói, mind a környezetvédelmi elvárásoknak. Ezért a megelőzés soha nem
egyszerű mennyiségi csökkenést jelent, hanem a csomagolás és a csomagolószer-gyártás
minőségi változásával jár együtt. Ugyanakkor a megelőzésnek a csomagolás
kialakításán, a keletkező hulladék mennyiségén és veszélyességén túl, a
mindazon folyamatokra vonatkoznia kell, melyek a csomagolt termék,
előállításához, értékesítéséhez és a hulladékká vált csomagolószer kezeléséhez
kapcsolódnak. A fejlesztések jelentősebb területei:
·
tömegcsökkentés,
·
többszörös csomagolások elkerülése,
·
utántöltő rendszerek bevezetése,
·
a csomagolt termék mennyiségének, jellemzőinek optimalizálása,
·
veszélyes vagy ártalmas anyagok elkerülése,
·
alternatív csomagolóanyagok kutatása
A csomagolt termékek ipari előállításával egyidejű az
igény a csomagolás tömegének csökkentésére. Ez elsősorban gazdasági okokra
vezethető vissza, hiszen a kisebb mennyiségű csomagolószer felhasználása a
közvetlen megtakarításokon túl a szállítási, raktározási, kezelési költségeket
is mérsékli. A tömegcsökkenés környezeti hatása szintén összetett: nem csak a
csomagolás előállítása és a hulladék kezelése, hanem a logisztikai műveletek
mindegyike kisebb környezetterheléssel jár.
A tömeg azonban csak addig csökkenthető, amíg a
csomagolás még képes alapvető feladatát, a termék védelmét ellátni. Ezen a
határon túl már a hulladékká vált termék okozhat környezetterhelést. Tehát a
környezet védelme szempontjából az a csomagolás tekinthető optimálisnak, amely
a legkisebb felhasznált anyagmennyiség mellett biztosítja azt, hogy a termék ne
váljon hulladékká. Ugyanakkor eredményt csak a fogyasztói, gyűjtő- és
szállítási csomagolás egységes fejlesztése hozhat, hiszen a három alapforma
együtt biztosítja a megfelelő áruvédelmet.
A csomagolás tömegének csökkentésekor figyelembe kell
venni azt is, hogy az anyagában történő hasznosítás költségei emelkedhetnek: a
kisebb mennyiségű újra-feldolgozható anyag nagyobb ráfordítással nyerhető ki a
hulladékáramból. A tömegcsökkentés egyik leghatékonyabb módja, ha az eredetileg
egynemű csomagolóanyagot társított változattal helyettesítik. Ebben az esetben
azonban mérlegelni kell, hogy a kombinált csomagolószer nehezebben megoldható
hasznosítása nem jelent-e nagyobb környezetterhelést.
A termék és a csomagolás saját tömegének aránya a polimerek
esetében a legkedvezőbb. Európában ma a fogyasztói csomagolások 50%-a polimerből
készül, azonban tömegarányuk az összes csomagolószeren belül csak 17%.
A társadalom és különösen a környezetvédő szervezetek
részéről leginkább a polimerekkel szemben tapasztalható ellenérzés. Ez annak
ellenére változatlan, hogy az egymás után nyilvánosságra hozott
életciklus-elemzések bebizonyították: a polimerek környezetterhelése sem
nagyobb, mint más csomagolószereké. Külföldi kutatók kimutatták, hogy polimerek
alkalmazása nélkül a csomagolóeszközök átlagos tömege 291%-kal, az
előállításukra felhasznált energia 108%-kal, és a keletkezett hulladék
térfogata 158%-kal nőne.
Az állandó fejlesztések eredményeként 1990. és 2000.
között a polimer csomagolószerek tömege átlagosan 28%-kal csökkent. Két példa
kiemelve: a joghurtos poharak a kezdeti 12,5 g helyett ma 4.5g tömegűek, az
első 1,5 literes PET palackok még 44 g-ot nyomtak ugyanez a palack ma csak 26g.
