PRZYSZŁOŚĆ OPAKOWAŃ Z TWORZYW POLIMEROWYCH THE FUTURE OF PLASTIC PACKAGING

Transkrypt

1 COBRO Instytut Badawczy Opakowań Łukasiewicz Research Network - COBRO - Packaging Research Institute Warszawa, ul. Konstancińska 11 VII MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA 7 th Conference PRZYSZŁOŚĆ OPAKOWAŃ Z TWORZYW POLIMEROWYCH THE FUTURE OF PLASTIC PACKAGING Warszawa 4 czerwca 2019 r. 1

2 Program konferencji/ Conference Programme 2

3 COBRO Instytut Badawczy Opakowań Warszawa, ul. Konstancińska 11 Tworzywa sztuczne w opakowaniach, stan obecny i trendy rozwojowe Plastics in packaging, current state and trends Hanna Żakowska, Grzegorz Ganczewski Warszawa 4 czerwca 2019 r. 3

4 Zagadnienia Tworzywa polimerowe (sztuczne) stosowane do wytwarzania opakowań: podział, rodzaje polimerów, produkcja Regulacje prawne dotyczące opakowań tworzyw polimerowych Europejska strategia na rzecz tworzyw sztucznych w gospodarce o obiegu zamkniętym Projekt dyrektywy w sprawie ograniczenia wpływu niektórych produktów z tworzyw sztucznych Trendy rozwojowe 4

5 Początki przemysłu tworzyw sztucznych sięgają połowy dziewiętnastego wieku Pierwsze w historii sztucznie wytworzone tworzywa polimerowe (tworzywa sztuczne) były pochodnymi materiałów naturalnych: na przykład celuloid oparty na nitrocelulozie, który miał zastąpić kość słoniową czy tworzywa na bazie kazeiny. Jednak rozwój przemysłu petrochemicznego spowodował, że przez następne dziesięciolecia stał się on głównym dostawcą technologii i materiałów polimerowych. 5

6 Współczesne zainteresowanie pochodnymi materiałów naturalnych - biotworzywami - pojawiło się ponad 30 lat temu, przede wszystkim pod kątem biodegradowalności i wykorzystania odpadów w recyklingu organicznym (kompostowaniu). W tamtym czasie koncentrowano się głównie na końcu życia produktu w celu zredukowania odpadów kierowanych na składowiska oraz ograniczenia zaśmiecania środowiska odpadami. W ostatnim dziesięcioleciu pierwszoplanowe stały się zagadnienia odnawialności źródeł materiałowych. 6

7 TWORZYWA POLIMEROWE (TW. SZTUCZNE) stosowane do wytwarzania opakowań Niebiodegradowalne Biodegradowalne Źródło surowców Nieodnawialne Odnawialne Nieodnawialne Odnawialne TWORZYWA KONWENCJONALNE BIOTWORZYWA PE-LD PE-HD PP PET PVC PS PC Bio PE-LD Bio PE-HD Bio PET Bio PP PCL PVAL Kompozycje skrobiowe PLA PHAs PBS Folie celulozowe PCL polikaprolakton PLA polilaktyd [poli(kwas mlekowy)] PHAs poli(hydroksyalkaniany) PBS polibursztynian butylenu PVAL alkohol poli(winylowy) 7

8 OPAKOWANIOWE TWORZYWA POLIMEROWE TWORZYWA NIEBIODEGRADOWALNE TWORZYWA BIODEGRADOWALNE PRZEWIDZIANE DO RECYKLINGU MATERIAŁOWEGO PRZEWIDZIANE DO RECYKLINGU ORGANICZNEGO (KOMPOSTOWANIE ORAZ BIOMETANIZACJA) 8

