Bioplasty – výzva budúcnosti

Tento projekt je realizovaný prostredníctvom Central Europe Programme a spolufinancovaný ERDF 1

Tento dokument bol pripravený v rámci projektu PLASTiCE a je súčasťou WP4 — Rámcovej štruktúry podmienok pre stimuláciu dopytu na trhu, WP4.2 Návrhu nadnárodnej poradenskej schémy

4

Obsah:

Predslov……………………………………………………..……………..…………………..………………6 1.

Úvod………………………………………………………………………………………………...…7

2.

Polymérne materiály – základná charakteristika………………………………………..…..……...11

3.

Plasty……………………………………………………………………..…..…..….…..……..……..13 3.1.

Klasifikácia plastov……………………………………………………………………..……..13

3.2.

Klasické petrochemické plasty…………………………………………………….…….…...15

3.3.

Biodegradovateľné plasty………………………………………………………..……..…....19 3.3.1. Biodegradovateľné plasty z obnoviteľných zdrojov……………………..……….....21 3.3.2. Biodegradovateľné plasty z fosílnych surovín………………..….………...………..22 3.3.3. Oxo-degradovateľné plasty……………………………………...…………….……23

4.

5.

6.

3.4

Plasty z obnoviteľných zdrojov…………………………………………..……………..…....24

3.5.

Objem výroby bioplastov……………………………………………………..….…….…....26

Produkty v súlade s politikou udržateľného rozvoja a kriteriá hodnotenia………….….…...…...28 4.1.

Politika udržateľného rozvoja – model hodnotenia pre plasty……...………..….……….28

4.2

Kritériá hodnotenia environmentálnych aspektov…………………..…..………….…..….29

4.3.

Kritériá hodnotenia sociálnych aspektov………………………………….….….…….…..30

4.4.

Kritériá hodnotenia ekonomických aspektov….….….…...….…………………….….…...32

Systém hodnotenia vybraných kritérií plastov……………………….….….………………………33 5.1.

Certifikácia kompostovateľných plastov….….………………………………………..……33

5.2.

Certifikácia obsahu biomateriálov…………….….….………………………………..…….36

5.3.

Súhrn obsahu kapitoly o certifikácii…………….….….……………………………….…….38

5.4.

Uhlíková stopa – potvrdenie redukcie emisií skleníkových plynov….….….……..…..……39

Záver………………………………………………………………………………...…………..…....42

Prílohy: Príloha A: Zoznam používaných aplikácií bioplastov………………………………………….….43 Príloha B: Nadnárodná R&D schéma………………………………….………………………...….55

5

PREDSLOV Je ťažké predstaviť si, že svet pred sto rokmi takmer neobsahoval plasty, no o sto rokov neskôr boli infiltrované takmer do všetkých oblastí nášho života. Od obalových materiálov na potraviny, medicínskeho využitia, až po autá a hračky. Plasty nám umožňujú uchovať potraviny čerstvé a transportovať ich na dlhé vzdialenosti, udržujú medicínske pomôcky sterilné pri balení ihiel, krvi a fyziologických roztokov, robia naše autá ľahšími a účinnejšími na spotrebu paliva a slúžia pre potešenie detí vo forme Lega alebo Barbie – ak menujeme iba niekoľko príkladov z použitia plastov v súčasnosti.

Na druhej strane, veľký úspech plastov má aj svoju tienistú stránku. Druhy plastov, ktoré používame a ako s nimi nakladáme po použití, to všetko môže mať vážne dôsledky na zdravie populácie a na životné prostredie. Bolo zistené, že napríklad BPA prítomný v plastových nádobách na potraviny a nápoje spôsobuje rozvrátenie endokrinného systému, podieľa sa na vývine abnormalít a rakoviny.

“North Pacific Garbage Patch” objavil obrovské množstvo plastového odpadu voľne sa pohybujúceho v oceáne. Oba prípady vyvolali mimoriadny záujem o problematiku plastov medzi ľuďmi. Knihy ako “Plastic – A toxic love story” (S. Freinkel), “Plastic Free – How I Kicked the Plastic Habit and How You Can Too” (B. Terry), alebo “Plastic Ocean: How a Sea Captain's Chance Discovery Launched a Determined Quest to Save the Oceans” (C. Moore and C. Phillips) zvýšili tento záujem a nastolili otázky nášho využívania (a nesprávneho zaobchádzania) s plastmi v súčasnosti.

Kľúčovým sa javí prechod na plasty, ktoré neohrozujú zdravie ľudí ani životné prostredie. Veda a priemysel, ako aj verejná politika by mali konať v prospech zavedenia politických direktív a materiálov, ktoré tento prechod umožnia. Kvalita nášho zdravia a životného prostredia môže v budúcnosti závisieť od úspešnosti tejto transformácie plastárskeho priemyslu. Projekt PLASTiCE je krokom v tomto smere. Jeho hlavným cieľom je prispieť k akceptácii nových plastov s menšou environmentálnou záťažou. V rámci projektu PLASTiCE sa pre dosiahnutie tohto cieľa spolupracuje s množstvom partnerov z priemyslu, neziskových vládnych organizácií a vládnych agentúr, vedcov, maloobchodníkov a spotrebiteľov. Všetky tieto skupiny majú záujem o spoluprácu pri hľadaní ekonomicky prijateľnej a environmentálne benígnej budúcnosti pre plasty. Základnou úlohou, ktorú by sme chceli splniť, je poskytnutie objektívnych informácií o bioplastoch, a taktiež dôveryhodných kontaktov. Táto príručka bola zostavená za účelom objektívne informovať, a zároveň preklenúť súčasné bariéry, ktoré blokujú používanie plastov s novou funkčnosťou a malými negatívnymi zdravotnými a environmentálnymi vplyvmi.

doc. dr. Andrej Kržan, koordinátor PLASTiCE

6

1. Úvod Vážení čitatelia, cieľom tohto návodu je zozbierať komplexný a objektívny súbor informácií, ktoré vám, dúfame, pomôžu lepšie pochopiť problematiku udržateľných plastov, bez ohľadu na to, ktorou oblasťou polymérnej chémie sa prakticky zaoberáte.

Autori tejto publikácie – partneri stredoeurópskeho projektu PLASTiCE, majú množstvo praktických skúseností s udržateľnými plastmi. Denne sú ohľadom informácií o týchto materiáloch kontaktovaní spoločnosťami, ktoré sa zaoberajú celým spektrom aktivít – od výroby plastov až po ich uvedenie na trh.

Na základe tohto záujmu bol vypracovaný zoznam desiatich najčastejšie sa opakujúcich otázok: Otázky:

1.

Aké produkty je možné vyrobiť z bioplastov?

2.

Je z ekonomického hľadiska prijateľné vyrábať produkty z bioplastov?

3.

Je technologicky možné vyrábať produkty z bioplastov?

4.

Má moja spoločnosť správnu kvalifikáciu?

5.

Je moja spoločnosť schopná poskytnúť vhodné technologické zariadenia a uskutočniť spracovateľské procesy?

6.

Prečo certifikovať produkty z bioplastov?

7.

Ako presvedčiť zákazníkov pre kúpu produktov z bioplastov?

8.

Kde si môže moja spoločnosť zadovážiť správne základné suroviny (polyméry, farbivá, atď.)?

9.

Kde hľadať partnerov pre spoluprácu?

10.

Ako začať?

Návod bol zostavený s cieľom poskytnúť odpovede na všetky tieto otázky. Nižšie nájdete krátke odpovede na všetky otázky spolu s odkazmi na kapitoly, v ktorých sa o témach môžete dozvedieť viac.

Odpovede 1. Aké produkty je možné vyrobiť z bioplastov?

Bioplasty, tak ako aj tradičné plasty majú veľké množstvo použití a aplikácií. Disponujú mnohými funkčnými vlastnosťami, ako je napríklad jednoduchá potlačiteľnosť, dobrá priepustnosť plynov, pár a tukov, ktoré môžu byť ušité na mieru pre špecifickú aplikáciu. Viac podrobností týkajúcich sa vlastností bioplastov môžete nájsť v kapitole 3. V súčasnosti sa bioplasty najbežnejšie používajú v obalovej technike a potravinárskom sektore ako nákupné tašky, tácky/podnosy na jedlo, kelímky na jogurty, príbory, atď. Je možné pozorovať nárast popularity bioplastov v medicínskych aplikáciách, poľnohospodárstve, spotrebnej elektronike, športových aplikáciách a dokonca aj v aplikáciách pre automobilový priemysel.

Je dôležité poznamenať, že sektor bioplastov je v procese vývoja a očakáva sa jeho prudký rozvoj v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov, a teda počet možných aplikácií sa bude zvyšovať. V Prílohe A sú uvedené najbežnejšie aplikácie bioplastov.

7

2. Je z ekonomického hľadiska prijateľné vyrábať produkty z bioplastov?

I keď bioplasty sú vo všeobecnosti drahšie ako ich tradičné alternatívy, v posledných rokoch sa trh s bioplastmi vyvíjal vďaka konkurencii a legislatívnej podpore úradov (existencia noriem, certifikácia a v prípade niektorých štátov dokonca aj obmedzenia pre používanie tradičných plastov v niektorých aplikáciách - ako sú napríklad nákupné tašky). Dopyt po bioplastoch je pozorovaný najmä v nasledujúcich sektoroch: obalové materiály, automobilový priemysel, hračky a spotrebná elektronika.

Mnohé nadnárodné korporácie urobili z bioplastov stálu časť svojich dlhodobých stratégií inovácie a rastu. Výhody bioplastov sú multidimenzionálne. Producenti materiálov vyvíjajú nové materiály, aditíva a výrobcovia finálnych produktov spozorovali obrovský potenciál pre inovovanie a spestrenie svojej ponuky pôvodne založenej na tradičných plastoch. Viac o tejto téme môžete nájsť v kapitole 3 a kapitole 4, kde sú uvedené rôzne kritériá hodnotenia udržateľnosti.

3. Je technologicky možné vyrábať produkty z bioplastov?

Bioplasty, ktoré už existujú na trhu môžu byť použité pre široké spektrum aplikácií. Môžu byť podrobené tomu istému spracovaniu ako tradičné plasty – tvarovanie za tepla, extrúzia, vyfukovanie, atď. Rozdiely v spracovaní bioplastov v porovnaní s tradičnými plastmi spočívajú v rozdielnych hodnotách parametrov, ktoré musia byť nastavené na zariadeniach pre spracovanie plastov. Tieto parametre sú uvedené v špecifikačných dokladoch dostupných od všetkých výrobcov. Vo všeobecnosti, z pohľadu technologickej komplexnosti, bioplasty nie sú oveľa zložitejšie spracovateľné ako tradičné plasty. Viac o tejto téme nájdete v kapitole 3.

4. Má moja spoločnosť správnu kvalifikáciu?

Kvalifikácia sa vzťahuje na technologické vybavenie, schopnosti, zručnosti, znalosti, odbornosť a skúsenosti. Sú tu dva typy kvalifikácií – technické a netechnické. Z hľadiska celého životného cyklu spracovania, priemyselného využitia, spotrebiteľského využitia a nakladania s odpadmi, kvalifikácie nevyhnutné pre narábanie s bioplastmi sú najmä technické a veľmi podobné tým, ktoré sú potrebné pre tradičné plasty. Bioplasty môžu byť spracované na tom istom zariadení ako tradičné plasty, pričom priemyselné a spotrebiteľské využitie je určené ich vlastnosťami, ktoré je možné nájsť v informačnom doklade (data sheet) pre príslušný materiál a taktiež v rastúcom množstve literatúry.

Dôsledok odpadu z plastov založených na biomateriáloch je rovnaký ako odpadov z ich tradičných plastových analógov, avšak v prípade biodegradovateľných plastov je nakladanie s ich odpadmi odlišné. Kompostovateľné bioplasty môžu myť kompostované spolu s organickým odpadom – tento postup je nazývaný aj organická recyklácia.

Všetky bioplasty tiež ponúkajú výborné možnosti marketingu a PR – tie však musia byť vedené opatrne a ušité priamo na mieru pre špecifické materiály a aplikácie.

Tento návod je navrhnutý pre uľahčenie identifikácie kvalifikácií potrebných pre narábanie s bioplastmi a zaškolenie v tých oblastiach, v ktorých môžu chýbať netechnické kvalifikácie.

5. Je moja spoločnosť spracovateľské procesy?

schopná

poskytnúť

vhodné

technologické

zariadenia

a uskutočniť

Tak ako v prípade každého materiálu, je nevyhnutné, aby vlastnosti bioplastov boli ušité na mieru pre špecifický produkt, ktorý spoločnosť chce vyrobiť. Niektoré bioplasty (najmä takzvané „zelené“ tradičné plasty z obnoviteľných zdrojov) vykazujú identické vlastnosti ako ich analógy z fosílnych zdrojov (napr. PE a „zelený“ Green-PE). Iné bioplasty môžu poskytovať úplne iné vlastnosti, ktoré môžu byť kreatívne využité. Ako už bolo uvedené v odpovedi na otázku 3, bioplasty môžu byť spracované na tom istom technologickom zariadení ako tradičné plasty.

