Future of Bioplastics

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Future of Bioplastics"

Franciszek Woźniak
8 lat temu
Przeglądów:

1 3rd International PLASTiCE Conference Future of Bioplastics October 1-2 nd 2013, Warsaw, Poland COBRO Packaging Research Institute Konstancińska 11 Street, Warsaw Poland Projekt współfinansowany jest ze środków Unii Europejskiej - Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu dla Europy Środkowej, 3CE368P1, This project is implemented through the CENTRAL EUROPE Programme and co-financed by the ERDF

2 COBRO PACKAGING RESEARCH INSTITUTE 11 KONSTANCIŃSKA Str., WARSAW, POLAND Tel , Fax: , Packaging from Renewable Resources Evaluation of Biobased Content Opakowania ze źródeł odnawialnych ocena zawartości biomasy Hanna Żakowska, Grzegorz Ganczewski, COBRO Przedstawione wyniki uzyskane zostały w ramach projektu badawczego realizowanego w COBRO pt.: System mechatroniczny do badania wpływu zawartości surowców odnawialnych na właściwości wytrzymałościowe materiałów opakowaniowych. Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki WARSAW,

3 ZAGADNIENIA Dlaczego surowce odnawialne Przykłady nowych materiałów z surowców odnawialnych Badania zawartości surowców odnawialnych Podsumowanie COBRO 2

4 Dlaczego surowce odnawialne Problemy ekologiczne o zasięgu lokalnym i globalnym (efekt cieplarniany), stopniowe wyczerpywanie się światowych zasobów surowców nieodnawialnych, coraz bardziej restrykcyjne przepisy prawne itd., to czynniki wpływające na poszukiwania alternatywnych dla ropy naftowej źródeł surowcowych. Zgodne z zasadą zrównoważonego rozwoju również w dziedzinie produkcji materiałów opakowaniowych wdrażane są nowe technologie/biootechnologie, które bazują głównie na źródłach odnawialnych (biomasie). Jak wykazują oceny cyklu życia (LCA) na etapie wytwarzania, korzystniej w zakresie emisji CO 2 wypadają materiały z surowców pochodzenia roślinnego, niż materiały petrochemiczne (rośliny absorbują z powietrza ditlenek węgla potrzebny w procesie fotosyntezy). COBRO 3

5 Dla surowców pochodzenia roślinnego wskaźnik emisji CO 2 (tzw. wskaźnik carbon footprint ) jest korzystniejszy O 2 CO 2 Fotosynteza 6H 2 O + 6CO 2 = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 COBRO 4

6 Przykład. Carbon Footprint dla opakowań jednostkowych termoformowanych (dane COBRO) [kg CO2 eq/opakowanie] PP PET rpet PLA Opakowania termoformowane COBRO

7 COBRO 6

8 ZIELONY POLIETYLEN Technologia Braskem COBRO 7

9 COBRO 8

10 Porównanie procesu wytwarzania butelek z PET z ropy naftowej i butelek z udziałem surowców odnawialnych COBRO 9

11 COBRO 10

12 Talerze i kubki z otrąb pszennych (Biotrem) COBRO 11

13 Metoda oznaczania zawartości biomasy (źródła odnawialne) Do oceny materiałów opakowaniowych pod kątem udziału w nich surowców odnawialnych (biomasy) stosowane są badania zawartości nowego węgla, którego wiek wynosi od kilku do kilkudziesięciu lat, w oparciu o metodę węgla 14 C (promieniotwórczy izotop węgla), zawartą w normie ASTM D Standard Test Methods for Determining the Biobased Content of Solid, Liquid, and Gaseous Samples Using Radiocarbon Analysis. COBRO 12

14 Tradycyjne tworzywa sztuczne produkowane przy użyciu ropy naftowej zawierają węgiel, który wytwarzany był przez miliony lat w czasie długotrwałych procesów geologicznych. Natomiast materiały z roślin uprawianych w rolnictwie (kukurydza itd.), zawierają węgiel, którego cykl obiegu w przyrodzie wynosi maksymalnie kilka lat. Narayan R.: Biodegradowalność fakty i mity, Uniwersytet Michigan, Wydział Inżynierii Chemicznej i Materiałowej, USA. COBRO 13

15 W górnych warstwach atmosfery pod wpływem neutronów promieniowania kosmicznego cały czas zachodzi proces przemiany 14 N w radioaktywny 14 C w myśl reakcji: n + N C + H Węgiel ten następnie rozchodzi się równomiernie w atmosferze i pod postacią dwutlenku węgla wchodzi poprzez różne procesy metaboliczne (proces fotosyntezy, oddychania, odżywiania itd.) do organicznego obiegu węgla w przyrodzie. Tak długo jak organizm żyje, wymienia materię z otoczeniem i proporcje węgla radioaktywnego 14 C do stabilnego 12 C w materii żywej są podobne jak w atmosferze. Sytuacja zmienia się jednak, gdy organizm umrze - wymiana przestaje zachodzić, a izotop 14 C ulega rozpadowi. Jego udział spada o połowę w czasie 5730 lat (okres połowicznego rozpadu). COBRO 14

16 Zawartość węgla 14 C w powietrzu atmosferycznym w latach pmc Year AD Źródło: Goslar T. dane Poznańskiego Laboratorium Radiowęglowego COBRO 15

17 Spadek udziału izotopu 14 C w czasie Spadek poziomu udziału izotopu 14 C Czas od śmierci organizmu Procent pozostałego izotopu 14 C 0 100,00% 1 99,99% 2 99,98% 5 99,94% 10 99,88% 20 99,76% 50 99,40% ,80% ,61% ,14% ,62% ,54% ,67% ,89% ,94% ,24% COBRO 16