A PET palackok jelentős tömegcsökkenése – és egyre szélesebb alkalmazási köre –
elsősorban az új zárórétegek megjelenésének köszönhető. A bevonatok csökkentik
a széndioxid- veszteséget és kizárják az oxigénfelvételt, ugyanakkor nem
okoznak problémát az újrafeldolgozásnál. Bevonásra alkalmasak a poliamidok, a
szilícium- oxidok, illetve a legújabb plazma-technológiának köszönhetően a szén
is. Ez utóbbi eljárás elve az, hogy a vákuum alá helyezett palackba acetilén
gázt injektálnak, elektromágneses hullámok formájában bevitt energia hatására a
gáz ionok, elektronok, neutronok és fotonok többé- kevésbé disszociált
halmazává változik, plazmaállapotot vesz föl. A gyorsan mozgó részecskék a
falnak ütközve veszítenek mozgási energiájukból, szilárd halmazállapotúvá
alakulnak vissza, és vékony réteg formájában lerakódnak a falra. A bevonat azon
kívül, hogy jelentősen megnöveli a palack záróképességét, csökkenti a
poliészterből képződő és a termékbe jutó aldehidek mennyiségét is.
A polimerek közül a PVC környezeti hatásai a
legvitatottabbak. A környezetvédők egy része a PVC teljes betiltását követeli,
ezzel szemben független kutatók az elvégzett életciklus- elemzések alapján
állítják, hogy ez a gazdaságilag igen hatékony anyag felelősen kezelve nem
jelent fokozott környezetterhelést. Mindemellett szerepe a
csomagolástechnológiában folyamatosan csökken, néhány jelentős területen,
például a gyógyszerek átnyomó (blister) csomagolásánál várhatóan még évekig meghatározó
marad.
A PVC-ipar szereplőit képviselő európai szövetségek önkéntes
vállalást dolgoztak ki, melyben meghatározták a 2000. és 2010. közötti időszak
legfontosabb feladatait.
·
a PVC- és adalékgyártók számára öko-hatékonyság előírása,
amely elsősorban az anyag- és energiafelhasználás csökkentését célozza meg;
·
a gyártók kötelessége, hogy a vinil-klorid monomer tartalom
szigorú korlátozását az elérhető legjobb technológiával biztosítsák;
·
kockázatbecslés az adalékokra.
A lágyítók közül a ftalátokra kockázatbecslést és
életciklus-elemzést végeztek és folyik a kioldódási vizsgálatok
szabványosítása. A stabilizátorok területén az alternatív anyagok kutatását,
fejlesztését és elterjesztését tűzték ki célul, amit indokolttá tesz az is,
hogy az Európai Unióban például kadmium stabilizátorok már nem alkalmazhatók. A
„Kémiai anyagok biztonsága” program keretében 2004-ig felmérték az ólom
stabilizátorok kockázatát, melyek elsősorban a PVC ivóvíz vezetékek gyártásánál
fordulnak elő.
A többszörös csomagolás elkerülésének jó példája a
faltkarton mellőzése tubusos termékek csomagolásánál. Ha a polimer vagy
laminált tubus és a záróelem megfelelő szerkezeti kialakítású (szekunder
csomagolást jelentő), akkor lehetővé teszik a deformáció nélküli, álló helyzetű
tárolást és így nincs szükség a dobozra.
Gyógyszeripar a kivétel a sok felvivendő információ és a gyógyszerhamísítás miatt.
Gyógyszeripar a kivétel a sok felvivendő információ és a gyógyszerhamísítás miatt.
A csomagolás csökkentését szolgálják az elsősorban háztartás-vegyipari
termékekre, kozmetikumokra jellemző utántöltő rendszerek. A praktikus, visszazárható,
hosszú élettartalmú és magas költségű csomagolóeszközt nem kell eldobni, hanem
az újratölthető a fogyasztásra, felhasználására szánt termékkel egy olcsóbb,
csak egyszeri felhasználásra tervezett polimer zacskóból, tasakból. Az elérhető
tömegcsökkenés akár 50-80% is lehet. Akár az élelmiszeriparban is
bevezethetnék, ketchup, mustár, majonézes flakonok újra töltéséhez.
A termékegységre jutó fajlagos csomagolás csökkenthető
az adagnagyság célszerű megválasztásával, illetve a terméksűrítmények gyártásával.
Ha a terméksűrítményhez utántöltő csomagolás is járul, akkor a megtakarítás
akár 80%‑ot is meghaladhatja.
A csomagolóeszközök nyomtatásához ma
még többnyire szerves oldószeres festéket alkalmaznak. Az egyre szigorúbb
környezetvédelmi előírások (VOC emisszió jelentős csökkentése) azonban csak
abban az esetben tarthatók be, ha a gyártó gondoskodik oldószer utóégető vagy
oldószer visszanyerő berendezés üzembe helyezéséről. Mindkét beruházás magas
költségigényű, az utóégetésnél pedig a megfelelő eredmény is kétséges.