9 TWORZYWA KLASYCZNE Z ROPY NAFTOWEJ NIEBIODEGRADOWALNE SYMBOLE POLIMERÓW STOSOWANYCH DO WYTWARZANIA OPAKOWAŃ PE polietylen PE-LD polietylen małej gęstości PE-LLD polietylen liniowy małej gęstości PE-MD polietylen średniej gęstości PE-HD polietylen dużej gęstości mpe polietylen metalocenowy PET poli(tereftalan etylenu) APET poli(tereftalan etylenu) z kwasem izoftalowym CPET wysoko krystaliczna forma poli(tereftalanu etylenu) PETG kopolimer kwasu tereftalowego z glikolem etylenowym i dwumetanolocykloheksanem OPET orientowany poli(tereftalan etylenu) PA poliamid OPA orientowany poliamid PP polipropylen OPP orientowany polipropylen PS polistyren EPS spieniony polistyren OPS orientowany polistyren PS-HI kopolimer styrenu z butadienem PVAL poli(alkohol winylowy) PVC poli(chlorek winylu) PVDC poli(chlorek winylidenu) PVAC poli(octan winylu) PC poliwęglan E/AA kopolimer etylen-kwas akrylowy E/EA kopolimer etylen-akrylan etylu E/MA kopolimer etylen-kwas metakrylowy E/VAC lub EVA kopolimer etylen-octan winylu E/VAL lub EVOH kopolimer etylen-alkohol winylowy 9

10 Właściwości polimerów wykorzystywane przy wytwarzaniu opakowań w tym wielowarstwowych Barierowość dla pary wodnej Barierowość dla gazów Odporność na tłuszcze, w tym oleje Wytrzymałość mechaniczna Odporność na temperaturę utrwalania termicznego Dobra podatność do zgrzewania i dobra wytrzymałość połączeń zgrzewanych PP, PE-HD, PE-LD E/VAL, PVDC, PA, PET Jonomer, PET, PP, PA PA, PP, PE-HD PA, PP, PET, E/VAL mpe, jonomer, E/VAC, PE-LD, PE- HD, Zdolność łączenie polimerów niełączących się ze sobą Jonomer, E/VAC, E/MA, E/AA (pośrednie warstwy wiążące przy wytłaczaniu i współwytłaczaniu) Duża przezroczystość Barierowość dla gazów PET, PE-LD, E/VAC, PA, OPP Al lub metalizowana folia z tworzywa sztucznego (>17 m. 100% barierowość) 10

11 Światowa produkcja tworzyw konwencjonalnych w 2017 r. wyniosła 348 mln ton Europa - 64 mln ton Sektor opakowaniowy pozostaje największym odbiorcą tworzyw (39,9% ml ton) Tworzywa PlasticsEurope raport "Tworzywa sztuczne - Fakty

12 BIOTWORZYWA OPAKOWANIOWE Tworzywa ze źródeł odnawialnych Tworzywa biodegradowalne (w tym produkowane przez klasyczną syntezę chemiczną z monomerów pochodzenia naturalnego oraz produkowane przez mikroorganizmy lub zmodyfikowane bakterie): Skrobia termoplastyczna (TPS), mieszanki skrobi z poliestrami alifatycznymi i kopoliestrami alifatyczno-aromatycznymi, estry skrobi, mieszanki skrobi z surowcami naturalnymi; Poliestry hydroksykwasów pochodzenia mikrobiologicznego - poli(hydroksyalkaniany) PHAs, w tym kopolimery kwasu masłowego, walerianowego i heksanowego PHBV, PHBH; Poli(kwas mlekowy) (PLA) oraz tworzywa z udziałem PLA; Estry celulozy, mieszanki celulozy, celuloza regenerowana; Tworzywa tradycyjne, niebiodegradowalne (bio PE, bio PP, bio PET) Tworzywa biodegradowalne ze źródeł nieodnawialnych Syntetyczny poliester alifatyczny - polikaprolakton (PCL); Syntetyczne i półsyntetyczne alifatyczne kopoliestry (AC) i poliestry (AP); Syntetyczne kopoliestry alifatyczno-aromatyczne (AAC); Polimery rozpuszczalne w wodzie alkohol poli(winylowy) (PVAL). 12

13 13

14 14

15 15

16 Zdolności produkcyjne biotworzyw w 2017 r. w podziale na sektory przemysłowe 16

17 Produkcja mln ton Produkcja tworzyw polimerowych od 1950 do 2014 Światowa produkcja konwencjonalnych tworzyw polimerowych Europejska produkcja konwencjonalnych tworzyw polimerowych Światowa produkcja biotworzyw [ 17