8

6. Prečo certifikovať produkty z bioplastov?

Je nemožné predstaviť si moderný svet bez plastov. Avšak tieto variabilné materiály sú často v konflikte s vzrastajúcimi snahami o environmentálne „friendly“ životný štýl, ktorý vedie k hľadaniu prijateľnejších alternatívnych materiálov. Jedným z najvýraznejších a najsľubnejších riešení sú bioplasty. Keďže bioplasty nie sú ľahko odlíšiteľné od bežných plastov, je nevyhnutné vykonať proces overenia ich kvality a značky. Toto sa vykonáva cez normalizáciu a systémy certifikácie. Aj keď je certifikácia úplne dobrovoľná, existujú rôzne benefity pre certifikované produkty a materiály. Certifikát odlišuje bioplasty od tradičných plastov a dokazuje, že materiál vyhovuje požiadavkám normy. To predstavuje jasnú výhodu oproti ostatným produktom, ktoré nemajú certifikát. Produkty, ktoré nesú logá certifikátu poskytujú spotrebiteľovi nepochybný dôkaz o vlastnostiach produktu resp. materiálu.

Certifikačné logo pre kompostovateľné plasty umožňuje jednoduchšie triedenie odpadu, správne nakladanie s odpadom, a zároveň poskytuje garanciu kvality produktu.

Veľmi podrobné a špecifické informácie o rozdielnych spôsoboch normovania bioplastov môžete nájsť v kapitole 5.

7. Ako presvedčiť zákazníkov pre kúpu produktov z bioplastov?

Bioplasty sú nové a inovatívne materiály, ktoré môžu byť použité pre výrobu širokého spektra produktov, pričom predstavujú náhradu tradičných plastov. Napriek tomu, že v rovnakých aplikáciách väčšina bioplastov vyzerá prakticky rovnako ako ich tradičné plastové náprotivky, môžu byť propagované inak, s použitím rozmanitého marketingu, Corporate Social Responsibility (CRS) a PR postupov. Väčšina bioplastov je vyrobená z obnoviteľných zdrojov a má množstvo výhod, ktoré ich môžu veľmi ľahko a priamo uviesť na všetky cieľové trhy. Exkluzívne vlastnosti bioplastov ako biodegradovateľnosť môžu tiež poskytnúť konkurenčnú výhodu, ak sa správne využijú.

Bioplasty úspešne využívajú medzeru na trhu, podobne ako organické potraviny alebo luxusný tovar, pričom bioplasty sú najčastejšie v podobe obalov. Výrobcovia môžu taktiež využiť stále sa rozširujúci trh environmentálne uvedomelých spotrebiteľov.

Bioplasty môžu veľmi dobre pasovať do konceptu udržateľnosti. Kapitola 4 je venovaná udržateľnému rozvoju a špecifickejšie rôznym meraniam a metódam, ktoré môžu pomôcť určiť udržateľnosť produktu z bioplastov a tiež môžu byť použité v marketingu, PR a CRS.

8. Kde si môže moja spoločnosť zadovážiť správne základné suroviny (polyméry, farbivá, atď.)?

Obidve prílohy tohto návodu obsahujú podrobný zoznam možností aplikácie bioplastov a R&D schému so zoznamom inštitúcií, ktoré je možné kontaktovať, ak je potrebná pomoc s informáciami o bioplastoch. R&D schéma je jedným z podstatných výstupov projektu PLASTiCE. Zoznam aplikácií bioplastov bol vypracovaný so zámerom pomôcť vám nájsť nápad, akým spôsobom využiť bioplasty vo vašej firme a zároveň prezentovať, že použitie bioplastov je oveľa širšie ako iba bio – vrecká na odpad, ale že je možné z nich vyrobiť väčšinu úžitkových predmetov. Produkty sú rozdelené do rôznych skupín, sprevádzané krátkym popisom možného použitia a vysvetlením výhod použitia bioplastov.

Príloha B - R&D schéma je produktom spolupráce medzi siedmimi R&D inštitúciami zo štyroch stredoeurópskych krajín, ktoré sú partnermi projektu. Združená R&D schéma ponúka špecificky navrhnuté riešenia pre spoločnosti v strednej Európe, ktoré sú zainteresované do zavádzania nových biodegradovateľných polymérnych aplikácií na trh. V schéme nájdete kontaktné údaje na svoju lokálnu inštitúciu, ktorá bude schopná pomôcť vám s rôznymi otázkami o bioplastoch.

9

9. Kde hľadať partnerov pre spoluprácu?

Priemyselné využitie bioplastov je plné rôznych účastníkov trhu - obzvlášť vo výskume materiálov a v sektore testovania. Preto každá spoločnosť, ktorá je ochotná začať svoje podnikanie s bioplastmi by mala mať niekoľko špecifických kontaktov a partnerov. R&D schéma v prílohe B je dokument, ktorý vám pomôže nájsť špecifické spoločnosti a inštitúcie, ktoré vám môžu napomôcť v určitých otázkach zameraných na bioplasty a ponúknuť svoju pomoc a odborné znalosti pri návrhu vášho produktu pre jeho budúcu aplikáciu.

10. Ako začať?

Proces implementácie nových výrobkov vždy začína myšlienkou, ktorá má osloviť cieľový trh. Bioplasty ponúkajú nové a inovatívne možnosti pre nové, ako aj pre existujúce produkty. Rastúca potreba udržateľných a environmentálne prijateľných „friendly“ aplikácií podporuje príležitosti používať bioplasty.

Bioplasty – výzva budúcnosti je publikácia navrhnutá s cieľom informovať o bioplastoch vysvetľujúcim spôsobom a pomôcť vám pri uskutočňovaní prvých nevyhnutných krokov pri štarte podnikania s týmito novými materiálmi.

10

2. Polymérne materiály – základná charakteristika Kým sa dostaneme k definícii a klasifikácii plastov, musíme si uvedomiť z akých stavebných látok sú vybudované. Tieto látky nazývame polyméry.

V polyméroch sú veľké molekuly vytvorené z opakujúcich sa jednotiek, ktoré nazývame „monoméry“.

Môžu mať lineárnu, rozvetvenú alebo zosieťovanú štruktúru. Lineárne polyméry sú často termoplastické, to znamená, že sú taviteľné v určitom rozhraní teplôt a taktiež rozpustné v určitých rozpúšťadlách. Zosieťované polyméry nie je možné taviť a sú nerozpustné.

Polyméry sú rozšírené v prírode. Predstavujú stavebný materiál rastlinných a živočíšnych organizmov. Škrob, celulóza, proteíny a chitín, tieto všetky sú polyméry. Iná veľká skupina polymérov sa syntetizuje z petrochemických surovín, zemného plynu a uhlia. Všetky skupiny polymérov sa používajú v mnohých priemyselných odvetviach.

Polyméry môžeme klasifikovať jednotlivo podľa mnohých kritérií – nižšie sú uvedené niektoré z nich: Klasifikácia podľa fyzikálno-chemických vlastností: 

Termoplasty – materiály, ktoré mäknú keď sú zohrievané a tvrdnú pri poklese teploty. Napr. akrylonitril-butadién-styrén – ABS, polykarbonáty – PC, polyetylén – PE, polyetyléntereftalát – PET, polyvinylchlorid – PVC, polymetylmetakrylát – PMMA, polypropylén – PP, polystyrén – PS, extrudovaná polystyrénová pena – EPS.



Termosety (reaktoplasty) – po zosieťovaní zostávajú tvrdé, nemäknú vplyvom zvyšujúcej sa teploty. Patria k nim napr. polyepoxidy – EP, fenolformaldehydové živice – PF.



Elastoméry – materiály, ktoré môžu byť naťahované a stláčané, pričom sú schopné vrátiť sa do pôvodného tvaru, keď na ne prestane pôsobiť vonkajšia ťahová alebo tlaková sila.

Klasifikácia podľa pôvodu: 

Syntetické polyméry – sú výsledkom chemických syntéz (polymerizácia1, polykondenzácia2, kopolymerizácia3)



Prírodné polyméry – vytvárané a degradované v prírode, napr. celulóza, proteíny, nukleové kyseliny



Modifikované prírodné polyméry – sú to prírodné polyméry, chemicky zmenené pre získanie nových funkčných vlastností napr. acetát celulózy, modifikované proteíny, modifikovaný škrob

Klasifikácia podľa pôvodu surovín, z ktorých bol materiál vyrobený: 

Obnoviteľné zdroje (rastlinné a živočíšne zdroje)



Neobnoviteľné/fosílne zdroje (ropa, zemný plyn, uhlie)

Klasifikácia podľa použitia polymérov: 

Obaly



Budovy a konštrukcie - stavebné a konštrukčné materiály



Automobilový priemysel



Elektrotechnické a elektronické aplikácie



Medicínske aplikácie

1

Polymerizácia – proces spájania monomérov do reťazca bez vzniku vedľajších produktov.

Polykondenzácia – proces spájania monomérov za vzniku vedľajších produktov.

3 Kopolymerizácia – polymerizácia najmenej dvoch rôznych monomérov, pričom jej produktom je kopolymér.

2

11

Klasifikácia podľa citlivosti voči mikroorganizmom: 

Biodegradovateľné (kyselina polymliečna – PLA, polyhydroxyalkanoáty PHA, regenerovaná celulóza, škrob, niektoré lineárne polyestery)



Nebiodegradovateľné (polyetylén – PE, polypropylén – PP, polystyrén – PS)

Samozrejme, existuje oveľa viac typov klasifikácie dostupných polymérov. Okrem toho je dôležité vedieť, že v priemyselných aplikáciách polyméry často nie sú čisté. Väčšina plastov obsahuje aj iné organické alebo anorganické zlúčeniny, ktoré sú vmiešané do materiálu. Tieto nazývame aditíva tj. prísady a môžu zabezpečiť nové vlastnosti plastov.

Preto:

Plast = Polymér + Aditíva Obsah aditív sa pohybuje v rozsahu od veľmi nízkych percent na polymér – používajú sa na balenie potravín, po viac ako 50% pre určité aplikácie. Takéto polyméry s aditívami pre technické a priemyselné využitie sa nazývajú plasty.

Príkladmi aditív sú: plastifikátory (olejovité zlúčeniny), ktoré zlepšujú reologické vlastnosti, plnivá, ktoré zlepšujú niektoré vlastnosti (napr. pevnosť) a znižujú výrobnú cenu, stabilizátory, ktoré inhibujú určité chemické reakcie ako napr. retardéry horenia - aditíva znižujúce horľavosť, antistatické činidlá, farbiace prísady, klzné činidlá a mnohé ďalšie.

Svet plastov je obrovský, daný širokým rozsahom rôznych polymérov a prísad, ktoré môžu byť kombinované. Z toho vyplýva široký rozsah možností modifikácie a spracovania plastov.

Najzákladnejšie techniky v spracovaní plastov sú: extrúzia, vyfukovanie, vstrekovanie do formy, lisovanie práškov, lisovanie, tvarovanie za tepla, valcovanie a kalandrovanie, tlakové liatie.

12

3. Plasty 3.1. Klasifikácia plastov História plastov a posun smerom k udržateľnosti Prvé plasty boli vyrobené na konci 19. a začiatkom 20. storočia. Prvými boli celuloid a celofán, a boli založené na prírodných biomateriáloch. Po druhej svetovej vojne sa plasty stali veľmi populárnymi.

Od 60-tych do 90-tych rokov boli vyrábané najmä z petrochemických surovín. V 80-tych rokoch bola produkcia plastov vyššia ako produkcia ocele.

V 90-tych rokoch sa stala ochrana životného prostredia a predstava udržateľnosti viac dôležitou v sociálno-kultúrnom ako aj politickom rozsahu. Boli vyvinuté nové technológie, ktoré boli uvedené do praxe – napr. výroba plastov založených na obnoviteľných zdrojoch a výroba biodegradovateľných materiálov.

Výskum nových materiálov a technológie ich výroby boli a stále sú tesne naviazané na: 

Rozvíjanie vedomostí v otázkach ochrany životného prostredia – najmä s ohľadom na životný cyklus systému – napr. prihliadanie na výrobu, použitie a procesy po uplynutí úžitkovej doby výrobku, materiálové vstupy a výstupy (tzv. emisie).



Zlepšovanie metód hodnotenia vplyvu plastov na životné prostredie, najmä s pomocou LCA – Life cycle Assesment – nástroja, ktorý preskúma určitý produkt od jeho „kolísky po hrob“.



Rozvoj politiky udržateľnosti, ktorý vo výrobe a obchode znamená, že environmentálne, sociálne a ekonomické otázky spojené s plastmi získavajú na význame.

Termín bioplasty bol vytvorený Európskou asociáciou pre bioplasty (European Bioplastics Association EBA) a ich definíciu môžete nájsť nižšie.

Bioplasty – podľa European Bioplastics Výraz bioplasty zahŕňa celú rodinu materiálov, ktoré sú buď založené na biomateriáloch, alebo sú biodegradovateľné, alebo oboje.

Biobased alebo založené na biomateriáloch znamená, že materiál alebo produkt je (čiastočne) odvodený z biomasy (rastlín). Biomasa používaná pre výrobu bioplastov pochádza napr. z kukurice, cukrovej trstiny, alebo celulózy.

Výraz biodegradovateľný popisuje chemický proces počas ktorého mikroorganizmy, ktoré sú bežné v environmente premenia materiály na prírodné látky ako je voda, oxid uhličitý a kompost (umelé prísady nie sú potrebné). Proces biodegradácie závisí od podmienok okolitého životného prostredia (napr. geografická poloha a teplota), od materiálu a aplikácie.

Zdroj: en.european-bioplastics.org

Organizácia European Bioplastics Association vypracovala pre ilustráciu jednoduchý dvojosý model, ktorý zahŕňa všetky typy plastov a ich možné kombinácie. Model je znázornený nižšie, na obrázku 1.