Lényegesen kedvezőbb a környezeti
hatás, ha a nyomtatás vizes alapú festékkel történik. Az oldószer kibocsátás
jelentősen csökkenthető, hiszen a hagyományos, 80% oldószert tartalmazó
festékekkel szemben a vizes bázisú változatok szerves oldószer tartalma
mindössze 4%. A fejlesztéseknek köszönhetően már vizes alapú festékekkel is
biztosítható a megszokott nyomatminőség, fényállóság, dörzsállóság és
hőmérséklettűrés. Azonban az átállás jelentős technológiai módosításokat igényel
például a szendvicsnyomtatás és a vizes bázisú festékek ára ma még kétszerese a
hagyományosnak.
Az alternatív szerkezeti anyagok kutatása
évtizedek óta a csomagolásfejlesztők egyik legfontosabb területe. Különös
figyelmet érdemelnek a biológiailag lebomló polimerek, ezért a következő
fejezetben részletesen foglalkozunk előállításuk és alkalmazásuk
lehetőségeivel.
Abban az esetben, ha a csomagolás a
termékkel történő szennyezettség miatt veszélyesnek minősül, akkor
begyűjtésére, előkezelésére, kezelésére, hasznosítására, illetve
ártalmatlanítására a veszélyes hulladékra vonatkozó előírások érvényesek
(Hulladékgazdálkodási Törvény, 98/2001. Kormányrendelet).
5. Biológiailag lebomló polimerek
A gyakorlatban a polimerektől is elvárjuk, hogy
rendeltetésszerű használati idejük alatt lehetőleg ne degradálódjanak, ha
azonban már kiszolgálták, akkor valamilyen úton újra visszavezethetők legyenek
az anyagkörforgalomba. Ennek az elvárásnak megfelelően a makromolekuláknak
egyre kisebb részekre kellene lebomlaniuk, míg végül a biociklusba
visszakerülnek.
A szénhidrogének hosszú, lineáris vagy elágazó
láncokká történő polimerizálása számos
szintetikus polimert eredményez. A – C
–C – gerincet tartalmazó nagy
molekulasúlyú polimerek azonban rezidensek a mikrobák támadásaival szemben,
ezért a reciklizációnak is ellenállnak.
A főláncban szénen kívül elsősorban oxigént, nitrogént
tartalmazó fosszilis nyersanyagbázisú szintetikus polimerek viszont
biológiailag lebonthatók. A lebomlás mértékét a láncba beépülő kötéstípusok, a
molekulatömeg, az anyag és a morfológiai hidrofil jellege szabja meg (1.
táblázat)
A biológiai lebonthatóság nagymértékben függ a
környezeti tényezőktől, de vannak vegyületek, amelyek – az eddigi ismeretek
szerint - semmilyen körülmények között nem bomlanak le. Ezek a vegyületek
idegenek a bioszférában, hiszen olyan strukturális elemeket, vagy csoportokat
tartalmaznak, amelyek nem fordulnak elő természetes anyagokban. Az ilyen
vegyületek természetes körülmények között hiányoznak az ökoszférából
megjelenésük a kémiai ipar tevékenységének eredménye. Mivel pedig
létrehozásukban -, a legtöbb esetben- nem vettek részt enzimreakciók, ezért
túlnyomó részük ellenáll az enzimek lebontásának.
|
Polimer anyag
megnevezése
|
Mikrobákkal szembeni
rezisztencia
|
|
Polietilén PE: LDPE, HDPE
|
Nagyon nagyfokú
|
|
Polipropilén PP
|
Nagyon nagyfokú
|
|
Poli(vinil-klorid) PVC
|
Nagyon nagyfokú
|
|
Poli(vinilidén-klorid) PVDC
|
Nagyfokú
|
|
Poli(vinil-acetát) PVAC
|
Közepes
|
|
Poli(vinil-alkohol) PVOH
|
Nagyfokú
|
|
Poli(vinil-butirát)
|
Nagyfokú
|
|
Polisztirol PS
|
Nagyfokú
|
|
Poli(meti-metakrilát) (plexi)
|
Nagyfokú
|
|
Poli(tetrafuor-etilén) PTFE
|
Nagyfokú
|
|
Poli(tertafluor-klór-etilén) PTCE
|
Nagyfokú
|
|
Cellulóz-acetát
|
Nagyfokú
|
|
Cellulóz-nitrát
|
Nem ellenálló
|
|
Poliamidok PA
|
Kisfokú
|
|
Poli(etilén-tereftalát) PET
|
Gyenge
|
3. táblázat Szintetikus polimerek
rezisztenciája mikroorganizmusokkal szemben
Azonban a mikrobáknak megvan az a képességük, hogy
alkalmazkodjanak az új szintetikus anyagok degradálásához (vagy a már meglévő
katabolikus enzimek adaptálódnak az új anyaghoz, vagy egy új anyagcsereút
alakul ki), ezért – végeredményben – ezen anyagok is lebomlanak, csak
lényegesen lassabban, mint a természetes anyagok. Következtetésképpen jóval
nagyobb mennyiségben képesek felhalmozódni. És így a belőlük származó ártalmas anyagokkal,
jóval nagyobb mértékben képesek a környezetüket szennyezni.
