Блог

Упаковочные материалы играют решающую роль в повседневной жизни, особенно при сохранении, транспортировке и хранении продуктов питания. Традиционные полимеры на основе нефти доминируют в индустрии пластиковой упаковки, составляя 26% от общего объема использования полимеров, и с 1964 года их производство существенно выросло. Несмотря на свою функциональность, пластиковая упаковка вызывает экологические проблемы из-за выбросов парниковых газов и загрязнения в результате неправильной утилизации.

Для решения экологических проблем отрасль изучает возобновляемые и биоразлагаемые альтернативы, такие как пластики на биологической основе, с целью уменьшить зависимость от невозобновляемых ресурсов и снизить выбросы CO2. Ожидается, что спрос на экологически чистую упаковку для пищевых продуктов будет расти, поскольку потребители отдают предпочтение перерабатываемым и экологически чистым материалам. Однако сохраняется неопределенность относительно преимуществ биопластиков по сравнению с традиционными.

Комиссия ЕС нацелена на рециркуляцию 55% пластиковой упаковки к 2025 году и стремится к тому, чтобы весь пластик стал пригодным для вторичной переработки или повторного использования к 2030 году, что соответствует подходу экономики замкнутого цикла. При оценке устойчивости упаковки пищевых продуктов следует учитывать такие факторы, как нулевые выбросы парниковых газов, возможность вторичной переработки или повторного использования, отсутствие отходов на свалках, сокращение использования воды, использование возобновляемых источников энергии, отсутствие загрязнения воздуха и отсутствие вреда для здоровья человека. Несмотря на прогресс в области альтернативной упаковки, не существует идеального решения, которое отвечало бы всем критериям устойчивого развития и при этом эффективно сохраняло бы и доставляло продукты питания.

Экологичность упаковки пищевых продуктов

Устойчивость упаковки пищевых продуктов предполагает удовлетворение нынешних потребностей без ущерба для способности будущих поколений делать то же самое, уделяя особое внимание экологическим аспектам. Производство продуктов питания вносит значительный вклад в воздействие на окружающую среду: на него приходится 29% мировых выбросов парниковых газов. Для оценки воздействия упаковки пищевых продуктов на окружающую среду и ее устойчивости необходимо рассматривать как упаковку, так и продукты питания как комбинацию продукта и упаковки. Оценка жизненного цикла (LCA) — это метод, используемый для оценки воздействия комбинации продукта и упаковки на окружающую среду на протяжении всего ее жизненного цикла с учетом таких факторов, как поиск материалов, производство, упаковка, распространение и окончание срока службы. Для проведения LCA доступны различные модели и рекомендации, такие как ISO 14040 и Справочник ILCD Европейской комиссии. Оценка должна выявить соответствующие воздействия, процессы, оказывающие наибольшее воздействие на окружающую среду, и предоставить рекомендации по улучшению системы/продукта. Крайне важно учитывать косвенное воздействие упаковки на окружающую среду на жизненный цикл пищевого продукта, особенно ее влияние на образование пищевых отходов, чтобы избежать рекомендации упаковки, которая может увеличить общее воздействие на окружающую среду комбинации продуктов питания и упаковки из-за потенциальных потерь пищевых продуктов.

Производство пластиковой упаковки

Исследования оценки жизненного цикла (LCA) показывают, что пластики PLA (полимолочная кислота) на биологической основе обычно обеспечивают преимущества в защите климата и сохранении ископаемых ресурсов по сравнению с пластиками на основе нефти. Мета-анализ 44 случаев использования биологических материалов выявил меньшее воздействие на окружающую среду в категории изменения климата. Однако выбор сырья для производства биопластиков имеет решающее значение; использование биомассы первого поколения, такой как кукуруза или крахмал, может конкурировать с сельскохозяйственными культурами в потреблении человеком, в то время как сырьевые отходы (второе поколение) считаются более экологически чистыми в LCA.

Помимо изменения климата, воздействие биоматериалов на окружающую среду включает истощение природных ресурсов, подкисление, фотохимическое образование озона, эвтрофикацию, токсичность для человека и водную токсичность. Оценка показывает, что материалы биологического происхождения могут оказывать более сильное воздействие в таких категориях, как эвтрофикация и истощение стратосферного озона, с изменчивостью подкисления и фотохимического образования озона.

Сравнение ПЭ на биологической основе с ПЭ на основе нефти показывает различное воздействие на окружающую среду: ПЭ на биологической основе демонстрирует меньшее воздействие на изменение климата, летний смог и потребление ископаемых ресурсов, но более высокое воздействие на потенциальное подкисление, эвтрофикацию, токсичность для человека, потребление воды, общий спрос на первичную энергию и землепользование.

Что касается окончания срока службы, компостирование пластика рассматривается как экологически привлекательный вариант, но не все пластики на биологической основе являются биоразлагаемыми. Хотя существуют некоторые биоразлагаемые пластики, такие как полимеры из смеси крахмала и PLA, их разложение может привести к значительным выбросам парниковых газов на свалках. Крайне важно указать условия и сроки, при которых тот или иной тип пластика может разлагаться, поскольку многие из них требуют контролируемого промышленного компостирования. 

Переработка пластмасс

Переработка считается решающей для экологической устойчивости, поскольку она обычно предполагает меньшее воздействие на жизненный цикл по сравнению с производством первичных материалов. Однако только 14% пластика собирается и перерабатывается, а большая часть переработанного пластика перерабатывается в менее ценные приложения, что ограничивает его возможность пройти следующий этап переработки.

Потенциал переработки пластиковых отходов в ЕС остается в значительной степени неиспользованным, с низкими показателями повторного использования и переработки по сравнению с другими материалами, такими как бумага, стекло или металлы. Этой ситуации способствуют различные факторы, в том числе материальные потери во время использования продукта, неправильный сбор и деградация во время переработки (переработка), накопление запасов, препятствия при проектировании продукта, неадекватная инфраструктура для отходов, загрязнение и экономические факторы.