13

Obrázok 1. Klasifikácia plastov podľa European Bioplastics

Ako možno vidieť na obrázku 1, plasty boli rozdelené do 4 charakteristických skupín. Horizontálna os znázorňuje biodegradovateľnosť plastov, pričom vertikálna os ukazuje či je materiál odvodený z petrochemických surovín, alebo z obnoviteľných zdrojov. Nižšie je uvedená charakteristika každej skupiny: 

Plasty, ktoré nie sú biodegradovateľné a sú vyrobené z petrochemických surovín – táto kategória zahŕňa klasické t.j. tradičné plasty (i keď klasické petrochemické plasty predstavujú iba jednu skupinu plastov, tvoria celkovo viac ako 90% celosvetovej produkcie plastov)



Biodegradovateľné plasty z obnoviteľných zdrojov – plasty, ktoré sú vyrobené z biomasy a sú biodegradovateľné.



Biodegradovateľné plasty z fosílnych surovín – plasty, ktoré sú biodegradovateľné, ale sú vyrobené z fosílnych zdrojov.



Nebiodegradovateľné plasty z obnoviteľných zdrojov – plasty vyrobené z biomasy, ktoré ale nie sú schopné biodegradovať.

Tento návod sa bude ďalej zaoberať všetkými štyrmi uvedenými kategóriami plastov.

14

3.2. Klasické petrochemické plasty Klasické plasty vyrábané z fosílnych surovín nachádzajú využitie v mnohých oblastiach života.

Základnou vlastnosťou produktov vyrobených z plastov je ich nízka hmotnosť v porovnaní s inými materiálmi. Je to spôsobené relatívne nízkou hustotou plastov. Navyše, plasty vykazujú výborné tepelnoizolačné a elektroizolačné vlastnosti. Plasty sú tiež odolné voči korózii. Mnohé plasty sú transparentné a vďaka tomu nachádzajú rôzne uplatnenia v optických zariadeniach.

Plasty môžu byť formované do rôznych tvarov, a môžu byť miešané s inými materiálmi. Okrem toho ich vlastnosti môžu byť jednoducho zmenené a špecificky nastavené podľa potreby pridaním: spevňujúcich plnív, farbív, napeňovacích činidiel a plastifikátorov.

Vďaka tejto univerzálnosti sú plasty používané takmer v každej oblasti života. Medzi najrozšírenejšie oblasti aplikácií patria obaly, konštrukcie, doprava, elektrotechnický priemysel a elektronika, poľnohospodárstvo, medicína a šport. Skutočnosť, že možnosti ich využitia sú prakticky neobmedzené a že ich vlastnosti môžu byť prispôsobené takmer akýmkoľvek požiadavkám, je jednoduchou odpoveďou na otázku prečo sú plasty zdrojom inovácií vo všetkých oblastiach života.

Toto všetko je možné vďaka množstvu rôznych typov dostupných plastov. „Veľká šestka“ plastov na trhu je: 

Polyetylén (PE)



Polypropylén (PP)



Polyvinylchlorid (PVC)



Polystyrén (extrudovaný alebo expandovaný/napenený - EPS)



Polyetyléntereftalát (PET)



Polyuretán (PUR)

Obrázok 2. Dopyt po plastoch v Európe

Zdroj: Plastics – The Facts 2012

15

Spolu tvoria okolo 80% dopytu po plastoch v Európe. Top tri skupiny plastov na trhu sú: polyetylén (29%), polypropylén (19%) a polyvinylchlorid (11%), ako je možné vidieť na obrázku 2.

Iné typy plastov, po ktorých je významný dopyt sú: 

Akrylonitril butadién styrén (ABS)



Polykarbonát (PC)



Polymetylmetakrylát (PMMA)



Epoxidové živice (EP)



Fenolformaldehydové živice (PF)



Polytetrafluoretylén (PTFE)

Globálna produkcia plastov v roku 2011 dosiahla 280 miliónov ton. Od roku 1950 je priemerný ročný nárast produkcie plastov stabilne okolo 9%. V roku 2011 dosiahla produkcia plastov v Európe 58 miliónov ton (čo tvorí 21% globálnej produkcie). Najväčší svetový producent (Čína) dosiahol 23% z celosvetovej produkcie. Do budúcnosti sa predpokladá nárast spotreby plastov o 4% na osobu.

Napriek vysokej spotrebe v Ázii a v nových členských krajinách EU, úroveň spotreby v týchto krajinách je stále oveľa nižšia ako v rozvinutých krajinách.

Obrázky 3-6 porovnávajú vývoj produkcie plastov. Obrázok 3 zobrazuje rozsah rastu produkcie plastov od roku 1950 do roku 2011 na svete a v Európe. Plastársky priemysel rástol kontinuálne 50 rokov. Globálna produkcia narástla z 1,7 milióna ton v roku 1950 na 280 miliónov ton v roku 2011, pričom v Európe z 0,35 mil. ton na 58 mil. ton. V súčasnosti možno pozorovať, že produkcia plastov sa rýchlo presúva do Ázie.

Obrázok 3. Celková produkcia plastov od roku 1950 do 2011

Zdroj: Plastics – The Facts 2012 16

Obrázok 4 zobrazuje dopyt po plastoch v európskych krajinách, s najvyššou hodnotou v Nemecku, Taliansku a Francúzku.

Obrázok 4. Európsky dopyt po plastoch podľa krajiny (k tony/rok)

Zdroj: Plastics – The Facts 2012 Obrázok 5 zobrazuje spotrebu plastov v Európe v rokoch 2010-2011. Spotreba narástla z 46,4 milióna ton v roku 2010 na 47 miliónov ton v roku 2011. V roku 2010 najväčším odvetvím boli obalové materiály, ktoré tvorili 39% celkovej spotreby, nasledovali konštrukčné materiály (20,6%), automobilový priemysel (7,5%), elektrotechnika a elektronika (5,6%). Iné menšie odvetvia boli: šport, rekreačná oblasť, poľnohospodárstvo a strojárstvo. V roku 2011 boli najväčším odvetvím znovu obalové materiály (39,4%), čo znamená mierny nárast oproti predchádzajúcemu roku. Druhým najväčším odvetvím v r. 2011 boli konštrukčné materiály (20,5 %), automobilový priemysel (8,3%), nasledovala elektronika a elektrotechnický priemysel (5,4%). Iné menšie odvetvia boli: šport, zdravie a bezpečnosť, zábava a oddych, poľnohospodárstvo, strojárstvo, domáce spotrebiče a nábytkársky priemysel.

Obrázok 5. Spotreba plastov v Európe podľa odvetví v roku 2010 (vľavo) a v roku 2011 (vpravo)

Zdroj: Plastics – The Facts 2012 17

Obrázok 6 zobrazuje spotrebu plastov v závislosti od typu polyméru a odvetvia.

Obrázok 6. Spotreba plastov podľa typu plastu a odvetvia v roku 2010

Zdroj: Plastics – The Facts 2012

Ďalšie informácie o priemysle klasických plastov je možné nájsť na webovej stránke Plastics Europe Association: http://www.plasticseurope.org/plastics-industry/market-and-economics.aspx

18

3.3. Biodegradovateľné plasty Pri hľadaní definície biodegradovateľných plastov je možné naraziť na navzájom si protirečiace verzie. Najjednoduchšie a najvyhovujúcejšie vysvetlenie biodegradovateľných plastov hovorí, že biodegradovateľné plasty sú citlivé na biodegradáciu. Proces biodegradácie je založený na skutočnosti, že mikroorganizmy bežne dostupné v životnom prostredí, napr. baktérie, plesne a riasy rozoznajú biodegradovateľný plast ako zdroj živín a spotrebujú, strávia ho (pričom umelé prísady NIE sú potrebné). Biodegradácia zahŕňa rôzne paralelne alebo za sebou nasledujúce abiotické a biotické kroky resp. deje, a MUSÍ zahŕňať krok biologickej mineralizácie. Prvým krokom biodegradácie je fragmentácia, ktorá je nasledovaná mineralizáciou. Mineralizácia je premena organických uhlíkatých zlúčenín na anorganické zlúčeniny. Obrázok 7 opisuje rozdiel medzi degradáciou a biodegradáciou.

Ak sa vyskytne iba fragmentácia, to znamená, že materiál iba degradoval (nemôžeme hovoriť o biodegradácii), ak sa ako ďalší krok vyskytne mineralizácia potom je materiál biodegradovateľný.

Obrázok 7: Rozdiel medzi degradáciou a biodegradáciou Ako môžeme vidieť na obrázku 7, biodegradácia je kompletná mikrobiálna asimilácia fragmentovaného materiálu ako zdroja potravy mikroorganizmami. Aby sme boli úplne presní, musíme povedať, že termín biodegradovateľnosť nedáva žiadnu špecifickú odpoveď o procese, iba hovorí, že sa udeje úplná asimilácia organického uhlíka. Ak by sme uvažovali neohraničené časové obdobie, potom je všetko biodegradovateľné. Presnejším termínom je kompostovateľnosť, ktorá znamená biodegradáciu v kompostovacom prostredí a v časovom rozsahu kompostovacieho cyklu.

Ako bolo povedané vyššie, biodegradácia môže prebiehať v aeróbnom alebo anaeróbnom prostredí. Produktmi biodegradácie, ktorá prebieha v aeróbnych podmienkach je oxid uhličitý, voda a biomasa, a produktmi anaeróbnej biodegradácie sú metán, voda a biomasa, čo je zjednodušene opísané na obrázku nižšie.

19

Obrázok 8. Produkty procesu biodegradácie, ktorý prebiehal pri aeróbnych a anaeróbnych podmienkach Spomedzi rôznych procesov biodegradácie, kompostovanie je postup organickej recyklácie, spôsob kontrolovaného nakladania s organickým odpadom, ktorý je vedený pri aeróbnych podmienkach (za prítomnosti kyslíka), kde organický materiál je spracovaný prirodzene sa vyskytujúcimi mikroorganizmami. Kompostovateľnosť je kompletná asimilácia biodegradovateľných plastov v priebehu 180 dní v kompostovacom prostredí. Počas priemyselného kompostovania, teplota v kompostovacej kope môže dosahovať hodnoty do 70°C. Kompostovanie závisí aj od vlhkosti prostredia. Kompostovateľné plasty sú definované sériou národných a medzinárodných noriem napr.

EN 13432, ASTM D6400 a i., viac informácií o normách je možné nájsť v kapitole 5, ktorá sa nazýva Systém hodnotenia vybraných kritérií plastov′ .

Citlivosť polyméru alebo plastu na biodegradáciu závisí výlučne na chemickej štruktúre polyméru.

Z tohto dôvodu je pre biodegradovateľnosť polyméru nepodstatné, či je vyrobený z obnoviteľných zdrojov (biomasa), alebo z neobnoviteľných (fosílnych) surovín. Na čom záleží, je výsledná štruktúra polyméru. Biodegradovateľné polyméry môžu byť teda vyrobené z obnoviteľných alebo aj z neobnoviteľných surovín.

20

3.3.1. Biodegradovateľné plasty z obnoviteľných zdrojov Vývoj poznatkov v oblasti ochrany životného prostredia, udržateľnosti a spotrebovávania fosílnych surovín ovplyvnil vedcov v snahe nájsť alternatívne zdroje energie. Jeden vedecký smer zahŕňa výskum biodegradovateľných polymérov z obnoviteľných zdrojov. Tieto plasty by mohli nahradiť bežné petrochemické plasty a majú podobné vlastnosti.

Prvá malá továreň na výrobu biodegradovateľných plastov z obnoviteľných zdrojov začala pracovať v roku 1995. Dnes je ich použitie omnoho rozšírenejšie. V roku 2009 predstavovala celková produkcia biodegradovateľných plastov 226 tisíc ton. V roku 2011 dosiahla okolo 486 tisíc ton (zdvojnásobiac tak produkciu v priebehu 2 rokov).

Hlavné typy biodegradovateľných polymérov vyrábaných z obnoviteľných zdrojov (zahŕňajú aj tie, ktoré sú vyrábané chemickou syntézou z monomérov na báze biomateriálov a tiež tie, ktoré sú vyrobené pomocou mikroorganizmov alebo modifikovaných baktérií) sú nasledujúce: 

Polymliečna kyselina (PLA);



Termoplastický škrob (TPS), škrob zmiešaný s alifatickými polyestermi a kopolyestermi, estery škrobu, škrob zmiešaný s prírodnými materiálmi;



Polyestery mikrobiálneho pôvodu – polyhydroxyalkanoáty; PHA, vrátane kopolymérov kyseliny butánovej, valérovej a hexánovej PHBV, PHBH;



Estery celulózy, regenerovaná celulóza



Drevo a iné prírodné materiály

Obrázok 9. Príklady biodegradovateľných obalov na trhu

Zdroj: European Bioplastics

Na trhu je množstvo rôznych biodegradovateľných plastov. Najväčšiu pozornosť si zaslúžia tieto: polylaktidy – PLAs, polymér – škrobové kompozity, polyhydroxyalkanoáty (PHAs) a nová generácia celulózových fólií. Majú celkovo dobré vlastnosti, ktoré sú porovnateľné s tradičnými plastmi, objem ich produkcie kontinuálne rastie a ich ceny sú porovnateľné s cenami konvenčných t.j. klasických plastov. Obrázok 9 znázorňuje príklady biodegradovateľných plastov.

