Целлюлоза: новая надежда в решении проблемы пластиковых отходов?

Мы все знаем, что наша планета находится под сильным экологическим давлением из-за неустойчивых моделей потребления, подпитываемых ростом населения и быстрой урбанизацией. Бум электронной коммерции, культура удобства и глобализация цепочек поставок способствовали огромному спросу на упаковку.

В стране с населением более 330 миллионов человек темпы производства и выбрасывания пластика в США ошеломляют. Согласно недавнему отчету Oceana, только Amazon произвел более 200 миллионов фунтов пластиковых отходов в 2022 году — и это только в США.

EPA приводит еще более пугающие цифры: в 2018 году в твердых бытовых отходах было произведено почти 36 000 тонн пластика. Лишь немногим более 3 000 тонн были переработаны, а чуть менее 27 000 тонн оказались на свалках.

Мы можем обвинять потребительство весь день. Однако проблемы сложнее. Большое разнообразие упаковочных материалов и конструкций затрудняет создание эффективных систем переработки, что приводит к постоянно растущей горе упаковочных отходов со значительными экологическими и экономическими последствиями. Как показывают исследования, поскольку большинство используемых в настоящее время упаковочных материалов были произведены из материалов на основе нефти, выбросы углерода в атмосферу от ископаемого топлива растут.

Многослойная упаковка бросает вызов системам переработки

Тревожно, что 70 процентов пластика, произведенного во всем мире с 1950 года, было использовано только один раз перед утилизацией, а переработано менее 10 процентов, как сообщает The Economist. По данным Plastics Europe, около 40 процентов всего пластика, произведенного в мире, используется для упаковки1, и, согласно исследованиям, значительная часть, от 17 до 20 процентов, этой упаковки особенно сложна из-за своей многослойной конструкции.

Переработка однокомпонентной упаковки резко контрастирует со значительной сложностью, связанной с переработкой многослойных упаковочных структур. Эта проблема возникает из-за неотъемлемой трудности разделения многослойной упаковки на ее составные элементы. Наличие металлической фольги или функционально различных пластиковых слоев еще больше усугубляет эту проблему. Следовательно, большая часть многослойной упаковки подлежит утилизации или сжиганию, что приводит к существенной нагрузке как на природные ресурсы, так и на потребление энергии.

Политика подталкивает к цикличной экономике

Обостряющаяся проблема упаковочных отходов привлекла значительное международное внимание, побудив многие страны принять целевые политики. Эти политики применяют многогранный подход, включая сокращение одноразового пластика, улучшение инфраструктуры переработки и поощрение использования биоматериалов или компостируемых материалов в качестве более экологически чистых вариантов упаковки. Ярким примером является недавно принятый Европейским союзом (ЕС) план действий по цикличной экономике. Эта инициатива подчеркивает переход к цикличной экономической модели посредством сочетания законодательных и незаконодательных мер, охватывающих весь жизненный цикл продукта.

Для дальнейшего укрепления этого обязательства Европейская комиссия предложила в ноябре 2022 года внести дополнительные изменения в Директиву ЕС об упаковке и регулировании отходов упаковки (PPWR). В этих изменениях приоритет отдается предотвращению образования отходов упаковки, продвижению систем повторного использования и повторного заполнения, а также амбициозной цели достижения полной пригодности для вторичной переработки всех упаковочных материалов к 2030 году.

Другие аналогичные инициативы включают Глобальное обязательство Фонда Эллен Макартур по новой экономике пластика, запущенное в 2018 году в сотрудничестве с Программой ООН по окружающей среде, и Закон о защите сообществ от пластика, который был внесен в Сенат США в январе 2022 года.

Мы можем продолжать эту дискуссию и размышлять над этой проблемой вечно. Однако, если говорить прямо, упаковка никуда не денется. Людям нужны предметы домашнего обихода, продукты питания должны быть гигиенично упакованы, а упаковка должна быть недорогой и надежной. Простой факт заключается в том, что, несмотря на создание процессов переработки, просвещение общественности и расходы на сортировку, еще многое предстоит сделать, чтобы не допустить попадания пластика на свалки. Улучшение управления отходами и инфраструктуры переработки играют свою собственную важную роль в решении кризиса пластиковых отходов.

Другим не менее важным направлением является рассмотрение того, какие новые упаковочные решения могут быть возможны. Здесь принятие пластикоподобных альтернатив, которые легче перерабатывать и которые естественным образом разлагаются, может стать частью ответа.

