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포장재는 일상생활, 특히 식품 보존, 취급, 운송 및 보관에서 중요한 역할을 합니다. 전통적인 석유 기반 폴리머는 전체 폴리머 사용량의 26%를 차지하며 플라스틱 포장 산업을 지배하고 있으며 1964년 이후 상당한 생산량 증가를 경험했습니다. 플라스틱 포장은 기능성에도 불구하고 온실 가스 배출 및 부적절한 폐기로 인한 오염으로 인해 환경 문제를 야기합니다.

환경 문제를 해결하기 위해 업계에서는 재생 불가능한 자원에 대한 의존도를 줄이고 CO2 배출을 낮추는 것을 목표로 바이오 기반 플라스틱과 같은 재생 가능 및 생분해성 대안을 모색하고 있습니다. 소비자들이 재활용이 가능하고 친환경적인 소재를 선호함에 따라 친환경 식품 포장에 대한 수요는 더욱 커질 것으로 예상됩니다. 그러나 기존 플라스틱과 비교하여 바이오 기반 플라스틱의 장점에 대해서는 여전히 불확실성이 남아 있습니다.

EU 위원회는 2025년까지 플라스틱 포장의 55% 재순환을 목표로 하고 있으며 순환 경제 접근 방식에 맞춰 2030년까지 모든 플라스틱을 재활용 또는 재사용할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있습니다. 식품 포장의 지속 가능성 평가에서는 온실가스 배출 제로, 재활용 가능성 또는 재사용성, 매립 폐기물 제로, 물 사용 감소, 재생 에너지 사용, 대기 오염 없음, 인체 건강에 대한 해로움 없음과 같은 요소를 고려해야 합니다. 대체 포장의 발전에도 불구하고 식품을 효과적으로 보존하고 전달하는 동시에 모든 지속 가능성 기준을 충족하는 완벽한 솔루션은 없습니다.

식품 포장의 지속 가능성

식품 포장의 지속 가능성에는 미래 세대의 능력을 손상시키지 않으면서 현재의 요구 사항을 충족시키는 것이 포함되며, 특히 환경 측면에 중점을 둡니다. 식량 생산은 환경에 큰 영향을 미치며 전 세계 온실가스 배출량의 29%를 차지합니다. 식품 포장의 환경 영향과 지속 가능성을 평가하려면 포장과 식품 모두를 제품 포장 조합으로 고려해야 합니다. 전과정 평가(LCA)는 자재 소싱, 생산, 포장, 유통, 수명 종료 등의 요소를 고려하여 전과정에 걸쳐 제품 포장 조합이 환경에 미치는 영향을 평가하는 데 사용되는 방법입니다. ISO 14040 및 유럽 위원회의 ILCD 핸드북과 같은 다양한 모델과 지침을 LCA 수행에 사용할 수 있습니다. 평가에서는 관련 영향, 환경에 가장 큰 영향을 미치는 프로세스를 식별하고 시스템/제품 개선을 위한 지침을 제공해야 합니다. 잠재적인 식품 손실로 인해 식품-포장 조합의 전반적인 환경 영향을 증가시킬 수 있는 포장을 권장하지 않으려면 식품 수명 주기에 대한 포장의 간접적인 환경 영향, 특히 음식물 쓰레기 발생에 대한 영향을 포함하는 것이 중요합니다.

플라스틱 포장 생산

전과정평가(LCA) 연구에 따르면 바이오 기반 PLA(폴리락트산) 플라스틱은 일반적으로 석유 기반 플라스틱에 비해 기후 보호 및 화석 자원 보존 측면에서 이점을 제공하는 것으로 나타났습니다. 44개 바이오 기반 소재 사례에 대한 메타 분석에서는 기후 변화 범주에서 환경 영향이 더 낮은 것으로 나타났습니다. 그러나 바이오 기반 플라스틱 생산을 위한 공급원료의 선택은 매우 중요합니다. 옥수수나 전분과 같은 1세대 바이오매스를 사용하는 것은 인간이 소비하는 작물과 경쟁할 수 있는 반면, 폐기물 공급원료(2세대)는 LCA에서 보다 환경 친화적인 것으로 간주됩니다.