Polymliečna kyselina - PLA PLA – polylaktid – alifatický polyester vyrábaný polykondenzáciou mliečnej kyseliny (vyrába sa z kukuričného škrobu metódou bakteriálnej fermentácie). PLA môže byť použitá na výrobu: 

Flexibilných obalov (biaxiálne orientované fólie, viacvrstvové fólie so zataviteľnou vrstvou)



Odolných extrudovaných fólií a fólií pre termoforming tj. tvarovanie za tepla



Obalov vyrobených technológiou vstrekovania



Laminovaného papiera tj. papiera pokrytého extrudovanou polymérnou fóliou 21

Polymér-škrobové zmesi Významný pokrok je možné pozorovať v oblasti zmesí biodegradovateľných polymérov s obsahom škrobu. Tieto zmesi sú používané pre výrobu flexibilných a odolných fólií technológiou tvarovania za tepla. Používajú sa na výrobu podnosov, nádob, penových výplní pre obaly na prepravu tovaru, tvrdých obalov vyrobených vstrekovaním do formy, a poťahovanie tj. povrchovú úpravu papiera a lepenky.

Polyhydroxyalkanoáty (PHAs) PHAs tvorí veľká skupina kopolymérov, s vlastnosťami v rozsahu od tvrdých pevných až po mäkké materiály, v závislosti od zloženia. PHAs môžu byť miešané s inými biodegradovateľnými polymérmi pre vytvorenie biodegradovateľných zmesí. PHAs môžu byť spracované na valcované platne a na predmety vyrobené vstrekovaním.

Nová generácia celulózových fólií Nová generácia kompostovateľných celulózových fólií sa stále rozširuje. Pričom najdôležitejšími vlastnosťami týchto materiálov sú: 

Výborné optické vlastnosti



Silné bariérové vlastnosti pre kyslík a arómy



Nastaviteľné bariérové vlastnosti pre vodnú paru



Odolnosť voči teplote, tukom, chemikáliám



Prirodzené antistatické vlastnosti

3.3.2. Biodegradovateľné plasty z fosílnych surovín Vzhľadom na pôvod stavebných jednotiek biodegradovateľných plastov je možné rozlíšiť dve hlavné skupiny: 

Polyméry vyrábané z obnoviteľných zdrojov – tie boli opísané v predchádzajúcej kapitole



Polyestery vyrobené z fosílnych surovín

Rozdiel medzi týmito materiálmi spočíva iba v pôvode východiskových surovín. Materiály obidvoch skupín sú biodegradovateľné a niektoré môžu byť aj kompostovateľné – čo poskytuje alternatívu pre spracovanie odpadu po uplynutí životnosti produktov, ktoré boli z takýchto materiálov vyrobené.

Avšak, je dôležité poznamenať, že klasifikácia podľa pôvodu je iba teoretická, pretože mnohí výrobcovia používajú polymérne zmesi – napr. zmesi biodegradovateľných polymérov, ktoré pochádzajú z oboch zdrojov – z obnoviteľných aj z fosílnych surovín.

Príklady biodegradovateľných polymérov pochádzajúcich z fosílnych surovín sú nasledujúce: 

Syntetické alifatické polyestery – polykaprolaktón (PCL), polybutylén sukcinát (PBS)



Syntetické alifaticko – aromatické kopolyméry ako polyetyléntereftalát/sukcinát (PETS)



Polyvinylalkohol (PVOH) - biodegradovateľný vodorozpustný polymér.

22

3.3.3. Oxo – degradovateľné plasty Jedným z materiálov, ktoré boli veľmi agresívne propagované ako biodegradovateľné sú oxo - degradovateľné plasty. Tieto materiály sú dostupné na trhu a často nesprávne označené ako „environmental friendly“ biodegradovateľné materiály.

Pri výrobe oxo-degradovateľných plastov výrobcovia pridávajú špeciálne degradačné prísady do bežných nebiodegradovateľných plastov. Tieto materiály sa ich vplyvom rozpadnú na fragmenty malé kúsky, ktoré nie sú v životnom prostredí pozorovateľné voľným okom. Prebieha teda iba prvý stupeň degradácie, druhý krok nevyhnutný na to aby mohli byť materiály nazvané biodegradovateľnými — MINERALIZÁCIA, neprebieha. Viac informácií o oxo – degradovateľných plastoch je možné nájsť na nasledujúcich webových stránkach: 

The Society of the Plastics Industry, Bioplastics Council - Position paper sugli additivi degradabili (http://goo.gl/WK8UMD)



European Bioplastics - Position paper sullo standard inglese per le plastiche oxo-degradabili (http://goo.gl/uFTzV2)



European Bioplastics - Position paper sulle plastiche oxo-degradabili (http://goo.gl/aZU9d0)



European Bioplastics – Position paper di European Bioplastice circa gli studi sull’analisi del ciclo di vita (LCA) dei sacchetti, oxo-biodegradabili, compostabili e convenzionali (http://goo.gl/tpwyN)

2

1 3

4

Obrázok 10. Porovnanie kompostovateľných materiálov (vzorka 1 a 2) a oxo-degradovateľného materiálu (vzorka 3 a 4) po rozkladovom teste v laboratóriu, ktorý trval 3 mesiace. Všimnite si, že oxodegradovateľný materiál sa nerozložil.

Zdroj: COBRO

23

3.4. Plasty z obnoviteľných zdrojov Doteraz sme sa v tomto návode venovali bioplastom, ktoré vykazujú schopnosť biodegradovať.

Druhou skupinou bioplastov, ktoré získavajú stále väčšiu popularitu a publicitu sú nebiodegradovateľné plasty, ktoré sú vyrobené s použitím obnoviteľných východiskových surovín, ako protikladu k fosílnym surovinám.

Výborným príkladom takýchto bioplastov je takzvaný „zelený polyetylén“. Vyrába sa z cukrovej trstiny. Cukrová trstina obsahuje sacharózu, ktorá fermentuje na etanol. Dehydratáciou etanolu sa získava etylén, z ktorého sa polymerizáciou vyrába polyetylén. Existujú viaceré varianty „zelených“ polyetylénov – vysoko a nízkohustotný (HDPE, LDPE). Obrázok 11 zobrazuje výrobný proces „zeleného“ polyetylénu.

Obrázok 11. Proces výroby „zeleného polyetylénu“

Iným príkladom využitia obnoviteľných zdrojov sú PET fľaše – tzv. rastlinné fľaše (Plant Bottle). Tieto fľaše sa skladajú z PET, vyrobeného z kyseliny tereftalovej (70% hmoty) a etylénglykolu (30% hmoty).

Kyselina tereftalová sa vyrába z ropy, zatiaľ čo etylénglykol sa vyrába z etanolu (odvodeného z fermentácie rastlinných východiskových surovín). Tieto fľaše je možné ľahko recyklovať a môžu byť zberané spolu s inými (klasickými) PET fľašami. Tento PET, ktorý je čiastočne vyrobený z obnoviteľných zdrojov šetrí globálne fosílne zdroje a tiež redukuje CO2 emisie. Rastlinná fľaša je z 20% založená na biomateriáloch t.j. bio-based(20% uhlíka prítomného v materiáli pochádza z obnoviteľných zdrojov) a z 30% je bio-massed (30% hmoty materiálu pochádza z obnoviteľných zdrojov). Jednoduchá schéma na obrázku 12 zobrazuje ako sa rastlinná fľaša vyrába.

24

Obrázok 12. Proces výroby PET fľaší, ktoré obsahujú časť z obnoviteľných zdrojov

V súčasnom výskume už bola predstavená PET fľaša zo 100% vyrobená z biomasy. 100% BIO-PET fľaše sa budú vyrábať z organických materiálov ako sú: tráva, kôra a kukurica, ktoré sa nepoužívajú na výrobu potravín. V budúcnosti sa tiež budú využívať vedľajšie poľnohospodárske produkty (ako zemiakové šupky) a iný bio-odpad. Na výrobu PET fľaší zo 100% biomasy, je potrebné vyrobiť kyselinu tereftalovú z obnoviteľných zdrojov. Existujú určité postupy ako vyrobiť kyselinu tereftalovú z p -xylénu, ale v súčasnosti sa ešte PET fľaše vyrobené na 100% z biomasy na trhu nenachádzajú.

Ako ďalšej alternatíve PET 100%-ne založenej na biomateriáloch, je v súčasnosti veľká pozornosť venovaná polyetylénfuranoátu (PEF). Je to polyester úplne založený na biomateriáloch, vhodný pre rovnaké aplikácie ako PET, pričom vykazuje dokonca lepšie vlastnosti pre balenie potravín.

Navyše, vďaka rýchlemu technologického pokroku by sa mohli v budúcnosti aj niektoré petrochemické polyméry vyrábať z obnoviteľných zdrojov.

25

3.5. Objem výroby bioplastov V roku 2011 dosiahla celosvetová produkcia bioplastov okolo 1,161 milióna ton. To je oveľa menej ako celková produkcia klasických plastov (265 miliónov ton), ale pre rok 2016 je predpoklad, že produkcia bioplastov dosiahne takmer 6 miliónov ton. Obrázok 13 zobrazuje tieto údaje samostatne pre biodegradovateľné a nebiodegradovateľné plasty.

Obrázok 13. Celková produkcia bioplastov a predpoklad objemu výroby pre rok 2016

Zdroj: European Bioplastics

Obrázok 14 prezentuje objemy produkcie bioplastov v roku 2011 a predpoklad produkcie pre rok 2016, pre rôzne regióny. V roku 2011 bola najvyššia produkcia v Ázii (34,6%), Južnej Amerike (32,8%), Európe (18,5%) a Severnej Amerike (13,7%). Prognóza na rok 2016 predpokladá, že najvyššia produkcia bude v oboch – Ázii (46,3%) a Južnej Amerike (45,1%), nasledovať bude Európa (4,9%) a Severná Amerika (3,5%).

Obrázok 14. Produkcia bioplastov v roku 2011 a prognóza pre rok 2016 podľa regiónov

Zdroj: European Bioplastics 26

Obrázok 15 prezentuje objem produkcie bioplastov podľa typu v roku 2011 a obrázok 16 zobrazuje prognózu pre rok 2016. Najvýraznejšia zmena patrí predpokladu v používaní BIO-PET. European Bioplastics predpokladá, že v roku 2016 viac ako 80% trhu s bioplastmi bude tvoriť produkcia BIOPET. Táto prognóza je založená na tlaku vyvíjanom viacerými priemyselnými lídrami v produkcii nápojov, so zámerom zameniť tradičné PET fľaše za ich bioplastový ekvivalent (BIO-PET a PEF).

Obrázok 15. Celková produkcia bioplastov v roku 2011, rozdelená podľa typu bioplastu

Zdroj: European Bioplastics

Obrázok 16. Prognóza celkovej produkcie bioplastov pre rok 2016 podľa typu bioplastu

Zdroj: European Bioplastics 27

4. Produkty v súlade s politikou udržateľného rozvoja a kritériá hodnotenia 4.1. Politika udržateľného rozvoja – model hodnotenia pre plasty Definícia udržateľného rozvoja podľa súčasného chápania Európskej únie je vývoj, ktorý spája potreby súčasnosti bez obmedzenia možností budúcich generácií splniť svoje vlastné potreby.

Udržateľný rozvoj je teda tvorený tromi elementmi: ekonomickým, sociálnym a environmentálnym – ktoré musia byť posudzované v rovnakej miere na politickej úrovni. Stratégia pre udržateľný rozvoj, prijatá v roku 2001 a upravená v roku 2005, je doplnená okrem iného aj o princíp integrácie environmentálnych hrozieb do európskej politiky s vplyvom na životné prostredie.

Pre obchodnú koncepciu znamená táto definícia uvedomenie si ekonomických, environmentálnych a sociálnych problémov v aktuálnych, ako aj dlhodobých aktivitách podniku. V praxi plastárskeho priemyslu to znamená byť zodpovedným za uvedenie nových produktov na trh. Z toho vyplýva, že nové produkty môžu byť hodnotené vzhľadom na ich vplyv na životné prostredie, sociálne a ekonomické dôsledky. Toto hodnotenie, ktoré udeľuje rovnakú dôležitosť všetkým trom elementom, môže byť vykonávané počas celého životného cyklu produktu (navrhovanie produktu, výroba, použitie, recyklácia). Obrázok 17 zobrazuje schému udržateľného rozvoja.

Obrázok 17. Oblasť udržateľného rozvoja.

Zdroj: Wikipedia

Plnenie myšlienky udržateľnosti musí byť prítomné vo všetkých štádiách životného cyklu výrobku, od výrobných procesov, zásobovania, nárokov na surovinové zdroje, výrobných procesov, distribúcie, použitia, až po nakladanie s odpadom vrátane jeho transportu. Firmy by sa súčasne mali snažiť zvýšiť svoju konkurencie-schopnosť ponúknutím lepších funkčných a kvalitatívnych vlastností výrobkov, splniť štandardy ochrany životného prostredia a tiež sa viac podieľať na systéme nakladania s odpadmi.

V prípade udržateľnosti plastov je veľmi dôležité poznamenať, že všetky plasty už spĺňajú environmentálne, ekonomické a sociálne kritériá s vyššími štandardmi ako spĺňajú analogické konvenčné materiály ako napr. sklo, kov alebo dokonca papier. Bioplasty môžu byť preto vnímané ako materiály konkurujúce klasickým plastom v prekročení týchto štandardov.