Упаковка на основе целлюлозы соответствует предпочтениям потребителей

Если мы посмотрим на упаковку для пищевых продуктов, ее наиболее важными качествами являются защита продуктов от загрязнения и простота переработки. С точки зрения маркетинга и продаж, потребителям нравится упаковка, которая позволяет им видеть продукт внутри. Хлеб обычно упаковывают в очень тонкую пластиковую пленку, которую трудно перерабатывать, и, как правило, она загрязняет окружающую среду после своего жизненного цикла.

В последние годы предпочтения потребителей также сместились в сторону альтернативных вариантов упаковки на основе биоматериалов и устойчивых материалов. В 2024 году глобальный рынок устойчивой упаковки, включая устойчивые упаковочные решения из стекла, пластика, металла и бумаги, оценивается примерно в 292,71 млрд долларов США. Прогнозируется, что он значительно вырастет и достигнет рыночной стоимости в 423,56 млрд долларов США в 2029 году. Этот всплеск стоимости можно объяснить растущей осведомленностью и принятием устойчивых упаковочных решений во всем мире.

За последние два десятилетия между промышленностью и академическими исследованиями возникла растущая синергия в стремлении к устойчивым упаковочным решениям, включающим биоматериалы и биоразлагаемые материалы. Решения на основе целлюлозы, демонстрирующие многообещающие свойства барьера для кислорода и жира, набирают популярность в качестве барьерных материалов в упаковочных приложениях. Это приводит к увеличению спроса на целлюлозные материалы в упаковочных приложениях. Использование материалов на основе целлюлозы в пищевой упаковке является очень многообещающим и все еще имеет огромный неиспользованный потенциал.

Важно отметить, что пленки на основе целлюлозы для упаковки не являются чем-то новым. Фактически, целлофан произвел революцию в мире упаковки еще до появления пластика. В конце 1950-х годов пластик рассматривался как более дешевая альтернатива целлофану. Также существовали проблемы с экологией и здоровьем, связанные с процессом производства целлофана. Мало кто знал, что пластик, который в одночасье заменил целлофан, также будет иметь долгосрочные проблемы с экологией и здоровьем. Поскольку беспокойство по поводу окружающей среды усиливается из-за переполненных свалок, забитых пластиковыми изделиями со сроком службы, превышающим человеческие поколения, целлофан снова становится убедительной альтернативой из-за своей присущей ему биоразлагаемости.

При создании новых альтернатив пластику на основе целлюлозы важно помнить, что мы не создаем новую экологическую проблему за счет решения старой, как это произошло, когда мы перешли с целлофана на пластик. Поэтому альтернативы на основе целлюлозы должны быть по-настоящему устойчивыми с точки зрения материалов и процесса производства.

В настоящее время в Финляндии ведутся исследования, направленные на создание и масштабирование прозрачной пленки на основе целлюлозы для упаковки пищевых продуктов. Разработанная Техническим исследовательским центром Финляндии VTT, она биоразлагаема и может также быть помещена в переработку картона вместе с другой упаковкой на основе волокон.

Благодаря недавнему прогрессу в процессе производства регенерированных целлюлозных пленок, эти пленки могут стать настоящими проводниками устойчивой упаковки. Например, новая технология VTT для производства целлюлозной пленки преодолевает экологические проблемы, связанные с производством целлофана. Кроме того, сочетание этих материалов с бумагой упрощает многослойные упаковочные структуры и обеспечивает легкую переработку и, в лучшем случае, даже однокомпонентную упаковку.

Получив степень бакалавра по технологии целлюлозы и бумаги, я надеялся просто делать из целлюлозы более качественную бумагу для бумажной промышленности. Я не ожидал, что в итоге стану страстным любителем биоматериалов и многочисленных возможностей, которые они предоставляют для создания устойчивого образа жизни.

Мой исследовательский путь, сначала в качестве аспиранта, а затем как ученого в VTT, не только позволил мне погрузиться в науку о биоматериалах, но и дал мне возможность из первых рук понять, как и где эти виды материалов могут помочь нам решить сложную задачу по переработке отходов пищевой упаковки.

Винай Кумар — руководитель исследовательской группы и менеджер проекта по целлюлозным покрытиям и пленкам в Техническом исследовательском центре Финляндии VTT

Источник: https://wasteadvantagemag.com/guest-commentary-cellulose-a-new-hope-for-the-plastic-waste-challenge/