18 Badane materiały opakowaniowe Nr próbki Materiał polimerowy Źródło surowca Opis 1. Folia celulozowa Natureflex odnawialne Biodegradowalna folia z regenerowanej celulozy 2. PE-LD nieodnawialne Folia opakowaniowa 3. EPS nieodnawialne 4. Folia Ecor nieodnawialne 5. Biotrem odnawialne 6. Granulat PLA NatureWorks 2002D odnawialne Spieniony polistyren pochodzący z kubków do napojów Folie poliolefinowe z dodatkiem węglanu wapnia Otręby pszenne stanowiące materiał naczyń jednorazowego użycia Do wytwarzania sztywnych folii do termoformowania 7. Folia z zielonego PE-LD odnawialne Folia pochodząca z torby handlowej (dane COBRO) COBRO 17

19 Wyniki oznaczeń całkowitej zawartości węgla, całkowitej zawartości węgla organicznego (TOC) oraz zawartości węgla 14 C Nr próbki Opis próbki Całkowita zawartość węgla [%] Całkowita zawartość węgla organicznego TOC [%] Zawartość węgla 14 C (AMS) [pmc]* Folia celulozowa Natureflex Folia polietylenowa PE-LD Spieniony polistyren EPS Folia poliolefinowa z węglanem wapnia 42,86 ± 0,01 41,70 ±0,19 108,33 ± 0,43 85,31 ±0,16 85,44 ±0,05 < ,57 ±0,16 91,40 ±0,18 0,27 ±0,07 50,47 ±0,02 49,63 ±0,11 0,82 ±0,08 5. Biotrem 43,30 ±0,11 37,96 ±0,58 109,65 ±0,35 6. Granulat PLA 2002D 50,27 ±0,04 50,35 ±0,19 105,73 ±0,35 7. Folia z zielonego PE-LD (dane COBRO) 80,43 ±0,30 75,76 ±0,06 89,37 ±0,31 *pmc (percent modern carbon) procent młodego węgla COBRO 18

20 Jak konsumenci mogą odróżnić opakowania wytwarzane ze źródeł odnawialnych System certyfikacji prowadzony przez niezależną organizację na podstawie badań zawartości węgla organicznego i węgla 14 C COBRO 19

21 Certyfikacja opakowań wytwarzanych z surowców odnawialnych System wdrożony przez belgijską jednostkę certyfikująca AIB-VINÇOTTE International s.a., 20-40% 40-60% 60-80% >80% COBRO 20

22 Certyfikacja opakowań wytwarzanych z surowców odnawialnych System certyfikacji w niemieckiej jednostce DIN CERTCO COBRO 21

23 BIBLIOGRAFIA [1] Żakowska H.: Systemy recyklingu odpadów opakowaniowych w aspekcie wymagań ochrony środowiska, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań [2] Żakowska H.: Wytyczne do wykonywania analizy cyklu życia (LCA) opakowań i ograniczenia tej metody, Opakowanie nr 11/2004, s [3] Żakowska H., Ganczewski G., Nowakowski K., Kilanowski M.: Przeprowadzenie ekologicznej oceny cyklu życia (LCA) toreb wielokrotnego użytku, Raport końcowy na zlecenie Ministerstwa Środowiska, [4] Żakowska H.: Wpływ cyklu życia opakowań na efekt cieplarniany, Opakowanie, nr 5/2009, s [5] Narayan R.: LCA: How to report on the carbon and environmental footprint of PLA, 1st PLA World Congress, Munich [6] Improved Eco Credentials for PLA, Bioplastics Magazine, No 6/2010, p. 8. [7] Żakowska H., Ganczewski G., Nowakowski K.: Ocena cyklu życia (LCA) opakowań termoformowanych wykonanych z PLA, PET, RPET i PP, [w], Materiały opakowaniowe z kompostowalnych tworzyw polimerowych, red. Kowalczuk M., Żakowska H., COBRO, Warszawa, [8] Żakowska H., Ganczewski G: Environmental trends in packaging. LCA and carbon footprint for selected types of consumer bags, [w] CURRENT TRENDS IN COMMODITY SCIENCE. Environmenal and Market Research, Zeszyty Naukowe 216/2011, red. Foltynowicz Z., Witczak J., Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, Poznań 2011, COBRO 22

24 Podsumowanie W zależności o wieku organizmu różny jest poziom izotopu węgla 14 C. Paliwa kopalne posiadają bardzo niski poziom izotopu 14 C ponieważ przez tysiące lat izotop ten ulegał rozpadowi. Natomiast polimerowe materiały opakowaniowe wytwarzane z współczesnych surowców roślinnych charakteryzują się wysokim poziomem izotopu 14 C. Badania nowego węgla metodą 14 C zgodnie z normą ASTM D6866 mogą być podstawą do wdrażania systemów dobrowolnej certyfikacji i znakowania w celu wskazania konsumentom materiałów opakowaniowych i opakowań ze źródeł odnawialnych. COBRO 23

Podobne dokumenty

Program certyfikacji zawartości surowców odnawialnych w wyrobach opakowaniowych

COBRO - INSTYTUT BADAWCZY OPAKOWAŃ Centrum Badań i Rozwoju Opakowań 02-942 Warszawa, ul. Konstancińska 11 Tel. +48 22 842 20 11, Fax: +48 22 842 23 03, http://www.cobro.org.pl Program certyfikacji zawartości