18 Normy zharmonizowane OPAKOWANIA I ODPADY OPAKOWANIOWE AKTY PRAWNE UNII EUROPEJSKIEJ 94/62/EC Dyrektywa dotycząca opakowań i odpadów opakowaniowych Nowelizacja: 2004/12/WE; 2005/20/WE; 2013/2/UE, 2015/720/UE, 2018/852/UE dyrektywa 2004/12/WE podwyższającą poziomy odzysku i recyklingu, 2005/20/WE przesuwającą obowiązek zrealizowania wyższych poziomów odzysku i recyklingu państwom wstępującym do UE, 2013/2/UE wprowadzającą bardziej szczegółową definicję opakowań oraz 2015/720/UE dotyczącą ograniczeń w zużyciu lekkich toreb handlowych, 2018/852/UE podwyższającą poziomy recyklingu DECYZJE KOMISJI 1997/129/EC (identyfikacja materiału opakowaniowego) 1997/138/EC>2005/270/EC (formularze sprawozdawcze) 1999/177/EC>2009/292/EC (met. c. zwolnienie skrzynek i palet) 2001/171/EC>2006/340/EC (met. c. zwolnienie opakowań szklan.) 2001/524/EC 2005/C44/13 (normy zharmonizowane) 2018/896/UE (sposób obliczania zużycia lekkich toreb handlowych) 2018/852/UE w ramach unijnej strategii a na rzecz tworzyw sztucznych w gospodarce o obiegu zamkniętym NORMY I RAPORTY TECHNICZNE CEN EN 13193:2000 EN 13427:2004 EN 13428:2004 EN 13429:2004 EN 13430:2004 EN 13431:2004 EN 13432:2000 CR :2000 CR :2002 CR 13688:2000 EN EN EN EN CR 13504:2000 CR 13910:2000 EN

19 W 2015 r. Komisja Europejska przedstawiła pakiet dotyczący budowania gospodarki o obiegu zamkniętym (tzw. circular economy). Idea gospodarki o obiegu zamkniętym polega na zamknięciu cyklu życia produktu POPRZEDNI MODEL produkcja - użytkowanie - usunięcie odpadu surowce z recyklingu recykling produkcja użytkowanie OBECNY MODEL produkcja - użytkowanie - wykorzystanie odpadu w kolejnym cyklu produkcyjnym odpady 19

20 Opakowania w modelu gospodarki opakowaniowej w obiegu zamkniętym do końca 2025 r. co najmniej 65% masy wszystkich grup odpadów opakowaniowych należy poddać recyklingowi, a poziomy dla określonych grup odpadów wynoszą: 50% tworzywa sztuczne, 25% drewno, 70% stal, 50 % aluminium, 70% szkło, 75% papier i tektura. do końca 2030 r. co najmniej 70% masy wszystkich grup odpadów opakowaniowych należy poddać recyklingowi, a poziomy dla określonych grup odpadów wynoszą: 55 % tworzywa sztuczne, 30% drewno, 80% stal, 60% aluminium 75% szkło, 85% papier i tektura. Wymienione poziomy recyklingu będą obliczane na podstawie masy materiału po procesie sortowania do recyklingu. 20

21 STRATEGIA NA RZECZ TWORZYW SZTUCZNYCH W GOSPODARCE O OBIEGU ZAMKNIĘTYM Tworzywa sztuczne są ważnym materiałem wykorzystywanym w życiu codziennym oraz gospodarce. Wzrost ich produkcji wymaga jednak działań mających na celu właściwe zagospodarowanie odpadów oraz ograniczenie zanieczyszczeń, powodowanych przez wyroby jednorazowego użytku. Koncepcja obiegu zamkniętego powinna mieć odniesienie do etapu projektowania, użytkowania, ponownego użycia i recyklingu wyrobów z tworzyw sztucznych. Do 2030 roku (zgodnie z celem Strategii) wszystkie opakowania z tworzyw sztucznych wprowadzane na rynek UE powinny być przydatne do ponownego użycia lub recyklingu. 21