Механическая переработка, включающая сортировку, измельчение, промывку и экструзию, является наиболее распространенным методом переработки упаковочного пластика. Однако проблемы возникают с многослойными системами упаковки пищевых продуктов, содержащими неразделимые полимеры, и технологии химической переработки предлагаются в качестве альтернативы материалам, непригодным для механической переработки.

Упаковочные материалы на биологической основе, несмотря на внедрение новых полимеров, по-прежнему требуют разработки, обеспечивающей улучшенную переработку, чтобы поддержать переход к экономике замкнутого цикла. Компостируемые пластмассы, такие как PLA, сталкиваются с проблемами в инфраструктуре переработки, поскольку их трудно отличить от ПЭТ, и они могут загрязнять вторсырье ПЭТ, если их не сортировать эффективно.

Риски для здоровья человека могут возникнуть из-за попадания загрязняющих веществ из переработанного пластика в упакованные продукты питания. К потенциальным загрязнителям относятся неразрешенные мономеры и добавки, загрязняющие вещества, возникшие в результате неправильного использования, непищевые потребительские товары, химикаты из других упаковочных материалов, а также вещества, добавляемые в процессе переработки. Процесс переработки должен обеспечивать безопасный уровень загрязнения в соответствии с правилами ЕС, при этом оценка безопасности проводится Европейским агентством по безопасности пищевых продуктов (EFSA) в каждом конкретном случае. Установлены конкретные критерии переработки различных пластиков, но для лучшей оценки безопасности необходимо больше данных, особенно для таких полимеров, как полиэтилен и полипропилен.

Дискуссия об устойчивой упаковке пищевых продуктов подчеркивает растущую важность устойчивости в пищевой промышленности. Ключевые соображения включают производство материалов, которые являются безопасными, экологически чистыми, экономически эффективными и производятся с использованием возобновляемых источников энергии. Хотя пластики на основе нефти в настоящее время доминируют в упаковке пищевых продуктов из-за их превосходных свойств, опасения по поводу нехватки ископаемых ресурсов и воздействия на окружающую среду, включая выбросы CO2, вызвали интерес к пластикам на биологической основе.

Материалы на биологической основе, такие как био-ПЭТ, био-ПП, био-ПЭ, PLA и PHA, предлагают альтернативу пластикам на основе нефти. Природные биополимеры, такие как полисахариды и белки, исследуются из-за их распространенности, низкой стоимости и биоразлагаемости. Однако существуют такие проблемы, как гидрофильность и недостаточные барьерные свойства. Повышение эффективности производства биологического сырья имеет решающее значение для повышения устойчивости.

Выбор сырья имеет решающее значение; сырье второго поколения из сельскохозяйственных отходов предпочтительнее, чтобы избежать конфликтов с производством продуктов питания. Переработка считается важной для снижения воздействия на окружающую среду, причем предпочтительным методом является механическая переработка. Проблемы возникают с многослойными системами упаковки пищевых продуктов, что влияет на возможность вторичной переработки материалов на биологической основе.

Биоразлагаемый или компостируемый пластик не является панацеей, поскольку вывоз на свалки способствует выбросам парниковых газов. Промышленное компостирование может оказывать наибольшее воздействие на окружающую среду. Акцент на соображениях окончания срока службы при оценке жизненного цикла предполагает, что приоритетом должна быть возможность вторичной переработки, а не биоразлагаемость. Разработка упаковки, пригодной для вторичной переработки и циркуляционного использования, имеет решающее значение для долгосрочной устойчивости.

Инновационные пластиковые упаковочные материалы, будь то на биологической или нефтяной основе, должны уделять приоритетное внимание ключевым параметрам устойчивости:

• Оптимальные барьеры: материалы должны иметь наилучшие барьеры для увеличения срока хранения пищевых продуктов и минимизации потерь пищевых продуктов.

   

• Пригодность к вторичной переработке: упаковка должна быть предназначена для механической переработки, с предпочтением монопластмассовых материалов, которые сохраняют функциональные свойства и химическую безопасность во время переработки.

   

• Эффективное производство на биологической основе. Материалы на биологической основе должны эффективно производиться из сырья второго поколения, чтобы избежать конфликтов с производством продуктов питания.

   

• Вызывающие обеспокоенность химические вещества: отказ от использования вредных химикатов снижает воздействие как на окружающую среду, так и на здоровье человека, а также снижает затраты на утилизацию отходов.

  Пластиковые упаковочные материалы на биологической основе признаны за их меньшее воздействие на климат по сравнению с традиционными материалами. Однако комплексные оценки жизненного цикла (LCA) должны учитывать различные воздействия материалов биологического происхождения на окружающую среду. Общее воздействие упаковочных/пищевых систем на климат и окружающую среду следует оценивать на протяжении всего их жизненного цикла с целью минимизировать нагрузку на окружающую среду посредством продуманного проектирования.

  Разработка экологически чистой упаковки для пищевых продуктов — сложная задача, требующая учета множества параметров. ОЖЦ служат ценными инструментами для количественной оценки и сравнения воздействия на окружающую среду, обеспечивая информированную и целостную основу для принятия решений по повышению устойчивости упаковки пищевых продуктов.

  Использованная литература:

  Ана К. Мендес, Гитте Алсинг Педерсен, Перспективы устойчивой упаковки пищевых продуктов: являются ли пластмассы на биологической основе решением, Тенденции в пищевой науке и технологиях, том 112, 2021 г., страницы 839–846, ISSN 0924–2244, https:// doi.org/10.1016/j.tifs.2021.03.049.