기후 변화 외에도 바이오 기반 소재가 환경에 미치는 영향에는 천연 자원 고갈, 산성화, 광화학적 오존 생성, 부영양화, 인간 독성 및 수생 독성이 포함됩니다. 평가 결과, 바이오 기반 물질은 산성화 및 광화학적 오존 형성의 가변성과 함께 부영양화 및 성층권 오존 고갈과 같은 범주에 더 큰 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다.

바이오 기반 PE와 석유 기반 PE를 비교하면 다양한 환경 영향이 드러납니다. 바이오 기반 PE는 기후 변화, 여름 스모그, 화석 자원 소비에 더 낮은 영향을 보이지만 산성화 가능성, 부영양화, 인간 독성, 물 소비, 총 1차 에너지 수요, 토지 이용.

수명이 다한 플라스틱의 퇴비화는 환경적으로 매력적인 옵션으로 여겨지지만 모든 바이오 기반 플라스틱이 생분해되는 것은 아닙니다. 전분 혼합 폴리머 및 PLA와 같은 일부 생분해성 플라스틱이 존재하지만 이러한 분해로 인해 매립지에서 상당한 온실 가스가 배출될 수 있습니다. 많은 플라스틱이 통제된 산업용 퇴비화를 필요로 하기 때문에 특정 유형의 플라스틱이 분해될 수 있는 조건과 기간을 지정하는 것이 중요합니다.

플라스틱 재활용

재활용은 일반적으로 새로운 재료의 생산에 비해 수명 주기에 미치는 영향이 낮기 때문에 환경 지속 가능성에 중요한 것으로 간주됩니다. 그러나 플라스틱의 14%만이 수집 및 재활용되며, 대부분의 재활용 플라스틱은 가치가 낮은 용도로 다운사이클되어 또 다른 재활용 단계에 진입하는 능력이 제한됩니다.

EU에서 플라스틱 폐기물 재활용 가능성은 종이, 유리, 금속과 같은 다른 재료에 비해 재사용 및 재활용률이 낮기 때문에 아직 활용되지 않은 상태로 남아 있습니다. 제품 사용 중 재료 손실, 부적절한 수집 및 처리 중 성능 저하(다운사이클링), 재고 축적, 제품 설계 방해, 부적절한 폐기물 인프라, 오염 및 경제적 요인을 비롯한 다양한 요인이 이러한 상황에 영향을 미칩니다.

분류, 분쇄, 세척 및 압출을 포함하는 기계적 재활용은 포장 플라스틱을 재활용하는 가장 일반적인 방법입니다. 그러나 분리할 수 없는 폴리머를 포함하는 다층 식품 포장 시스템에서는 문제가 발생하며 기계적 재활용에 적합하지 않은 재료에 대한 대안으로 화학적 재활용 기술이 제안되었습니다.

바이오 기반 포장재는 새로운 폴리머를 도입하면서도 순환 경제로의 전환을 지원하기 위해 재활용성을 향상시키는 디자인이 여전히 필요합니다. PLA와 같은 퇴비화 가능 플라스틱은 PET와 구별하기 어렵고 효과적으로 분류되지 않으면 PET 재활용품을 오염시킬 수 있기 때문에 재활용 기반 시설에서 문제에 직면해 있습니다.

재활용 플라스틱의 오염물질이 포장 식품으로 유입되면서 인체 건강에 위험이 발생할 수 있습니다. 잠재적인 오염 물질에는 승인되지 않은 단량체 및 첨가물, 오용으로 인한 오염 물질, 비식품 소비재, 기타 포장재의 화학 물질, 재활용 과정에서 첨가된 물질 등이 포함됩니다. 재활용 과정에서는 유럽 식품 안전청(EFSA)이 사례별로 수행하는 안전성 평가를 통해 EU 규정에 따라 안전한 오염 수준을 보장해야 합니다. 다양한 플라스틱을 재활용하기 위한 구체적인 기준이 확립되어 있지만, 특히 PE 및 PP와 같은 폴리머의 경우 더 나은 안전성 평가를 위해서는 더 많은 데이터가 필요합니다.

지속 가능한 식품 포장에 대한 논의는 식품 산업에서 지속 가능성의 중요성이 커지고 있음을 강조합니다. 주요 고려 사항에는 안전하고 환경 친화적이며 비용 효율적이며 재생 가능 에너지를 사용하여 생산되는 재료를 생산하는 것이 포함됩니다. 현재 석유 기반 플라스틱은 우수한 특성으로 인해 식품 포장을 지배하고 있지만, 화석 자원 부족과 CO2 배출을 포함한 환경 영향에 대한 우려로 인해 바이오 기반 플라스틱에 대한 관심이 촉발되었습니다.

bio-PET, bio-PP, bio-PE, PLA, PHA와 같은 바이오 기반 소재는 석유 기반 플라스틱의 대안을 제시합니다. 다당류 및 단백질과 같은 천연 생체고분자는 풍부함, 저렴한 비용 및 생분해성 측면에서 연구되고 있습니다. 그러나 친수성 및 불충분한 장벽 특성과 같은 문제가 존재합니다. 바이오 기반 공급원료의 생산 효율성을 개선하는 것은 지속 가능성을 높이는 데 중요합니다.

공급원료의 선택은 매우 중요합니다. 식량 생산과의 충돌을 피하기 위해 농업 폐기물에서 추출한 2세대 공급원료를 사용하는 것이 바람직합니다. 재활용은 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 필수적인 것으로 간주되며 기계적 재활용이 선호되는 방법입니다. 다층 식품 포장 시스템에서는 바이오 기반 재료의 재활용 가능성에 영향을 미치는 문제가 발생합니다.

생분해성 또는 퇴비화 가능한 플라스틱은 매립 처리가 온실가스 배출에 영향을 미치기 때문에 만병통치약이 아닙니다. 산업용 퇴비화는 환경에 가장 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 수명 주기 평가에서 수명 종료 고려 사항에 중점을 두는 것은 생분해성보다는 재활용성이 우선 순위가 되어야 함을 의미합니다. 재활용성과 순환성을 고려한 포장 디자인은 장기적인 지속 가능성을 위해 매우 중요합니다.

바이오 기반이든 석유 기반이든 혁신적인 플라스틱 포장재는 지속 가능성을 위한 주요 매개변수를 우선시해야 합니다.

• 최적의 장벽: 재료는 식품 유통 기한을 연장하고 식품 손실을 최소화하기 위해 가능한 최상의 장벽을 가져야 합니다.

   

• 재활용성: 포장은 기계적 재활용을 위해 설계되어야 하며, 재활용 중에 기능적 특성과 화학적 안전성을 유지하는 단일 플라스틱 소재를 선호합니다.

   

• 효율적인 바이오 기반 생산: 바이오 기반 재료는 식품 생산과의 충돌을 피하기 위해 2세대 공급원료로부터 효율적으로 생산되어야 합니다.

   

• 우려되는 화학 물질: 유해 화학 물질을 피하면 폐기물 관리 비용을 낮추는 동시에 환경 및 인간 건강에 미치는 영향을 모두 줄일 수 있습니다.

  바이오 기반 플라스틱 포장재는 기존 소재에 비해 기후에 미치는 영향이 적은 것으로 알려져 있습니다. 그러나 포괄적인 수명주기 평가(LCA)에서는 바이오 기반 재료가 환경에 미치는 다양한 영향을 고려해야 합니다. 포장/식품 시스템의 전반적인 기후 및 환경 영향은 사려 깊은 설계를 통해 환경 부담을 최소화한다는 목표를 가지고 전체 수명 주기에 걸쳐 평가되어야 합니다.

  지속 가능한 식품 포장을 설계하는 것은 수많은 매개변수를 고려해야 하는 복잡한 작업입니다. LCA는 환경 영향을 정량화하고 비교하는 귀중한 도구 역할을 하며 식품 포장의 지속 가능성을 향상시키기 위한 의사 결정을 위한 정보에 입각한 전체적인 기반을 제공합니다.

  참고자료:

  Ana C. Mendes, Gitte Alsing Pedersen, 지속 가능한 식품 포장에 대한 관점: – 바이오 기반 플라스틱은 솔루션입니다, 식품 과학 및 기술 동향, 112권, 2021, 페이지 839-846, ISSN 0924-2244, https:// doi.org/10.1016/j.tifs.2021.03.049.