22 STRATEGIA NA RZECZ TWORZYW SZTUCZNYCH W GOSPODARCE O OBIEGU ZAMKNIĘTYM W UE potencjał związany z recyklingiem odpadów z tworzyw sztucznych był niewykorzystany. Poziom ponownego użycia i recyklingu zużytych tworzyw sztucznych jest niski, szczególnie w porównaniu z innymi materiałami, takimi jak papier, szkło lub metale. 22

23 STRATEGIA NA RZECZ TWORZYW SZTUCZNYCH W GOSPODARCE O OBIEGU ZAMKNIĘTYM Oczekuje się, że przyjęta strategia spowoduje, że recykling stanie się opłacalnym rozwiązaniem dla przedsiębiorstw, ograniczy ilość odpadów z tworzyw sztucznych, powstrzyma zaśmiecanie mórz, zachęci do inwestowania i wprowadzania innowacji (zminimalizowanie odpadów z tworzyw sztucznych u źródła), pobudzi zmiany na świecie. 23

24 Odpady z tworzyw w UE

25 Projekt dyrektywy w sprawie ograniczenia wpływu niektórych produktów z tworzyw sztucznych na środowisko Głównym celem inicjatywy jest zapobieganie powstawaniu i ograniczanie odpadów morskich z produktów jednorazowego użytku z tworzyw sztucznych oraz narzędzi połowowych zawierających tworzywa sztuczne Problem odpadów morskich ma charakter transgraniczny, ponieważ w środowisku morskim dochodzi do przemieszczania się odpadów Odpady z tworzyw sztucznych są transportowane przez prądy morskie, niekiedy na bardzo duże odległości. Mogą one zostać wyrzucone na ląd, ulec rozpadowi na mikrodrobiny lub uformować zwarte obszary, na których odpady morskie są uwięzione w wirach oceanicznych. 25

26 Szokujące zdjęcia Morza Karaibskiego - wielkie wysypisko śmieci Czytaj więcej na 26

27 Environmental Science & Technology. Im większa rzeka, tym więcej śmieci Ilość plastiku na metr sześcienny wody jest znacznie wyższa w wielkich rzekach niż w małych. Zawartość plastiku w wodzie rośnie w nieproporcjonalnie wyższym tempie niż rozmiar rzeki proc. całego plastiku trafiającego mórz i oceanów na Ziemi pochodzi z zaledwie 10 rzek. Osiem z tych rzek Jangcy, Indus, Rzeka Żółta (Huang He), Hai He, Ganges, Rzeka Perłowa, Amur i Mekong znajduje się w Azji, dwie pozostałe, Nil i Niger, w Afryce. COBRO 27

28 COBRO 28

29 Opakowania jednorazowego użycia z tworzyw sztucznych Ograniczenie stosowania kubki na napoje, w tym ich pokrywki i wieczka 2. opakowania na żywność, takie jak pudełka, z pokrywką lub bez, stosowane w celu umieszczania w nich żywności, która jest przeznaczona do bezpośredniego spożycia (na miejscu lub na wynos) oraz spożywanej bezpośrednio z pojemnika i gotowej do spożycia bez dalszej obróbki, takie jak opakowania na żywność typu fast food Zakaz wprowadzania do obrotu 1. opakowania wykonane z oksydegradowalnych tworzyw sztucznych 2. talerze 3. opakowania żywności z EPS takie jak pudełka, z pokrywką lub bez, stosowane w celu umieszczania w nich żywności, która jest przeznaczona do bezpośredniego spożycia (na miejscu lub na wynos) oraz spożywanej bezpośrednio z pojemnika i gotowej do spożycia bez dalszej obróbki, takie jak opakowania na żywność typu fast food 4. opakowania z EPS na napoje, w tym ich zamknięcia i wieczka; 5. kubki z EPS na napoje, w tym ich zamknięcia i wieczka. 29

30 Zamknięcia połączone na trwale podczas etapu zamierzonego użytkowania Opakowania na napoje o pojemności do trzech litrów, takie jak butelki na napoje, w tym ich zakrętki, oraz wielomateriałowe opakowania na napoje, w tym ich zamknięcia, ale nie: szklane lub metalowe pojemniki na napoje, których zakrętki i wieczka wykonane są z tworzyw sztucznych; pojemniki na napoje przeznaczone i wykorzystywane do mającej płynną postać żywności specjalnego przeznaczenia medycznego Obowiązek znakowania kubków na napoje Widoczne, czytelne i nieusuwalne oznakowanie informujące o: - odpowiednich metodach gospodarowania odpadami lub niewskazanych sposobach unieszkodliwiania odpadów - obecności tworzyw sztucznych i o wynikającym z tego negatywnym wpływie zaśmiecania na środowisko 30