28

Keďže plasty sa používajú v mnohých priemyselných odvetviach, je ťažké nastaviť rovnaké štandardy a najmä definovať politiku udržateľného rozvoja pre všetky. Z tohto dôvodu, základné normy by mali platiť pre všetky polymérne produkty, a špecifické štandardy udržateľnosti by mali byť nastavené rôzne, pre špecifické skupiny aplikácií.

V nasledujúcich častiach tejto publikácie sa nachádza zoznam rôznych kritérií hodnotenia a konceptov, ktoré môžu byť použité na testovanie udržateľnosti v rámci jej troch hlavných pilierov – životného prostredia, sociológie a ekonómie. Každé kritérium a/alebo sady kritérií môžu byť aplikovateľné na iné plastové výrobky. Pre objektívne hodnotenie udržateľnosti je dôležité vybrať čo najviac vhodných kritérií hodnotenia.

4.2. Kritériá hodnotenia environmentálnych aspektov Hodnotenie životného cyklu/Life Cycle Assesment (LCA) LCA je metóda, ktorá môže byť použitá na určenie vplyvu vybraného produktu na životné prostredie a na porovnanie s vplyvom iného výrobku s podobnou funkčnosťou, a to vo všetkých štádiách jeho životného cyklu. LCA metóda pozostáva z rôznych hodnotiacich kritérií pre všetky štádiá životného cyklu vybraného produktu. LCA štúdia môže prezentovať ucelený pohľad na vplyv špecifických produktov na životné prostredie, počínajúc ťažbou surovín a končiac recykláciou alebo spracovaním odpadu. Potenciálny vplyv na životné prostredie každého procesu životného cyklu vybraného produktu je kvantitatívne zaznamenávaný v kategóriách ako sú: zdravie, kvalita ekosystému a spotreba zdrojov surovín. Potenciálne vplyvy, ktoré daný produkt môže mať na životné prostredie sú: karcinogénne faktory, organické a anorganické zlúčeniny v podobe emisií, klimatické zmeny, radiácia, ničenie ozónovej vrstvy, ekotoxicita, okyslenia/eutrofizácia, využitie terénu, spotreba prírodných zdrojov a fosílnych palív.

Obrázky 18 a 19 uvedené nižšie, zobrazujú najjednoduchšiu reprezentáciu toho, čo sa berie do úvahy v Life Cycle Assessment a príklad procesov a krokov v životnom cykle obalov s podmienkami, ktoré sa zohľadňujú v štúdii.

Obrázok 18. Kroky LCA Zdroj: COBRO

Obrázok 19. Zjednodušená schéma procesov v životnom cykle obalov, s príkladmi hrozieb pre životné prostredie, ktoré sa môžu v jeho priebehu vyskytnúť. Zdroj: COBRO

29

Zodpovedné využívanie zdrojov vo výrobe Súčasné rozsiahle využívanie neobnoviteľných zdrojov (uhlie, ropa, zemný plyn) jedného dňa vyústi do ich úplného spotrebovania. Toto môže mať katastrofálny dopad pre budúce generácie. Preto sa podľa politiky udržateľného rozvoja odporúča snažiť sa používať menej materiálov na výrobu produktov a používať obnoviteľné zdroje vždy keď je to možné. Vzhľadom na zodpovedné využívanie zdrojov, ďalšou dôležitou otázkou je skleníkový efekt a vypúšťanie skleníkových plynov pri výrobe.

Indikátor zvaný ʺCarbon Footprintʺ tj. uhlíková stopa, predstavuje celkové množstvo vyprodukovaných skleníkových plynov (emisie), a to vyprodukovaných priamo aj nepriamo vo všetkých stupňoch životného cyklu daného produktu. Zvyčajne sa tento indikátor udáva v tonách alebo v kilogramoch oxidu uhličitého, prípadne ekvivalentných hmotnostiach oxidu uhličitého pre iné skleníkové plyny.

Podľa názoru profesora R. Narayana z Michiganskej štátnej univerzity je vzhľadom na uhlíkovú stopu veľmi výhodné používať materiály pochádzajúce z rastlinných obnoviteľných zdrojov, vrátane biodegradovateľných polymérov ako je napríklad polylaktid (PLA). Výhodné je to preto, lebo rastliny počas fotosyntézy absorbujú CO2. V tomto prípade mnohí vedci predpokladajú nulovú alebo mínusovú hodnotu uhlíkovej stopy pre výrobný proces takéhoto materiálu. Viac o tejto téme môžete nájsť v kapitole 5.

Spĺňanie vyšších požiadaviek ako udáva platný zákon, vrátane nepovinnej certifikácie o ochrane životného prostredia Nižšie sú uvedené mnohé nepovinné systémy certifikácie týkajúce sa životného prostredia, ktoré existujú v EU, napríklad: 

Certifikácia výrobkov odvodených z obnoviteľných zdrojov



Certifikácia kompostovateľných výrobkov



Potvrdenie redukcie emisií skleníkových plynov

Tieto certifikačné systémy využívajú špeciálne symboly, a sú podrobne opísané v kapitole 5.

4.3. Kritériá hodnotenia sociálnych aspektov Existencia systému zberu odpadu a dostupnosť recyklácie Pri uvádzaní nových výrobkov na trh, by mal byť posudzovaný systém zberu odpadu a dostupnosť spôsobov recyklácie v regióne. Výrobok totiž môže byť z hľadiska životného prostredia udržateľný.

Keď sa však zmení na odpad, môže predstavovať problém, najmä ak v regióne chýba podpora konečnej fázy životného cyklu výrobku tj. nakladania s takýmto odpadom. Napríklad kompostovateľný plastový odpad, ktorý sa nezozbiera s organickým odpadom, ale je vrstvený na skládke odpadu, bude mať negatívny sociálno-environmentálny dopad.

Obrázok 20 zobrazuje organizačné a technologické sféry, ktoré by mal mať pracujúci systém recyklácie. Pri uvádzaní nového produktu na trh je užitočné študovať tento model a zistiť ako je každý okruh zastúpený na cieľovom trhu.

30

Obrázok 20.

Model systému recyklácie

Zdroj: COBRO

Vedomosti spotrebiteľov a vzdelanostná úroveň Schválenie nového technického a technologického riešenia spoločnosťou, vyžaduje vysokú úroveň spotrebiteľského povedomia, ktoré závisí od kapitálu a výdavkov na vzdelávanie. Tento faktor závisí od vedomostnej úrovne a povedomia spoločnosti a môže byť ovplyvnený marketingom/PR akciami a edukačnými schémami na rôznych úrovniach (školské/univerzitné moduly, semináre, konferencie atď.)

Plnenie očakávaní spotrebiteľov Podľa súčasných trendov marketingu, výrobky môžu byť prezentované atraktívnym vzhľadom, vysokým úžitkovým komfortom, ergonomickým tvarom, odolnosťou, atď. Inými slovami, snaha o udržateľnosť nesmie redukovať aspekty, ktoré sú príťažlivé pre konečných spotrebiteľov. Za účelom splnenia tejto požiadavky, môžu byť využité rôzne typy prieskumov trhu.

Hodnotenie sociálnych vplyvov – skryté náklady konca životného cyklu výrobkov Rozhodnutia vykonané v mikroekonomickom rozsahu výrobcami a spotrebiteľmi môžu zapríčiniť výskyt takzvaného „vonkajšieho efektuʺ alebo „sociálneho efektuʺ. V závislosti od toho, či činnosť spôsobuje výhodu alebo nevýhodu rozoznávame: 

Pozitívny sociálny efekt (výhodu pre spoločnosť)



Negatívny sociálny efekt (náklady pre spoločnosť)

Pozitívny sociálny efekt sa uskutoční, keď činnosti výrobcov a spotrebiteľov spôsobia výhody pre spoločnosť ako celok. Tieto výhody poskytnuté spoločnosti nie sú výrobcom ani spotrebiteľom kompenzované priamo.

Negatívny sociálny efekt sa vyskytne, keď výrobca a spotrebiteľ ako výsledok svojich rozhodnutí vytvoria pre spoločnosť finančné náklady navyše, pričom sami žiadne náklady nenesú. Tieto náklady predstavujú tzv. „celospoločenské náklady“.

31

4.4. Kritériá hodnotenia ekonomických aspektov Dopyt po polymérnych materiáloch Uvedenie nového produktu na trh a určenie jeho ceny by prirodzene malo byť založené na celkových nákladoch výroby, vrátane cien polymérneho materiálu. Toto by však malo vychádzať z analýzy trhu potenciálnych spotrebiteľov špecifického trhu s produktmi. Podľa prieskumu COBRO poľského priemyslu obalových materiálov, najdôležitejší faktor ovplyvňujúci rozhodnutia o výrobe je cena, vlastnosti a dostupnosť polyméru. 52% výrobcov je ochotných zaplatiť za udržateľné polyméry tú istú cenu ako za klasické polymérne materiály. Iba 22% je schopných niesť 100 až 150% - ne vyššie ceny.

Graf uvedený nižšie zobrazuje typickú ekonomickú krivku ponuky a dopytu, ktorá znázorňuje oblasti nedostatku a prebytku – napr. keď je viac produktov dopytovaných ako sa ponúka, alebo keď je viac produktov prítomných na trhu ako je požadovaných. Keď existuje buď nedostatok alebo prebytok ponuky a dopytu, trh je považovaný za nerovnovážny, a preto nestabilný. Za účelom dosiahnutia rovnováhy, cena produktu potrebuje vzrásť alebo poklesnúť. Tento jednoduchý koncept je veľmi dôležitý v určovaní stratégie cien plastových produktov.

Obrázok 21. Typická ekonomická krivka ponuky a dopytu s vyznačenými oblasťami nedostatku prebytku

Ekonomicky podložená voľba polymérov Zdroje polymérov môžu byť vybrané uskutočnením: 

analýzy trhu



analýzy rizika (štúdie realizovateľnosti)



analýzou portfólia výrobcov a dodávateľov (analýza konkurencie)

Určenie nákladov životného cyklu (Life cycle costs evaluation – LCC). Náklady na procesy počas celého životného cyklu Metódou LCC môžu byť určené náklady na procesy vo všetkých štádiách životného cyklu, berúc do úvahy ceny jednotlivých procesov. Tento krok by zahŕňal celú environmentálnu LCC štúdiu, s doplňujúcimi informáciami o cene každého konkrétneho procesu. Na základe výsledkov LCC štúdie, môžu byť podľa určených nákladov uskutočňované manažérske rozhodnutia.

32

5. Systém hodnotenia vybraných kritérií plastov 5.1. Certifikácia kompostovateľných plastov Vďaka skutočnosti, že existuje veľa zavádzajúcich informácií o tzv. „zelených plastoch”, normalizačné organizácie vyvinuli normy pre oblasť bioplastov. V polovici roku 1990 Európska komisia nariadila CEN (Európsky výbor pre normalizáciu) vyvinúť normy pre kompostovateľné obaly. Výsledkom tejto práce je norma EN 13432:2000, ktorá je zladená so smernicou 34/62/EC týkajúcou sa plastov.

Normy sú sady požiadaviek, ktoré má produkt alebo služba spĺňať. Existujú dve hlavné skupiny noriem: 

Norma, teda sada požiadaviek alebo hodnôt, od ktorých splnenia/nesplnenia závisí, či môže byť produktu pridelené určité označenie. Príkladom normy pre kompostovateľné plasty je EN 13432. Neskôr boli základné požiadavky EN 13432 rozšírené na plasty v norme EN 14995.

Existujú tiež iné normy napríklad ASTM D6400, ISO 17088 a iné; a



Testovacie metódy, hodnotenia, stanovenia a postupy. Testovacie metódy opisujú ako vykonať testy a ako ich verifikovať. Pre testovanie špecifických charakteristík kompostovateľných produktov je v norme odkaz pre príslušnú testovaciu metódu, podľa ktorej môže byť testovanie vykonávané.

Normy sú najčastejšie základom pre certifikačné systémy/schémy – ale nie vždy (certifikačná schéma pre plasty na báze biomateriálov). Certifikát je potvrdenie, že produkt/služba spĺňa špecifické požiadavky. Testovanie produktu a verifikácia sú založené na testovacích metódach.

Norma pre kompostovateľné plasty Najznámejšia norma pre kompostovateľnosť je vyššie spomínaná EN 13432. Podľa tejto normy sú vyžadované nasledujúce požiadavky pre kompostovateľné produkty: 

Obsah ťažkých kovov a iných prvkov pod limitmi spomínanými v Prílohe A normy;



Analýza rozkladu počas biologického spracovania. Tri mesiace (12 týždňov) trvajúca analýza v priemyselných alebo polopriemyselných kompostovacích podmienkach by mala poskytnúť postačujúci stupeň rozkladu (nie viac ako 10% sušiny by malo zostať nad sitom s rozmerom oka 2mm);



Analýza biodegradácie – v priebehu 180 dní MUSÍ byť premenených na oxid uhličitý najmenej 90% organického uhlíka (mineralizácia);



Analýza ekotoxicity, vyhodnocujúca, že biologické spracovanie neznižuje stupeň kvality kompostu – toto sa určuje testom rastu rastlín.

Kompostovanie, takisto nazývané organická recyklácia, v podstate znamená schopnosť oxidácie odpadu. Tento proces je vedený v prísne kontrolovaných podmienkach mikroorganizmami, ktoré zmenia organický uhlík na oxid uhličitý. Produktom tohto procesu je organická hmota nazývaná kompost.

