Biodegradabilní plasty z obnovitelných zdrojů a jejich vlastnosti

Na trhu se můžeme setkat s různými druhy bioplastů. Z celosvětové produkce plastů tvoří bioplasty méně než 1%. Jaké jsou možnosti jejich využití, když se stanou odpadem, je obsahem projektu Technologické agentury České republiky „Biodegradabilní plasty v procesech nakládání s odpady TA01020744.

Bioplasty jsou materiálem, který by měl mít stále širší využití v rámci obalového průmyslu. Biodegradabilní plasty nejsou vždy vyrobeny z obnovitelných zdrojů. I tradiční plasty vyrobené z ropy mohou být biodegradabilní. Biodegradabilita či složení plastu z obnovitelných zdrojů však nemusí automaticky znamenat, že jsou environmentálně výhodnější.

Biologická degradace bez nastavení definovaných podmínek pro rozklad daných materiálů (teplota, vlhkost, výskyt potřebných mikroorganizmů, doba působení) je velmi pomalá a může trvat několik let. Naopak některé bioplasty jsou z hlediska chování v životním prostředí totožné s "normálními" plasty.

Pro vývoj případné metodiky bylo prováděno ověřování rozpadu biodegradabilních plastů za reálných podmínek ve volné přírodě. Na základě všech provedených pokusů bylo zjištěno, že tento rozpad probíhá zásadně pomaleji (případně vůbec neprobíhá), než je deklarováno komerčními výrobci biodegradabilních plastů.

Co jsou bioplasty?

Laik by se domníval, že je to biologický plast. A nebyl by daleko od pravdy. Jako bioplast chápeme materiál vytvořený přírodními polymery. Ať už jde o uměle produkované mikroorganismy nebo polymery odvozené z rostlinných proteinů (celulóza, škrob). Takto vzniklé materiály zpravidla vykazují to, čemu říkáme biodegradibilita. Zjednodušeně řečeno tyto materiály lze biologicky vyrobit i likvidovat. Teoreticky jde tedy o přírodní produkt - takzvaně ekologický. Ohleduplný k životnímu prostředí. A tak dál a tak dál, myslíme si.

Čtěte také: Perspektivy bioplastů

Jenže domnívat se, že prostě jen tak odhodíme plastovou tašku na poli a ona se sama do měsíce rozloží, je velmi naivní. Jak již bylo řečeno, okolo bioplastů existuje celá řada nejasností a otázek. Jak systematicky zpracovat použité bioplasty tak, aby to bylo ekologicky i ekonomicky smysluplné, nevíme. Ale už víme, že produkce surovin na jejich výrobu ekologická není.

Vstupní suroviny pro výrobu bioplastů je nutné vypěstovat. Pole, na kterých je namísto jiných plodin pěstujeme, spotřebovávají vodu, energii, mohou být příčinou odlesňování půdy a její následné degradace. Tyto plodiny jsou vydatně hnojeny chemickými hnojivy a ošetřovány pesticidy. Výrazem BIOPLAST většinou označujeme plasty, které nejsou těmi nenáviděnými syntetickými materiály.

Ono totiž i mnoho tzv. bioplastů obsahuje něco ropy. BIODEGRADIBILNÍ PLASTY. Ano, ty jsou vyráběny z velké většiny z tzv. zemědělských produktů. OXODEDRADIBILNÍ PLASTY. Je třeba rozlišovat to, z čeho jsou takové plasty vyrobeny a to, jak se takové plasty likvidují. A v ideálním případě obojí nezaměňovat. Protože mezi těmito dvěma je dost zásadní rozdíl. Jak z hlediska výroby, tak i z hlediska likvidace.

Druhy bioplastů

Termín bioplast je poněkud zavádějící. Jako bioplasty označujeme širokou skupinu materiálů- zhruba 300 různých látek s rozdílnými vlastnostmi. Motivace k výrobě a vývoji bioplastů je dvojí. Jeden důvod je náhrada neobnovitelných zdrojů, jako je ropa, zdrojem obnovitelným, surovinou, která „vyrostla na poli“.

Například polyetylen, nebo polyetylentereftalát, může být nahrazen identickým materiálem s předponou „bio“. U těchto materiálů však předpona bio neznamená, že se v přírodě rozloží. Proto bychom neměli nabýt dojmu, že bioPET láhev můžeme odhodit do lesa a on si s ní poradí.

Čtěte také: Výzvy v nakládání s biodegradabilními plasty

Jejich každoroční produkce představuje zhruba 0.6 procent celkové plastové výroby. Zvýšení jejich produkce ale může konkurenčně ovlivnit pěstování plodin na polích.

Další druh jsou materiály- biopolymery- vzniklé přírodními procesy z obnovitelných zdrojů. Zde přichází do hry druhý důvod pro vývoj bioplastů- biologická rozložitelnost po ukončení jejich životnosti. Patří sem termoplastické škroby- polylaktidy nebo-li polymléčná kyselina.

Je důležité říct, že termín bioplast automaticky neznamená, že je rozložitelný. To jsme poznali u té první skupiny. Ani u druhé skupiny není záruka stoprocentní rozložitelnosti. Záleží na tvaru a velikosti výrobku a také samozřejmě na prostředí, ve kterém skončí. Vhodné podmínky pro biologickou rozložitelnost jsou splněny v průmyslových kompostárnách, které mimo jiné dosahují poměrně vysokých teplot. Naopak, když se takový výrobek bude nacházet tam, kde je málo živin pro degradující kmeny, např.

Jsou tu jistě kandidáti, kteří mohou pomoci. Je ještě jeden typ bioplastů- materiály, které jsou bio pouze na konci životního cyklu. Pocházejí z neobnovitelného zdroje ropného původu, ale jsou vyráběny tak, aby byly biodegradabilní. Jsou to materiály se zkratkou PBS, například polyetylen sukcinát, PVAP a podobně.

Měly by být rozložitelné biologicky, bakteriemi. Plasty se zkrácenou životností, někdy také mylně zařazované mezi bioplasty, jsou tzv. oxodegradabilní. To jsou konvenční plasty s aditivem, pro-oxidantem. Pod vlivem UV záření, zvýšených teplot a vlhkosti dochází k chemo-hydrolitickému rozkladu. Výrobci takových plastů deklarují, že malé fragmenty jsou už snadno degradovatelné přírodními procesy, ale to se nepotvrdilo. Naopak je prokázané, že jsou zdrojem tzv. mikroplastů.

Čtěte také: Historicky vypadající odpadkové koše

Ani bioplasty, které by měly být biodegradovatelné, například PBS, ne vždy splňují tvrzení výrobců. Když jsme například testovali fólii, která údajně byla stoprocentně kompostovatelná, za osm měsíců se nám v podmínkách polní půdy rozložila jen z cca. deseti procent.

Pro řešení plastové krize vidím naději pouze v některých bio/bioplastech. Například termoplastické škroby se dají vyrábět ze zemědělských odpadů. Kdyby se těchto plastů ale vyrábělo víc, suroviny z odpadů by byl nedostatek a výroba by konkurenčně ovlivňovala produkci zemědělských plodin. Podle odborníků je nejnadějnější polyhydroxy alkalát- biopolymer produkovaný bakteriemi. Jeho výroba je bio technologická, probíhá v kultivačním médiu. Bakterie zpracovávají odpadní produkty, např. použitý fritovací olej nebo zbytky po výrobě biopaliv první generace. Izraelští vědci dokonce ověřili krmení těchto bakterií lyzátem z mořských řas, s velice efektivní produkcí. Vzniklá biomasa se ale musí z kultivačního média odseparovat, odstředit.

Vlastnosti bioplastů

Pokud jsou plasty označeny jako biodegradabilní, vůbec to ještě neznamená, že jsou kompostovatelné. Bavíme se zde zejména o odnosných taškách, které jsou vyráběny ze směsi PE a organické hmoty, která zajišťuje degradaci plastu. Tašky se sice rozloží, ale nelze je kompostovat v domácím kompostu. A vlastně ani v průmyslových kompostárnách. Jsou možná vhodné jako obal pro odkládání skutečně kompostovatelných materiálů. Kompostovatelné biodegradabilní plasty jsou materiály, které splňují podmínky tzv. biodegradability. Tyto materiály jsou vyráběny ze zemědělských produktů - tedy plně obnovitelných přírodních zdrojů. A měly by být označeny patřičnými logy.

Ani jednu z těchto vlastností nelze spolehlivě plošně garantovat. prostě... Je třeba podotknout, že z hlediska ekonomického (dnes tedy toho nejzásadnějšího), jsou v současnosti tzv. bioplasty neefektivní. Svým způsobem nadčasové. Ačkoli jejich přínos může být v budoucnu převratný, v současné době nejsou v žádném případě schopny konkurence klasickým plastům. Hlavním důvodem je změna technologií. Náhrada dosavadních výrobních technologií by se vyšplhala do astronomických částek nehledě na to, že neexistuje dostupná technologie, která by byla schopna produkovat bioplasty v takovém množství, aby bylo možno uvažovat o jejich zavedení do oběhu na stejné úrovni, jako je to u klasických plastů.

Zásadní problém, který nyní odborníci řeší, se týká schopnosti degradace a rozkladu bioplastů v různých podmínkách. To znamená, že v každém prostředí se bude každý bioplast chovat tak trochu jinak. Doposud spolehlivě nevíme, jak bioplasty reagují na vyšší teploty či tlaky a zda se účinně rozkládají například v mořské vodě. To proto, že rozklad bioplastu, který zahájí původní bakterie, může mít různou rychlost v různých místech, a to díky fyzikálním podmínkám. Suma sumárum zkrátka chybí základní dlouhodobý laboratorní výzkum, který by dokázal z bioplastů učinit spolehlivý materiál vhodný ke komerčnímu použití.

V současné době vyráběné bioplasty se nedají označit za ideální. Uplatňují se pouze tam, kde je žádán plast s kratší životností. Tedy především v obalovém průmyslu. Jinde, prozatím, nenašly širší uplatnění.

Bioplasty jsou velkou skupinou materiálů, které by měly splňovat dvě zásadní vlastnosti. Mají být vyráběny z rostlinných nebo obnovitelných surovin a zároveň jsou biologicky odbouratelné (při kontaktu s přírodními vlivy se spontánně rozkládají). Je však třeba dodat, že ne všechny hmoty tyto podmínky skutečně plní. Existují totiž bioplasty rostlinného nebo obnovitelného původu, které na konci své životnosti nejsou biologicky rozložitelné.

Bioplasty se vyrábějí z polymerů stejně jako tradiční plasty a stejně jako ony mohou mít různé vlastnosti a zamýšlené použití. Používají se v širokém spektru odvětví. Celosvětově představují bioplasty pouze jedno procento celkové kapacity výroby plastů v objemu přes dva miliony tun ročně.

Kvůli vyšším cenám surovin a méně vyspělým dodavatelským řetězcům jsou bioplasty v současnosti o 20 až více než 100 % dražší než plasty na fosilní bázi, což přispívá k jejich pomalému rozšíření na globálním trhu s plasty.

Plasty pocházející z obnovitelných surovin, které se snadno rozloží a jsou kompostovatelné, představují v Evropě i na mezinárodní úrovni výrazně ekologičtější variantu než konvenční, fosilní a biologicky neodbouratelné plasty. Z agendy EU pro oběhové hospodářství víme, že prioritami pro snižování dopadů plastů na životní prostředí je na jedné straně snižování odpadu a spotřeby jednorázových výrobků a na druhé straně zvyšování recyklace plastů. Stejně tak je nutné eliminovat obsah plastů v nových produktech. Složení bioplastů, které se vyrábí z obnovitelných zdrojů, jako je cukrová třtina, obiloviny, olejniny (slunečnice, řepka atd.) nebo dřevo, má výhodu v tom, že během růstu rostlin dochází k pohlcování oxidu uhličitého z atmosféry. To je oproti tradičním plastům vyráběným z ropy jednoznačně výhoda.

Pokud ovšem pěstování rostlinných surovin, ze kterých se bioplasty vyrábí, není udržitelné, ekologická bilance bioplastu je pro životní prostředí negativní. Druhý význam předpony bio- přítomné ve slově bioplast odkazuje právě na jeho osud na konci životnosti, tedy na možnost biologického rozkladu. Co si pod biologicky rozložitelným plastem představit? Zatímco konvenční plasty se na konci svého životního cyklu nerozloží, plasty označené jako „biologicky rozložitelné“ jsou navrženy tak, aby se po ukončení životnosti rozložily přeměnou všech svých organických složek (organické polymery a přísady) především na: oxid uhličitý, novou mikrobiální biomasu, minerální soli nebo metan. Aby byla biodegradace účinná a úplná, jsou v kompostárně potřeba přiměřené podmínky (teplota, vlhkost, přítomnost kyslíku, mechanické působení atd.) a dostatek času. Certifikace kompostovatelnosti zaručují, že kompostovatelný produkt se v kompostárnách zcela rozloží během maximální doby 180 dnů (6 měsíců).

Envira vs "klasické" plasty

Materiály Envira mají oproti klasickým plastům řadu výhod. Tyto výhody se týkají jednak vstupních surovin a jedinečných vlastností těchto materiálů, ale především jejich nulové zátěže pro životní prostředí. Na rozdíl od běžných plastů, které jsou vyráběny z látek získávaných z neobnovitelných zdrojů, jako je ropa nebo zemní plyn, jsou kompostovatelné materiály vyráběny pouze ze surovin získávaných ze zdrojů plně obnovitelných (např. kukuřice, brambory, sója).

Další významnou výhodou kompostovatelných materiálů jsou jejich vlastnosti. Mají lepší vzhled i mechanické vlastnosti než polyetylenové materiály. Kompostovatelné materiály jsou také velice příjemné na dotek. Fólie Envira jsou také výborné při třídění bioodpodu. Díky své paropropustnosti dochází totiž k postupnému vysoušení bioodpadu a tím pádem snížení jeho hnití a nepříjmeného zápachu. Kompostovatelné materiály jsou také vhodné pro uchovávání potravin (např. pečiva). Na potravinách uzavřených v klasických fóliích se již po několika hodinách vyskytují spóry plísní, což se u prodyšných kompostovatelných materiálů neděje.

Asi nejpodstatnější předností kompostovatelných a rozložitelných obalů Envira je nulová zátěž pro životní prostředí po skončení své životnosti. Tyto ekologicky rozložitelné obaly na rozdíl od běžných plastů nekontaminují přírodu nebezpečnými látkami, ale navracejí do půdy důležité živiny (Fólie Envira jsou zkonzumovány bakteriemi a rozkládají se tak na biomasu, vodu a CO2).

V současnosti je na trhu celá řada plastů s přívlastkem „Bio“, "biodegradabilní", rozložitelné apod. (např. oxoplasty). Většina z nich však představuje pro životní prostředí prakticky stejnou zátěž jako „klasické“ plasty, a to i přesto, že se časem rozloží na mikroskopické části. Jde o to, že tyto plasty jsou vyrobeny z polyetylenu, ale jejich molekulární struktura obsahuje křehké vazby, které jsou vytvořeny speciální přísadou. Tyto křehké vazby se pak časem a vlivem UV záření rozpadnou a fólie se rozloží, nicméně dál zatěžují přírodu v podobě mikroplastů. Proto je důležité rozlišovat mezi různými druhy rozložitelných fólií a obalů.

Vliv na recyklaci a odpadové hospodářství

Když se zvýší podíl bioplastů na trhu, zvýší se i jejich obsah ve žlutých kontejnerech, protože běžný spotřebitel ani zaměstnanec recyklační linky je na první pohled nerozliší od tradičních plastů. Pokud spotřebitel hodí produkt z bioplastu do hnědé nádoby, dnes o tento odpad majitelé kompostáren a bio plynových stanic nestojí, neboť ani v jejich zařízeních nejsou vždy stoprocentně degradovatelné. Mohou způsobit víc škody než užitku. Nejprve potřebujeme nějaké pravidlo pro certifikaci spolehlivou autoritou, že jsou to materiály rozložitelné i mimo průmyslové kompostárny. Také musí být jednoznačně rozlišitelné, např.

V rámci pokusů realizovaných v projektu bylo zjištěno, že se biodegradabilní plasty nerozpadají v běžně vyráběných kompostech připravených technologií fermentace v pásových hromadách, resp. rozkládají se s obtížemi a za dobu významně přesahující dobu rozpadu deklarovanou výrobci plastů. Rozpadají se jen plasty vyráběné na bázi PLA, ev. Škrobu. Nepotvrdila se tedy hypotéza univerzálního rozkladu biodegradabilních plastů resp. Aerobní kompostování biodegradabilních plastů na bázi polymléčné kyseliny a škrobu vyžaduje složení kompostovacího substrátu z lehce rozložitelné biomasy, s větším obsahem vody a dodržení potřebných podmínek, tj. dostatečné teploty, vlhkosti, pH a aktivní aerace a s podílem (přidaného) degradabilního plastu maximálně 15 % hmotn. a aby byly tyto podmínky možné do jisté míry ovlivňovat a upravovat v procesu fermentace. Navození podmínek pro rozklad biodegradabilních plastů je možné pouze v řízených bioreaktorech.

Díky nepotvrzení hypotézy o rozpadu biodegradabilních plastů v běžně vyráběných kompostech, připravených technologií fermentace v pásových hromadách, za dobu deklarovanou výrobcem, není možné počítat s výrobou kompostů s obsahem biodegradabilních plastů v masovém měřítku. Při posuzování vlivu kompostů na rostliny se při aplikaci experimentálně vyrobených kompostů s přidaným plastem na bázi PLA neprokázal žádný významně pozitivní, ani negativní vliv na růst zemědělských plodin.

Kromě kompostování, které bylo ověřeno praktickými dlouhodobými pokusy v jiných částech projektu, byla vyhodnocena také možnost recyklace biodegradabilních plastů u zpracovatelů regranulátů a druhotných surovin z plastových odpadů. Do hodnocení byly promítnuty také zkušenosti z praktické zkoušky anaerobního rozkladu v komerční bioplynové stanici, které zpracovává různé druhy bioodpadů.

V případě kontaminace vyrobených druhotných surovin z plastových odpadů biodegradabilními plasty by mohlo dojít k výraznému snížení poptávky ze strany odběratelů druhotných surovin a také k negativnímu ovlivnění ceny druhotných surovin vyrobených z plastů, jež mohou být kontaminovány biodegradabilními plasty. Budou-li biodegradabilní plasty sbírány v rámci odděleného sběru bioodpadů, hrozí velké riziko, že se do sběru dostanou také bioplasty, jenž nejsou kompostovatelné. Tato skutečnost by mohla negativně ovlivnit proces kompostování a odbyt vyrobeného kompostu.

Společný sběr a následné zpracování bioodpadu a biodegradabilních výrobků vyrobených primárně na bázi papíru a biodegradabilní plastové vrstvy, se v procesu jak kompostování, tak i bioplynové stanice ukázalo jako plně funkční. Ponechání biodegradabilních plastů ve směsném komunálním odpadu znamená jejich směřování na zařízení pro energetické využití odpadů nebo skládky. V rámci těchto způsobů nakládání s odpady nemají biodegradabilní plasty žádné potenciální riziko pro odpadové hospodářství.

Pokud by se společně s plastovými odpady sbíraly také biodegradabilní plasty s rozdílnými vlastnostmi od konvenčních plastů, vzrostly by náklady na celkové dotřídění plastů. V rámci předběžné opatrnosti by na dotřiďovacích linkách byla část konvenčních plastů, které by vypadaly podobně jako biodegradabilní plasty, ponechána ve výmětu a to s ohledem na riziko kontaminace vyráběné druhotné suroviny. V extrémním případě se jedná o ohrožení recyklačního průmyslu plastů a celkovou ztrátu v řádu stovek milionů Kč přímo v recyklačním průmyslu a další negativní finanční dopady v odvětvích odebírajících výrobky s obsahem recyklátu.

V případě, kdy budou spolu s bioodpadem sbírány biodegradabilní plasty, které je obtížné kompostovat, či bioplasty, které biologicky nedegradují, event. i konvenční plasty, vzniknou v lepším případě vícenáklady na následné dočištění kompostu a odstranění nerozpadlých bioplastů a plastů jako výmětu. Obdobná situace bude v případě využití bioodpadu v bioplynové stanici, pouze s jedním významným rozdílem, a to, že by se musely sbírat pouze biodegradabilní plasty, které se rozpadají v anaerobním prostředí, nikoliv aerobním jako v kompostárnách.

Biodegradabilita neřeší problém odhazování takovéhoto odpadu na veřejných prostranstvích či v přírodě. Biologická degradace bez nastavení definovaných podmínek pro rozklad daných materiálů (teplota, vlhkost, výskyt potřebných mikroorganizmů, doba působení) je u velké většiny biodegradabilních plastů velmi pomalá a může trvat několik let. Velká škála řešení s vazbou na koncové zpracování (kompostárna, bioplynová stanice, recyklace, ….) by vyžadovala hlubokou informovanost o tom, co je možné kam odkládat, jak s kterým druhem plastu nakládat.

Závěr

Výzkum zatím není dostatečně rozsáhlý a nevíme, jaké následky pro životní prostředí mají částice, které po rozložení zbydou. Bez ohledu na to, jestli se bioplasty na trhu prosadí nebo ne, musíme okamžitě snížit produkci a spotřebu jednorázových obalů. Jsou cesty, jak takovou změnu podpořit, například zpoplatnění jednotlivých mikrotenových sáčků, stejně jako u odnosných tašek ze supermarketů. Spotřebitel má vždy volbu si přinést svůj vlastní obal nebo připlatit za jednorázový obalový materiál. Tím by se mělo jednoznačně začít.

V této chvíli je rozumné používání těchto plastů pro specifické účely se zohledněním ekologických dopadů celého životního cyklu výrobku. Recyklaci ale nelze opakovat donekonečna, což biodegradaci - u „bio-based“ plastů - otevírá v dlouhodobém horizontu šance.

Nějaké zákony o obalech i odpadech již existují. Jejich vymahatelnost je ale téměř nulová. Obaly musí plnit více funkcí, než jen ochranou a výrobce vždy může odůvodnit, proč obal musí být nadměrný. Větší naději vidím v práci s veřejností. Každý musí začít u sebe. Už do školních osnov bychom měli zařadit výchovu o tom, jak neplýtvat, zodpovědně nakládat s obaly apod.

Podle Vás tedy bioplasty nabízí jisté příležitosti, ale nejsou plošným řešením. Nemůžeme zkrátka nahradit syntetické plasty snadno rozložitelnými bio/bio plasty.

Varovala bych před unáhleným řešením, i když času není nazbyt, plastová krize opravdu kulminuje.

Nejsem ekonom, ale myslím, že to není vhodné řešení. Zaplatil by to daňový poplatník a tento způsob zvýhodnění bioplastů není výchovný. Vedl by totiž k nižší ceně a k pocitu, že není třeba šetřit a nějak se omezovat.

tags: #biodegradabilní #plasty #z #obnovitelných #zdrojů #vlastnosti

Oblíbené příspěvky:

• Těžba Bitcoinu a životní prostředí
• Podmínky pro kotle v ČR
• Právní aspekty rvačky
• Rakouská ekologická plaketa
• Využití truhlářského odpadu k vytápění