31 Koszty rozszerzonej odpowiedzialności producenta 1. opakowania na żywność, takie jak pudełka, z pokrywką lub bez, stosowane w celu umieszczania w nich żywności; 2. paczki i owinięcia wykonane z elastycznych materiałów zawierające żywność przeznaczoną do bezpośredniego spożycia bez żadnej dalszej obróbki; 3. opakowania na napoje o pojemności do trzech litrów, takie jak butelki, w tym ich zakrętki i zamknięcia oraz wielomateriałowe opakowania na napoje, w tym ich zakrętki i wieczka; 4. kubki na napoje, w tym ich pokrywki i wieczka; 5. lekkie torby na zakupy Selektywna zbiórka do recyklingu Butelki na napoje o pojemności do trzech litrów, w tym ich zakrętki i wieczka do 2025 r. zebranie 77 % masy wprowadzonych do obrotu do 2029 r. zebranie 90 % i masy wprowadzonych do obrotu 31

32 Udział surowca z recyklingu 1. od 2025 r. butelki na napoje, których głównym składnikiem jest politereftalan etylenu (PET), zawierały co najmniej 25 % tworzywa pochodzącego z recyklingu (obliczane jako średnia dla wszystkich butelek PET wprowadzonych do obrotu na terytorium danego państwa członkowskiego) 2. od 2030 r. butelki na napoje zawierały co najmniej 30 % tworzywa pochodzącego z recyklingu 32

33 Upowszechnianie wiedzy i informacja dla konsumentów oraz zachęcanie do odpowiedzialnego zachowania 1. opakowania na żywność, takie jak pudełka, z pokrywką lub bez, stosowane w celu umieszczania w nich żywności 2. paczki i owinięcia wykonane z elastycznych materiałów zawierające żywność przeznaczoną do bezpośredniego spożycia bez żadnej dalszej obróbki 3. Opakowania na napoje o pojemności do trzech litrów 4. kubki na napoje, w tym ich zamknięcia i wieczka 5. lekkie torby na zakupy 33

34 TRENDY ROZWOJOWE Projektowanie opakowań i innowacje w zakresie przydatności do recyklingu oraz metod segregacji; Wykorzystanie surowców z recyklingu do produkcji opakowań; Ograniczanie wielomateriałowości i rodzajów tworzyw w opakowaniach jednorazowych 34

35 Materiał dominujący Akceptowane i niewskazane połączenia różnych tworzyw sztucznych w opakowaniach Materiał opakowania Materiał dodatkowy PE-HD PE-LD PP PVC PS PET EVOH PA PE-HD PE-LD PP PVC PS PET PA PC akceptowany 2- akceptowalność ograniczona 3- nieakceptowany 35

36 Tworzywa przydatne do recyklingu Segregacja flotacyjna tworzyw 36

37 PODSUMOWANIE Producenci i użytkownicy niektórych opakowań jednorazowego użycia z tworzyw polimerowych będą musieli przygotować się na ograniczenia związane regulacjami prawnymi. Projektowanie opakowań z tworzyw polimerowych pod kątem recyklingu Biotworzywa są wciąż we wczesnym stadium rozwojowym i zajmują niewielką niszę rynkową, chociaż świadomość na ich temat szybko wzrasta, czemu towarzyszy wzrost produkcji i zastosowań. Dalszy rozwój będzie związany z udoskonalaniem właściwości, dostępnością oraz obniżeniem cena także z wprowadzaniem systemów zbiórki odpadów organicznych do kompostowania. 37

38 Dziękuję za uwagę dr hab. inż. Hanna Żakowska Dyrektor Sieć Badawcza Łukasiewicz COBRO Instytut Badawczy Opakowań Warszawa, ul. Konstancińska 11 Tel w. 18, 38