Mindezek ismeretében érthető, miért keresték, illetve
keresik még ma is a kutatók a különböző természetes anyagokból környezetbarát
technológiával létrehozható csomagolóanyagok előállításának lehetőségét.
Mindezen problémák egy reális és hatásos megoldási
alternatíváját jelenti a biológiailag lebomló anyagok minél szélesebb körű (nem
csak csomagolási célú) felhasználás. Mindezeken túl azonban egyéb előnyökkel is
kecsegtet ezen anyagok alkalmazása:
·
Bevezetésük lehetővé teszi a napjainkban katasztrófa-közeli
állapotot elért ózonréteg kímélését az üvegházhatás csökkentésén keresztül
(szemben a hagyományos polimerek égetéssel való megsemmisítésével);
·
Felhasználásukkal lehetőség kínálkozik az egyre csökkenő fosszilis
anyagtartalékok kímélésére;
·
Ezek gyártása során környezetre káros anyag nem képződik;
·
Eddigi tapasztalataink alapján azt mondhatjuk, hogy a
gyártáskor felgyülemlő melléktermékek, selejtek újra alapanyagává válhatnak a
gyártásnak;
·
Ezen anyagok másodlagos hasznosíthatósága is jelentős, szóba
jöhetnek, mint energiaforrások, komposztanyagok, de akár állati takarmányként
való felhasználásuk is reális lehetőségnek mutatkozik;
·
A természetes alapú csomagolóanyagok és –eszközök bevezetése
enyhíthet a mezőgazdaság szerkezeti gondjain is; a túltermelésből és a termőföldek
kényszerű pihentetéséből eredő nehézségek megoldására, a rosszabb minőségű
termények, valamint a melléktermékek hasznosítására, elhelyezésének problémájára
mind-mind megoldási alternatívát kínál a megújuló nyersanyagok közvetlen
csomagolóipari felhasználása;
·
Az előző pont alapján könnyedén belátható, hogy a csomagolási
célra történő nyersanyagtermesztés, illetve feldolgozás enyhíthet a
munkaerőpiacon uralkodó kedvezőtlen helyzeten is, hiszen új munkahelyek
teremtésével, vagy a már meglévő, tevékenysége folytán minden (vagy legalábbis
a legtöbb) szükséges berendezéssel, és – nem utolsó sorban – megfelelő
ismeretekkel és gyakorlattal rendelkező munkaerővel bíró, de a termelést
beszüntetni kényszerült termelőhelyek újból munkába állításával munkanélküliek
százai találhatnak ismét munkát;
·
mindezeken túl azonban hazánknak az Európai Unióhoz való
integrálódása is megköveteli az olyan környezetbarát anyagok (technológiák)
keresését, illetve felhasználását, mint amilyenek a biológiailag lebomló
anyagok.
A biológiailag lebomló anyagok elsődleges
nyersanyagbázisául szolgálnak a természetben, vagy a mezőgazdasági
tevékenységek során évente újra termelődő növényi és állati eredetű anyagok, de
számításba jöhetnek még a megújuló, biológiai (pl.: politejsav) PLA vagy
fosszilis eredetű monomerekből előállított polimerek, valamint
mikroorganizmusok vagy genetikailag átalakított baktériumok által termelt
polimerek (pl.poli(hidroxi- alkanoátok)) is. A csomagolás területén a megújuló nyersanyagoknak,
mint ipari rost- és vázanyagoknak, további vegyipari, fermentációs
alapanyagként van jelentőségük.
5. ábra A biológiailag lebomló anyagok
felosztása
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése