Биоразградлива амбалажа

Биополимерите се макромолекуларни соединенија, со молекуларни маси од неколку илјади до неколку стотици илјади, кои се наоѓаат во природата како делови од растителни или животински ткива.
За ваквите материјали се вели дека потекнуваат од обновливи извори.

Тие се многу различни и сложени соединенија и можат да се класифицираат во неколку групи:

• Полисахариди
• Лигнин или полимерни материјали засновани на кониферил алкохол
• Протеини (протеини) или природни полиамиди
• Природна гума
• Природни смоли

Полимери извлечени /изолирани директно од биомаса

Оваа категорија на биополимери е најзастапена на пазарот. Полимерите од оваа категорија се добиени од растенија, морски и домашни животни.
Пример:

• полисахариди,
• целулоза,
• скроб и хитин,
• протеини од сурутка,
• казеин,
• колаген,
• соја протеини,
• миофибриларни протеини на мускулатура на животните, итн.

Биополимери во производство на амбалажа

Со зголемувањето на бројот на луѓе на земјата, се појавуваат сè поголем број материјали за пакување, а акумулацијата на отпадот од пакување се повеќе се зголемува. Поради растечкиот проблем на акумулација на материјал за пакување, особено пластика, кој има многу долг животен циклус, се појави потребата за самоуништувачки материјали за пакување.
Биополимерите се појавија како резултат на оваа потреба.

Развој на материјали за пакување и пакување, од гледна точка на животната средина, мора да ги земе предвид следниве приоритетни цели:

• намалување на масата на отпад;
• да се овозможи повторна употреба;
• да се олесни рециклирањето;
• можно е согорување;
• да се намали масата на депонијата.

Карактеристики на биополимерите

Основната карактеристика на биополимерите е нивната биоразградливост. Конвенционалните биополимери не се биоразградливи затоа што имаат многу долги ланци на молекули кои се премногу големи и премногу меѓусебно поврзани за да се разградат од микроорганизмите.
Спротивно на тоа, полимерите направени од природни растителни супстанци имаат молекули што може да се деградираат од микроорганизмите. За да може да се деградира, мора да има барем еден ензим во биосферата што ја забрзува деградацијата на хемискиот ланец на даден полимер .

Постојат многу стандарди за мерење на биоразградливоста на супстанцата, при што секоја држава има свои стандарди. Барањата варираат од 90 до 60% од деградацијата на супстанцата во период од 60 до 180 дена од моментот кога супстанцата се става во компостибилен медиум.

Биоматеријали (биополимери) се полимери произведени од обновливи извори. За разлика од конвенционалните полимери, кои се произведуваат од необновливи извори (јаглен, нафта), биополимерите се произведуваат од растителни суровини, на прво место, а неодамна и од добиточна храна.

Производството на обновлива енергија може да биде значаен придонес во намалената потрошувачка на енергија во производството и поширок опсег на методи за отстранување отпад, со мало влијание врз животната средина.

Квалитетот на производите за биопластика се оценува не само од биоразградливоста, туку и од функционалноста на производот.
Биоразградливиот производ е бескорисен ако не може да ги исполни барањата за механичка и хемиска отпорност, трајност и сл.
Затоа, многу е важно производителите на биопластика да се посветат не само на биоразградливоста на материјалите, туку и на другите полимерни својства за да ги направат новите полимери конкурентни конвенционални полимери.
Со оглед на овие барања, со оглед на целосниот биланс на животната средина на биополимерите, може да се каже дека тие се еколошки материјали за пакување..

Овие материјали имаат добри бариерски својства за гасовита, но се многу хидрофилни.

Полимери произведени од класични хемиски синтети од биомономери

Широк спектар на биополиестери може да се добие со хемиска синтеза. Теоретски, сите тековни материјали за пакување можат да се заменат со нови типови добиени од обновливи мономери, но прашањето е економската оправданост. Најпознатиот биополимер во оваа група е полилактична киселина (PLA). Мономер на полилактична киселина е млечната киселина која лесно може да се добие со ферментација од јагленoхидрати. Пченка, пченица или алтернативно сируп од сурутка и шеќер може да се користат како извор на јаглени хидрати. PLA може да се формира во форма на фолии, термоформни пловни објекти или да се вшприца во комбинирани материјали.

Полимери добиени директно од природни или генетски модифицирани организми

Овие полимери акумулираат многу бактерии како извор на енергија и како резерви на јаглерод. Оваа група вклучува полихидроксиалкaнoати (PHA) и бактериска целулоза.
Нивните својства се најтесно поврзани со својствата на мономите од кои се градени, што овозможува широк спектар на биополимери да се синтетизираат со микробна ферментација. Најчесто се користи дериват на полихидроксибутират-означен со PHB.

Производство и примена на амбалажа базирана на биополимери

Инженерингот на биоматеријали за единици за пакување и материјали бара добро познавање на својствата на полимерните материјали. Ако својствата на биополимерите не ги исполнуваат барањата, постои можност да се модифицира материјалот на одреден начин. За исполнување на многу специфични барања (многу ниска пропустливост на гас и висока отпорност на вода) може да се користат комбинирани материјали во мешавина, спојување или ко-истиснување.

За да се произведе 100% биоразградлива амбалажа, потребно е да се развијат и биоразградливи адитиви.
Во моментов се користат:

• пластификатори,
• стабилизатори,
• лепила,
• бои ...

Биолошки полимерни деривати може да се користат за формирање на сите видови и форми на пакување, користејќи опрема за производство на конвенционални материјали. Од биоматеријалите се произведуваат:

• ко-екструдирани филмови,
• лиени филмови,
• фолии за термоформирање контејнери и чаши,
• обликувани и инјектирани производи со дување, како што се чаши, мијалници, шишиња,
• екструдирани филмови наменети за обработка на хартија, картон или други филмови.

Посебна форма на биополимер е амбалажа што може да се јаде.

Аспект на животната средина на примена на биополимерите

Еден од многу важните стратешки проблеми со кои се соочува прехранбената индустрија е загадувањето на животната средина, особено количината на отпад од пакување.
Повеќе од една деценија, како резултат на притисокот од јавноста, медиумите и невладините организации кои се занимаваат со еколошки проблеми, отпадот од пакување е една од најголемите грижи на производителите на храна. Тенденцијата за зголемување на еколошката компатибилност на материјалите за пакување што се користи во прехранбената индустрија доведува до зголемена употреба на материјали засновани на биополимер.

Препораки:

• Минимизирање на производството и дистрибуцијата на отпадот
• Заштеда на енергија, вода,
• Заштеда на материи,
• Заштеда на загадувачи
• Реупотреба на отпад
• Враќање на пакување,
• Рециклирање,
• Ѓубрење,
• Согорување со ослободување на енергија
• Отстранување на отпадот
• Согорување на отпадот,
• Биоразградливост,
• Фото-деградација.

Напорите за намалување на загадувањето на животната средина не треба да се фокусираат само на решавање на отпадот,туку и на видот и репродуктивноста на користената суровина.
Биоразградливата амбалажа е креирана за да ги задоволи барањата на модерното време кај производителите на храна.
Како што споменавме погоре, лесно се разградува со дејството на:

• микроорганизмите,
• ензимите и
• другите фактори на животната средина,

Додека се произведува од обновливи суровини се подложува на физичко, хемиско, термичко и биолошко распаѓање, така што поголемиот дел од материјалот од кој се произведува на крајот се распаѓа во јаглерод диоксид, биомаса и вода. Без оваа предност пред синтетичките полимери, прехранбената индустрија нема да има доволен мотив да премине од широко користената синтетичка амбалажа во биоразградлива, што бара посебни услови за производство, употреба и складирање.