Pozitívne potvrdenie kompostovateľnosti môže byť uvedené do praxe vo forme certifikátu, ktorý môže byť udelený pre finálne produkty. Tiež je možné získať registráciu suroviny (polymérov), medziproduktov a aditív. Výrobcovia materiálov nemôžu používať certifikáciu tak ako výrobcovia produktov, ale ak ich materiál už je registrovaný podľa EN 13432, výrobcovia finálnych produktov, ktorí by chceli mať produkt certifikovaný môžu použiť túto registráciu na vyhnutie sa procedúre testovania tohto materiálu, ktorá je drahá a tiež časovo náročná (s ohľadom na registrovanú hrúbku a hrúbku materiálu).

33

Nemecko bolo jednou z prvých krajín kde sa začalo s certifikáciou biodegradovateľných plastov.

Základy pre certifikačné kritériá boli pripravené spoločnosťou Biodegradable Materials Interest Community Association (Interessengemenschaft Biologisch Abbaubare Werkstoffe – IBAW), ktorá sa v roku 2006 zmenila na European Bioplastics Association. Obrázok 22 zobrazuje Európsky certifikačný systém a rôzne značky kompostovateľnosti.

Obrázok 22. Certifikačný systém pre biodegradovateľné plasty v Európe Zdroj: PLASTiCE

Hlavné certifikačné orgány v Európe, ktoré tvoria certifikačný systém, sú koordinované organizáciou DIN CERTCO (člen Nemeckého inštitútu pre normalizáciu DIN) a Vinçotte. Systém DIN CERTCO má národných partnerov pracujúcich v Nemecku, Švajčiarsku, Holandsku, Veľkej Británii a Poľsku, a systém Vinçotte je dostupný medzinárodne cez jeho belgický a taliansky úrad. Taliansko má svoju vlastnú organizáciu pre certifikáciu kompostovateľných plastov, ktorá sa nazýva CIC (Italian Composting Association tj. Talianska asociácia pre kompostovanie (CIC) spolu s Certiquality). Úspešná certifikácia obomi organizáciami - DIN CERTCO a Vinçotte znamená, že výrobca môže umiestniť na produkt značku, ktorá sa nazýva „seedling logo“ tj. „logo semenáčika“. „Logo semenáčika“ je vlastnené organizáciou European Bioplastics Association a oznamuje konečnému spotrebiteľovi, že produkt je zberateľný spolu s iným kompostovateľným organickým odpadom.

Navyše, obidve organizácie - DIN CERTCO a Vinçotte majú svoje vlastné symboly kompostovateľnosti, ktoré môžu byť tiež umiestnené na produktoch, podľa toho, ktorá certifikačná organizácia bola pre určenie kompostovateľnosti využitá. CIC udeľuje kompostovateľným produktom iba svoju vlastnú značku kompostovateľnosti. Obrázok 23 zobrazuje značky kompostovateľnosti, ktoré sú udeľované certifikovaným produktom organizáciami DIN CERTCO, Vinçotte a CIC.

34

Obrázok 23. „Logo semenáčikaTMʺ po boku so špecifickým DIN CERTCO - ‘Geprűft’, Vinçotte – OK COMPOST a CIC – compostabile logami. Zdroj: webstránka certifikačných organizácií DIN CERTCO,

Vinçotte a CIC Potvrdenie schopnosti kompostovania je dané nasledujúcimi podmienkami: 

Všetky materiály, ktoré sa nachádzajú v produkte musia byť kompostovateľné – okrem prípadu, že môžu byť ľahko separované – ako v prípade jogurtového kelímku a viečka.



Hrúbka obalového materiálu musí byť menšia alebo rovnaká ako maximálna hrúbka pri ktorej materiál biodegradoval – bola mu udelená registrácia.



Obal nesmie obsahovať žiadne prísady nebezpečné pre životné prostredie. Plánované použitie produktu by malo byť podrobne popísané. Certifikát nie je udelený, ak produkt obsahuje nejaké prísady, ktoré by mohli znížiť kvalitu kompostu.

Okrem certifikácie priemyselnej kompostovateľnosti, DIN CERTCO a Vinçotte ponúkajú navyše tiež doplnkovú certifikačnú schému pre domáce kompostovanie (Home composting). Certifikačné značky pre DOMÁCE kompostovanie sú znázornené na obrázku 24. Teplota v záhradnej kompostovacej kope je oveľa nižšia a menej konštantná ako v priemyselných kompostovacích podmienkach. Nižšia teplota je spôsobená menším objemom odpadu. To potvrdzuje, že záhradné kompostovanie je viac zložitý, pomalší proces. OK HOME certifikačné kompostovacie schémy garantujú kompletnú biodegradovateľnosť v záhradných kompostovacích kopách.

Obrázok 24. Certifikačné logá pre produkty určené na domáce kompostovanie

Zdroj: webstránka certifikačných organizácií DIN CERTCO a Vinçotte Vinçotte tiež udeľuje certifikačnú značku produktom, ktoré sú biodegradovateľné v pôde a vo vode (symboly sú zobrazené na obrázku 25). Podobne, systémy certifikácie biodegradovateľnosti v pôde a vo vode garantujú, že produkty budú kompletne biodegradovať v pôde a v sladkej vode bez nepriaznivého ovplyvnenia životného prostredia. Treba poznamenať, že certifikácia biodegradovateľnosti vo vode negarantuje, že produkt bude biodegradovať v morskom prostredí (slaná voda).

Obrázok 25. Certifikačné značky pre produkty, ktoré sú biodegradovateľné v pôde alebo vo vode Zdroj: webstránka

certifikačnej organizácie Vinçotte Certifikácia v USA je založená na norme ASTM D6400. Obrázok 26 znázorňuje kompostovaciu značku udeľovanú spoločnosťou US Composting Council a organizáciou Biodegradable Products Institute.

Obrázok 26. Biodegradovateľnosť a kompostovateľnosť podľa US Composting Council a Biodegradable Products Institute.

Zdroj: webstránka certifikačnej organizácie Biodegradable Products Institute 35

5.2. Certifikácia obsahu biomateriálov Určenie obsahu biomateriálov (teda podielu založenom na biomateriáloch tj. bio-based) je založené na princípe merania aktivity izotopu 14C. Obidva typy materiálov – tie, ktoré sú založené na fosílnych surovinách ako aj tie, ktoré sú založené na obnoviteľných zdrojoch – sú zväčša zložené z uhlíka, ktorý sa môže nachádzať v prírode vo forme troch izotopov: 12C, 13C a 14C. Izotop 14C je nestabilný, pomaly sa rozkladá a je prirodzene prítomný vo všetkých živých organizmoch. Obsah 14C vo všetkých živých organizmoch je veľmi stabilný lebo sa viaže na koncentráciu 14C v environmente, ktorá je blízka konštante. Keď organizmus odumrie, zastaví sa absorpcia izotopu 14C z prostredia. Od tohto momentu začne koncentrácia izotopu 14C v organizme postupne klesať kvôli prirodzenému rozkladu izotopu.

Polčas rozpadu 14C je okolo 5700 rokov. Nie je teda pozorovateľný v rozsahu ľudského života, ale v rámci 50 000 rokov obsah 14C klesá na úroveň, ktorá sa nedá zmerať. To znamená, že koncentrácia 14 C vo fosílnych surovinách je nepatrná.

Norma ASTM D6866 s použitím princípu uvedeného vyššie je základom pre certifikovanie materiálov, medziproduktov, prísad a produktov založených na obnoviteľných zdrojoch.

Vinçotte aj DIN CERTCO zaviedli systém hodnotenia pre obsah obnoviteľných zdrojov v plastových materiáloch alebo produktoch. Tento certifikačný systém v podstate hodnotí pomerný obsah “starého” (fosílneho) a “nového” (obnoviteľného/biogénneho) uhlíka. Obrázok 27 zobrazuje rozdiel medzi “starým” a “novým” uhlíkom. “Uhlíkový vek” predstavuje čas potrebný na získanie uhlíka pre výrobu produktu. Klasické/konvenčné plasty sú vyrobené z fosílnych surovín obsahujúcich uhlík produkovaný pred miliónmi rokov. Na druhej strane, plasty vyrobené z obnoviteľných plodín (kukurica, cukrová trstina, zemiaky a tiež odpad z poľnohospodárstva a potravinárskej výroby) obsahujú uhlík, ktorý cirkuluje v prírode maximálne niekoľko rokov. Napríklad “uhlíkový vek” drevených výrobkov sa pohybuje okolo niekoľkých desiatok rokov.

Obrázok 27. Uhlíkový cyklus

Prvý certifikačný systém pre plasty obsahujúce obnoviteľné suroviny v EU, bol zavedený v Belgicku organizáciou AIB-VINÇOTTE International S.A. Certifikát o obsahu biomateriálov je dostupný pre produkty, ktoré obsahujú najmenej 20% uhlíka z obnoviteľných zdrojov a je rozdelený na štyri skupiny: 

obsah obnoviteľných surovín 20 – 40%



obsah obnoviteľných surovín 40 – 60%



obsah obnoviteľných surovín 60 – 80%



obsah obnoviteľných surovín nad 80%

36

Tento systém môže byť použitý pre mnohé produkty kompletne alebo čiastočne vyrobené z materiálov/polymérov/zdrojov prírodného pôvodu (s výnimkou pevných, kvapalných a plynných palív). Kritériá hodnotenia, ktoré sú základom tejto certifikácie sú verejne dostupné. Kritériá zahŕňajú základné špecifikácie. Aby bolo možné žiadať o certifikáciu, produkt musí obsahovať najmenej 30% organického uhlíka v sušine a najmenej 20% organického uhlíka z obnoviteľných zdrojov. Analýza je založená na norme ASTM D6866, metóde B alebo C. Certifikácia sa vzťahuje iba na materiály, ktoré sú netoxické a nepoužívajú sa v medicíne.

Počet hviezd v symbole znamená percento obnoviteľných surovín v určitom produkte. Obrázok 28 znázorňuje symbol, ktorý potvrdzuje, že produkt je vyrobený z obnoviteľných zdrojov a vysvetľuje význam určitých častí certifikačnej nálepky.

Obrázok 28. AIB-Vinçotte certifikačné symboly pre produkty z obnoviteľných zdrojov

Zdroj: webstránka certifikačnej organizácie Vinçotte Certifikácia biopolymérov podľa DIN CERTCO, sa používa pre rôzne odvetvia a produkty (s výnimkou medicínskych, petrochemických a toxických produktov). Úspešné absolvovanie certifikačnej procedúry umožní výrobcovi umiestniť špeciálny symbol s percentom obsahu obnoviteľných surovín na produkt.

Certifikačná škála má tri triedy: 

Od 20% do 50%



od 50% do 85%



nad 85% obnoviteľných surovín

Obrázok 29 zobrazuje certifikačné značky, ktoré uvádzajú percento obsahu obnoviteľných surovín.

Obrázok 29. Certifikačné logá produktov z obnoviteľných zdrojov podľa DIN CERTCO

Zdroj: webstránka certifikačnej organizácie DIN CERTCO Ak produkt pozostáva z viac ako jednej zložky, potom spoločnosť žiadajúca o certifikát potrebuje certifikovať každú zložku produktu samostatne. Na druhej strane, je možné certifikovať skupinu produktov, ak sú vyrobené z toho istého materiálu a majú podobný tvar, pričom ich jediným odlišujúcim faktorom je veľkosť.

37

5.3. Súhrn obsahu kapitoly o certifikácii

Obrázok 30. Normalizácia a certifikácia bioplastov Obrázok 30 znázorňuje, z čoho pozostáva normalizácia a certifikácia bioplastov. Bioplasty sú buď založené na biomateriáloch alebo sú biodegradovateľné, alebo oboje súčasne (definícia podľa European Bioplastics). Avšak ich certifikačné schémy sú oddelené.

Pre plasty založené na biomateriáloch (plasty vyrobené z obnoviteľných zdrojov) existujú iba testovacie metódy a neexistujú normy. Potrebným výsledkom certifikačnej schémy je pomerné zastúpenie obnoviteľných surovín, v porovnaní so starým uhlíkom, ktoré sa zisťuje meraním. Na základe určenia obsahu biomateriálov je produktu udelený certifikát.

Biodegradovateľné plasty sú rozdelené do nasledujúcich skupín: 

plasty biodegradovateľné vo vode, existuje norma aj testovacie metódy, teda certifikačná schéma je vytvorená.



plasty biodegradovateľné v pôde, sú vyvinuté iba testovacie metódy a neexistuje norma, certifikačná schéma je vytvorená.



plasty biodegradovateľné v anaeróbnom prostredí, sú vyvinuté iba testovacie metódy, neexistuje norma ani certifikačná schéma.



a kompostovateľné plasty, ktoré sa delia na:





plasty vhodné pre priemyselné kompostovanie, pre túto oblasť máme najviac noriem, štandardných testovacích metód a certifikačných schém, a



plasty vhodné pre domáce kompostovanie, norma bola publikovaná v roku 2010, vyvinuté sú štandardné testovacie metódy a tiež certifikačné schémy.

ako poslednú skupinu biodegradovateľných plastov môžeme spomenúť oxo-degradovateľné plasty, ktoré však aktuálne NEPATRIA k bioplastom, lebo je stále nedostatok známych dôkazov o procese „trávenia“ týchto materiálov mikroorganizmami. Pre oxo-degradovateľné plasty máme nejaké testovacie metódy, ale momentálne neexistuje norma, ani certifikačná schéma.

Oblasť normalizácie a certifikácie bioplastov je veľmi rozsiahla, komplexná a rýchlo sa mení. Pre získanie ďalších špecifických informácií kontaktujte vyššie spomínané certifikačné organizácie.

38

5.4. Uhlíková stopa - potvrdenie redukcie emisií skleníkových plynov Legislatívne obmedzenia upravujúce vypúšťanie skleníkových plynov ovplyvnili mnohé hodnotiace metódy týchto emisií - výpočtové metódy, ktoré môžu byť aplikované na produkty vrátane obalov.

Najpopulárnejšia metóda sa nazýva „uhlíková stopa“ alebo „uhlíkový profil“. Pre plastové produkty predstavuje „uhlíková stopa“ celkové množstvo priamo a nepriamo emitovaného CO 2 (a iných skleníkových plynov), v priebehu celého životného cyklu produktov. V Európe je najobľúbenejší spôsob výpočtu „uhlíkovej stopy“ založený na norme PAS 2050:2011, publikovanej inštitúciou BSI (British Standards Institution). Obrázok 31 znázorňuje 5 krokov postupu výpočtu. Na druhej strane, obrázok 32 zobrazuje štádiá životného cyklu produktu a údaje potrebné pre kompletné vyhodnotenie „uhlíkovej stopy“.

Obrázok 31. Hodnotiaca schéma intenzity „uhlíkovej stopy“ podľa PAS 2050:2011

Obrázok 32. Štádiá životného cyklu brané do úvahy pri vyhodnocovaní „uhlíkovej stopy“ a iné potrebné údaje

V roku 2007 Carbon Trust (organizácia financovaná britskou vládou) zaviedla novú značku s názvom „carbon reduction label“ tj. „značka redukcie uhlíka“. Súčasná verzia tohto symbolu je znázornená na obrázku 33. „Carbon reduction label“ ukazuje celkové emisie CO 2 a iných skleníkových plynov, vyjadrené v ekvivalentoch CO2 vo všetkých štádiách životného cyklu produktu (výroba, preprava, distribúcia, odstránenie a recyklácia). Základom pre hodnotenie tohto parametra je norma PAS 2050:2011. Značka „Carbon reduction label“ informuje spotrebiteľa o úrovni emisií skleníkových plynov, a pomáha im robiť uvážené rozhodnutia, ktoré sú prínosom pre životné prostredie.

39

Obrázok 33. Aktuálny príklad značky potvrdzujúcej spoluprácu s Carbon Trust

Výrobcovia spolupracujúci s Carbon Trust analyzujú mapy procesov súvisiace so životným cyklom svojich špecifických výrobkov. Po analýze emisií skleníkových plynov z ich procesov sú podniky schopné zmeniť technické a logistické riešenia, pričom tieto zmeny môžu viesť k redukcii emisií. Na pilotnom testovaní tejto schémy sa zúčastnili výrobcovia nasledujúcich produktov: pomarančová šťava, zemiakové lupienky, detergenty, žiarovky, šaty. Obrázok 34 znázorňuje príklad „carbon reduction label“ na produkte zo supermarketu obchodného reťazca.

Obrázok 34. „Carbon reduction label“ na fľaši mlieka – všimnite si, že výsledok zohľadňuje všetky procesy pri produkcii mlieka – spolu s výrobou plastovej fľaše, vrchnáku, nálepky a potlače.

Zdroj: http://www.german-retailblog.com/2012/04/19/tescos-carbon-footprint/

Iným pozoruhodným príkladom firmy spolupracujúcej s Carbon Trust je hlavný globálny producent nápojov. Obrázok 35 zobrazuje schému procesov životného cyklu nápojov, a obrázok 36 rozloženie uhlíkovej stopy na výrobné procesy. Ako je možné vidieť na obrázku 36, pre sklenú fľašu predstavuje uhlíková stopa prisudzovaná obalu 68,5%, pre 0,33L kovovú plechovku 56,4%, pre 0,5L PET fľašu 43,1% a pre veľkú 2L PET fľašu do 32,9% celkových emisií CO2.

Obrázok 35. Schéma procesov pre nápoje 40

Obrázok 36. Podiely uhlíkovej stopy pre rôzne obaly Z porovnania uhlíkovej stopy viacerých nápojov vyplýva, že najvyššiu hodnotu dosahuje štandardná verzia nápoja v 0,33L sklenej fľaši (1071 g CO2 na liter) a najnižšiu hodnotu diétna verzia nápoja v 2L PET fľaši (192 g CO2 na liter).

Vyššie hodnoty uhlíkovej stopy pre normálnu verziu, v porovnaní s diétnou edíciou nápoja sú prisudzované vyššiemu obsahu cukru, ktorý následne vedie k nárastu celkových emisií.

Obrázok 37. „Uhlíková stopa“ pre rôzne nápoje 41

6. Záver Vážení čitatelia, tento návod bol zostavený s cieľom prezentovať objektívne informácie o bioplastoch, a pomôcť vám lepšie sa zorientovať v problematike udržateľných plastov.

V rámci návodu sme pokryli kompletný reťazec aktivít vedúcich k uvedeniu produktu na trh udržateľných plastov - od základných charakteristík plastov a bioplastov, možností výroby bioplastov, až po udržateľnosť bioplastov, kde sme prezentovali všetky tri piliere udržateľného rozvoja. V ďalších častiach sme rozobrali rôzne systémy hodnotenia udržateľných plastov, pričom sme poskytli informácie o objektívnom overovaní pridanej hodnoty produktov z bioplastov. Dúfame, že tento návod zahŕňa všetky témy týkajúce sa bioplastov, ktoré vás zaujímajú. Ďalšie praktické informácie o bioplastoch môžete nájsť aj v nasledujúcich prílohách, v ktorých sú prezentované príklady možných použití bioplastov a zoznam analýz prípadne iných služieb súvisiacich s bioplastmi, ktoré sú poskytované naším konzorciom.

Niektoré dodatočné technické informácie je možné nájsť aj na našom YouTube informačnom kanáli (www.youtube.com/user/plasticeproject), kde sme publikovali naše video prezentácie, prednášky a prednášky iných odborníkov, ktoré boli prezentované počas našich podujatí.

42

Príloha A

Vážení čitatelia, tento zoznam aplikácií bioplastov bol vypracovaný so zámerom pomôcť vám nájsť nápad, akým spôsobom využiť bioplasty vo vašich firmách a zároveň prezentovať, že použitie bioplastov je oveľa širšie ako iba bio – vrecká na odpad, ale že je z nich možné vyrobiť väčšinu úžitkových predmetov.

Produkty sú rozdelené do rôznych skupín, sprevádzané krátkym popisom možného použitia a vysvetlením výhod použitia bioplastov.

V celom návode sme sa až do tejto chvíle snažili vyhnúť názvom všetkých spoločností, pričom sme boli viac - menej úspešní, ale v tejto chvíli potrebujeme predsa len uviesť názvy niektorých firiem. Nie za účelom ich reklamy, ale výhradne s cieľom prezentovať v tejto publikácii všetky možné aplikácie bioplastov. Obrázky boli prevzaté najmä od European Bioplastics (tab Press/Press pictures), pričom pri obrázkoch prevzatých z iných zdrojov sú ich zdroje uvedené pod obrázkom.

Želáme množstvo úspešných nápadov pre využitie bioplastov.

43

Fólie, tašky Fólie vyrobené z bioplastov môžu byť použité na výrobu bio-vriec na odpad, kompostovateľných tašiek, tašiek vyrobených z obnoviteľných zdrojov, potravinových obalov, zmršťujúcich sa fólií pre balenie nápojov a tiež pre iné aplikácie. Hlavnou výhodou použitia bioplastov je environmentálny aspekt, vyššia spotrebiteľská akceptácia, zvýšená trvanlivosť produktov a kompostovanie ako spracovanie po uplynutí úžitkovej doby kompostovateľných produktov.

Kompostovateľné nákupné tašky Autor: Aldi/BASF

Bio PE nákupná taška Autor: Lidl Austria GmbH

Kompostovateľná nákupná taška Autor: Novamont

Kompostovateľný transparentný obal na kvety Autor: FKuR

Kompostovateľná fólia na ovocie a zeleninu Autor: Alesco

Kompostovateľné zmršťujúce sa fólie pre balenie nápojov Autor: Alesco

Kompostovateľné vrecko na kozmetické výrobky Autor: FKuR

Kompostovateľný obal na mydlo Autor: FKuR, Umbria Olli International

44

Potravinové obaly Potravinové obaly z bioplastov môžu byť použité na balenie rôznych typov jedla, od chleba a pečiva, cez ovocie a zeleninu, sladkosti, rôzne druhy korení a čajov až po rôzne druhy nealkoholických nápojov. Rozličné typy bioplastových obalov sú už dostupné na trhu. Hlavnými výhodami použitia bioplastov sú environmentálne aspekty, vyššia spotrebiteľská akceptácia, zvýšenie trvanlivosti balených potravín a kompostovanie ako spracovanie po uplynutí úžitkovej doby kompostovateľných produktov.

Biodegradovateľné vrecko na organické cestoviny, vyrobené na báze celulózy Autor: Birkel

Kompostovateľná sieťová taška na ovocie Autor: FKuR

Vodorozpustná a kompostovateľná tácka na čokoládu, vyrobená na báze škrobu Autor: Marks and Spencer

Kompostovateľná nádoba z PLA na ovocie a zeleninu, Autor: Plastice

Kompostovateľné obaly na bylinky a korenia, vyrobené na báze celulózy Autor: Innovia Films

Kompostovateľné vrecká na ovocie a zeleninu Autor: Wentus

45

Biodegradovateľné vrecko na organické cestoviny, vyrobené na báze celulózy Autor: Birkel

Kompostovateľná sieťová taška na ovocie Autor: FKuR

Vodorozpustná a kompostovateľná tácka na čokoládu, vyrobená na báze škrobu Autor: Marks and Spencer

Kompostovateľná nádoba z PLA na ovocie a zeleninu, Autor: Plastice

Kompostovateľné obaly na bylinky a korenia, vyrobené na báze celulózy Autor: Innovia Films

Kompostovateľné vrecká na ovocie a zeleninu Autor: Wentus

46

Jednorazové poháre, príbory a taniere Jednorazové výrobky sú často využívané na piknikoch, prípadne podujatiach v prírode, ako nádoby na jedlo pre jedno použitie, v cateringu (služba s dodávkou pripravených jedál) a v lietadlách.

Predstavujú obrovské množstvo odpadu, pričom sú ťažko recyklovateľné, lebo sú znečistené jedlom.

Jednou z hlavných výhod kompostovateľných jednorazových výrobkov je, že sa môžu spolu so zvyškami jedla odviezť do kompostovní, kde sa spracujú na kompost.

Kompostovateľný pohár na horúce nápoje, papier laminovaný bioplastom.

Autor: Huhtamaki

Kompostovateľný pohár na studené nápoje Autor: Huhtamaki

Misky a dutý riad vyrobený z plastov na báze biomateriálov Autor: Koser/Tecnaro

47

Biodegradovateľné vidličky Autor: Novamont

Biodegradovateľné slamky Autor: PLASTiCE

Poľnohospodárske a záhradkárske výrobky Biodegradovateľné črepníky pre rastliny, mulčovacie fólie, expandované PLA tácky pre záhradnícke aplikácie.

Biodegradovateľné črepníky pre rastliny sa používajú na sadenie priesad spolu s črepníkom. Týmto spôsobom sa korene rastliny nepoškodia, navyše črepník je následne zmenený na kompost a zúrodňuje pôdu. Mulčovacie fólie sa používajú na potlačenie rastu buriny, udržiavanie vody a zväčša sa využívajú pre zeleninu a rôzne poľnohospodárske plodiny. Po zbere úrody, fólia môže byť zaoraná a využitá ako hnojivo. Zaorávanie mulčovacích fólií po použití namiesto ich zbierania z poľa, čistenia pôdy a ich vrátenia na recykláciu je praktické a zvyšuje ekonomickosť operácie. Tácky z expandovaného PLA sa môžu používať ako bežné EPS tácky, pričom sú zároveň kompostovateľné.

Biodegradovateľný črepník pre rastliny Autor: Limagrain

Kompostovateľné biodegradovateľné mulčovacie fólie zaorávané do pôdy Autor: BASF

48

Expandované PLA tácky Autor: FKuR & Synbra

Spotrebná elektronika Ako všetci vieme, žijeme elektronický vek. Dnešné kryty počítačov, mobilných telefónov, pamäťových zariadení a všetkých malých elektronických súčiastok sú vyrobené z plastov, aby spotrebiče boli ľahké, prenosné, zároveň húževnaté, a ak je to potrebné tak aj trvanlivé. Prvými produktmi z bioplastov v rýchlo sa vyvíjajúcom sektore spotrebnej elektroniky sú prvky klávesnice, kryty mobilných telefónov, vysávačov alebo počítačové myši pre laptopy. S plynúcim časom sú bioplasty stále vo vyššej miere zastúpené v elektronických zariadeniach.

Biodegradovateľná myš Autor: Fujitsu

Klávesnica vyrobená z plastov na báze biomateriálov Autor: Fujitsu

Biodegradovateľné slúchadlá vyrobené z plastov na báze biomateriálov Autor: Michael Young Designer

40% krytu telefónu je vyrobených z bioplastov Autor: Samsung

Kryt telefónu - biodegradovateľný a/alebo na báze biomateriálov Autor: Ventev InnovationsTM

Biodegradovateľné kryty telefónov Autor: Api Spa – Biomood Srl

49

Odevy Bioplasty v odevnom sektore nahrádzajú bežné plasty alebo prírodné materiály, a používajú sa pre výrobu obuvi a syntetických poťahovaných materiálov. Bioplasty môžu byť použité ako látka na svadobné šaty, bundu alebo ako alternatíva kože. Alternatíva kože sa často používa pre výrobu biodegradovateľných topánok. Pridanou hodnotou týchto materiálov je variabilnosť ich použitia, taktiež pre výrobu inovatívnej vysokokvalitnej obuvi.

Bunda vyrobená čiastočne z plastov na báze biomateriálov Autor: Du Pont

Biodegradovateľné svadobné šaty Autor: Gattinoni

Biodegradovateľné topánky Zdroj obrázku: ecouterre.com-Gucci

50

Hygienické a kozmetické produkty Hygienické a kozmetické produkty sú zdrojom nepredstaviteľného množstva plastového odpadu, preto je dopyt po použití viac udržateľných materiálov v tejto oblasti veľmi zreteľný. Niektorí výrobcovia používajú biodegradovateľné materiály, a niektorí nahradili obaly vyrobené z konvenčných plastov na báze fosílnych surovín viac udržateľnými materiálmi odvodenými od biomasy.

Likvidácia biodegradovateľných materiálov je veľmi jednoduchá.

Biodegradovateľné obaly na kozmetiku Autor: Sidaplax

Biodegradovateľné obaly na kozmetiku Autor: FKuR

Biodegradovateľný obal na kozmetiku Autor: Cargo Cosmetics

Kompostovateľná zubná kefka, štetiny nie sú kompostovateľné!

Autor: World Centric

Biodegradovateľný obal pre kozmetiku na vlasy a telo Autor: Sidaplax

Biodegradovateľný obal pre kozmetiku na vlasy a telo Autor: Eudermic/Natureworks

51

Obal pre kozmetiku na vlasy a telo na báze biomateriálov Autor: Procter&Gamble

Textil – pre domácnosť a automobilový priemysel Ako ste sa mohli doteraz presvedčiť, bioplasty môžu byť použité v širokom rozsahu aplikácií. Jedným z možných použití bioplastov je výroba textílií. Na výrobu textílií môžu byť použité rôzne druhy plastov, ale ak sú vyrobené z bioplastov, môžu byť propagované obsahom obnoviteľných surovín, pričom niektoré aj schopnosťou biodegradovať. Produkty vyrobené z týchto textilov majú vypracovanie a kvalitu podobnú ako tradičné tkaniny.

Koberec z bioplastu Autor: DuPont

Poťah na sedačku z bioplastu Author: Tango Biofabric. Tejin

Tkanina z bioplastov v kufri auta, Bio PET, Toyota.

Zdroj obrázku: http://goo.gl/V4mIJ

Výplňový vankúš do sedačky z látky z bioplastu Autor: Paradies GmbH

Poťah na autosedadlo vyrobený zo 100 % z bioplastov odolných voči vysokej teplote Autor: Mazda Motor Corporation, Teijin

Aplikácie v automobilovom priemysle Ako bolo povedané vyššie, bioplasty sa používajú pre interiéry áut, ale sú prítomné aj v iných aplikáciách pre automobilový priemysel. Tieto aplikácie majú veľmi špecifické požiadavky (ako palivové potrubie vyrobené z obnoviteľných surovín – nylon).

Palivové potrubie vyrobené z nylonu z obnoviteľných surovín – odolné voči chemicky agresívnym biopalivám, teplotným extrémom a mechanickému namáhaniu Autor: DuPont

Povrch airbagu vyrobený z plastov na báze biomateriálov Autor: DuPont

52

Šport Plasty robia športy ľahšími a cenovo dostupnejšími. Väčšina športových potrieb a športových odevov je vyrobená z plastov. Bioplasty pomaly vstupujú aj do tejto oblasti. Nižšie sú uvedené niektoré športové potreby vyrobené z bioplastov.

Biodegradovateľné airsoft guľôčky pre športovú streľbu Zdroj: Wikimedia Commons

Biodegradovateľné golfové tíčka tj. podstavce pod loptičku Zdroj: EcoGolf

Lyžiarska topánka vyrobená z obnoviteľných zdrojov Autor: Salomon

Lyžiarska topánka vyrobená na 80% z obnoviteľných zdrojov Autor: Atomic

Sedadlá na štadióne ArenA, vyrobené z PE na báze biomateriálov Zdroj: Wikimedia Commons

53

Iné Nižšie sú uvedené niektoré aplikácie bioplastov, ktoré nebolo možné zaradiť do žiadnej skupiny produktov.

Biodegradovateľná ceruzka Autor: Telles, Metabolix

Cestovná batožina vyrobená na 100% z obnoviteľných zdrojov Autor: Arkema

Hračky biodegradovateľné a vyrobené na báze biomateriálov Autor: © BioFactur

Hračky biodegradovateľné a vyrobené na báze biomateriálov Autor: Metabolix Zoe b

Biodegradovateľný vešiak z tzv.kvapalného dreva (Liquid wood) Author: Benetton Group

Hmoždinky Fischer UX vyrobené z obnoviteľných zdrojov Autor: Fischerwerke, Waldachtal

Rám okuliarov vyrobený z obnoviteľných zdrojov Autor: Tanaka Foresight Inc., Teijin

Rám okuliarov vyrobený z obnoviteľných zdrojov Autor: Arkema

54

Príloha B

Inovatívny rozvoj hodnotového reťazca pre udržateľné plasty v strednej Európe Pracovný balík 3 Príprava detailného plánu práce – od vedy k inováciám v hodnotovom reťazci

ZDRUŽENÁ (NADNÁRODNÁ) R&D SCHÉMA PRE POLYMÉRY BIODEGRADOVATEĽNÉ V ENVIRONMENTE

55

Úvod Počas niekoľkých posledných rokov, Konzorcium PLASTiCE bolo zainteresované v základnom a aplikovanom výskume na rôznych stupňoch nadväzujúcich činností týkajúcich sa plastov biodegratovateľných v environmente. Zatiaľ čo každá inštitúcia R&D je teoreticky schopná zabezpečiť väčšinu výskumných služieb, v praxi, každá inštitúcia je špecializovaná na špecifické R&D činnosti. Pre lepšie splnenie potrieb výrobcov biodegradovateľných polymérov a plastov v strednej Európe a pre rozvoj nového trhu aplikácií, Konzorcium PLASTiCE vyvinulo združenú (nadnárodnú) R&D schému pre polymérne materiály biodegradovateľné v environmente.

Vďaka spolupráci medzi siedmimi R&D inštitúciami zo štyroch krajín, spoločná R&D schéma ponúka špecifické riešenia pre spoločnosti v strednej Európe, ktoré sú zainteresované v prinášaní nových environmentálne biodegradovateľných polymérnych aplikácií na trh. Pre ďalšie informácie o spolupráci s Konzorciom PLASTiCE, prosím kontaktujte vašu regionálnu R&D inštitúciu.

Kontakty Pre Taliansko, Rakúsko

University of Bologna, Department of Chemistry ‘G. Ciamician’ (PP8) Mariastella Scandola, Profesorka, vedúca Polymer Science Group Tel./Fax: +39 0512099577/+39 0512099456 E-mail: mariastella.scandola@unibo.it

Pre Českú republiku, Slovensko

Ústav polymérov, Slovenská akadémia vied (PP5) Ivan Chodak, vedúci vedecký pracovník, Profesor Tel./Fax: +421 2 3229 4340 / +421 2 5477 5923 E-mail: upolchiv@savba.sk Slovenská technická univerzita v Bratislave (PP6) Dušan Bakoš, Profesor Tel./Fax: +421 903 238191, +421 2 59325439, fax +421 2 52495381 E-mail: dusan.bakos@stuba.sk

Pre Slovinsko, balkánske štáty

National Institute of Chemistry (LP) Laboratory for Polymer Chemistry and Technology Andrej Kržan, Vedúci výskumný pracovník Tel./Fax: +386 1 47 60 296 E-mail: andrej.krzan@ki.si Center of Excellence Polymer Materials and Technologies (PP11) Urska Kropf, Výskumný pracovník Tel./Fax: +386 3 42 58 400 E-mail: urska.kropf@polieko.si

Pre Poľsko, pobaltské štáty

Polish Academy of Sciences, Centre of Polymer and Carbon Materials (PP12) Marek Kowalczuk, Vedúci Oddelenia biodegradovateľných materiálov Tel./Fax: +48 32 271 60 77/+48 32 271 29 69 E-mail: cchpmk@poczta.ck.gliwice.pl Polish Packaging Research and Development Centre (PP13) Hanna Żakowska, Zástupca riaditeľa pre výskum Tel./Fax: +48 22 842 20 11 ext. 18 E-mail: ekopack@cobro.org.pl

56

Komplementarita Konzorcium PLASTiCE ponúka R&D služby spojené s polymérnymi materiálmi PLA a PHA ako aj s materiálmi na báze škrobu, atď., podľa špecifických potrieb priemyslu.

PLA Oblasť výskumu

PHA

Iné materiály

Materiály na báze škrobu Charakterizácia polymérov na trhu, zahŕňajúca:

 

PP5, PP6, PP12

PP5, PP6, PP12

PP8, PP5, PP6, PP11

PP8, PP5, PP11

PP5, PP11, PP12

PP5, PP11,PP12

PP11, PP12

PP11, PP12

PP5, PP6, PP11

PP5, PP6, PP11

PP5, PP6, PP11, PP12

PP5, PP6, PP11, PP12

PP5, PP6, PP11

PP5, PP6, PP11

PP5, PP6, PP11

PP5, PP6, PP11

PP5, PP6, PP11

PP5, PP6, PP11

fólie

PP6, PP11*, PP12

PP6, PP11*, PP12

pevné obaly

PP6, PP11*, PP12

PP6, PP11*, PP12

flexibilné obaly

PP6, PP12

PP6, PP12

mulčovacie fólie

PP6, PP12

PP6, PP12

PP5

PP5

PP11*, PP12

PP11*, PP12

LP, PP5, PP12, PP13

LP, PP5, PP12, PP13

PP5, PP12, PP13

PP5, PP12, PP13

PP5, PP6, PP8, PP11, PP12, PP13

PP5, PP6, PP8, PP11, PP12, PP13

Zloženie a molekulovú štruktúru

Vlastnosti v tuhom stave Modifikácia vlastností polymérov chemickými metódami, zahŕňajúca:

 

Modifikáciu (pomocou polymérnych modifikátorov) Funkčné polyméry

Modifikácia vlastností polymérov fyzikálnymi metódami, zahŕňajúca:



Modifikáciu pomocou aditív



Polymérne zmesi



Polymérne kompozity, vrátane nanokompozitov

Spracovanie, zahŕňajúce:



Reológiu, spracovateľské parametre



Homogenizáciu (použitím mixérov, jednozávitovkového alebo dvojzávitovkového extrúdra) Priemyselná výroba, zahŕňajúca:

     

napeňované (expandované) materiály

poťahované materiály Aplikačné vlastnosti polymérnych výrobkov, zahŕňajúce:

  

parametre starnutia polymérnych materiálov bariérové vlastnosti polymérnych materiálov (priepustnosť plynov) termo-mechanické vlastnosti polymérnych materiálov



trvanlivosť a skladovacie vlastnosti (podľa Európskej PP13 vyhlášky EX 2002/72 pre kontakt s potavinami) Testovanie biodegradácie a kompostovateľnosti (podľa EN, ASTM a ISO), zahŕňajúce:

 

Testovanie pri laboratórnych podmienkach Testovanie v komunálnych a priemyselných zariadeniach pre aeróbne kompostovanie

PP6*, PP11, PP12, PP13

PP6*, PP11, PP12, PP13

PP12

PP12

Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad oblastí špecializácie partnerov konzorcia. *: v spolupráci s partnermi 57

PP13

Združená R&D schéma pre environmentálne biodegradovateľné plasty Oblasť výskumných služieb

Popis výskumných činností

Charakterizácia polymérov na trhu Fyzikálne vlastnosti v tuhom stave

Odhadovaná dodacia doba výsledkov

(termické, mechanické, štruktúrne, morfologické) Analýza termickej stability (teplota degradácie) jednozložkových alebo viaczložkových materiálov (pomocou termogravimetrickej analýzy, od lab. teploty do 900°C, v inertnej atmosfére alebo na vzduchu)

3 pracovné dni (jedna vzorka) 1-2 týždne (do 10 vzoriek)

Analýza termickej stability a hmotnostná spektrometria prchavých produktov (pomocou TGA-MS, od lab. teploty do 900°C v inertnej atmosfére)

3 pracovné dni (jedna vzorka) 1-2 týždne (do 10 vzoriek)

Analýza termických prechodov (sklovitý prechod, kryštalizácia a topenie s určením teplôt prechodov a príslušných špecifických príspevkov merného tepla, entalpie kryštalizácie a topenia pomocou diferenciálnej scanovacej kalorimetrie (DSC), v rozsahu teplôt od -100°C do 250°C, chladenie kvapalným dusíkom),

2-4 týždne (v závislosti od počtu vzoriek)

2 scany na vzorku Stanovenie mechanických vlastností pri laboratórnej teplote (modul elasticity, pevnosť a predĺženie na medzi klzu a pri pretrhnutí, pomocou testovania v ťahu so štatistickou analýzou výsledkov pre minimálne 8 vzoriek)

2-5 týždňov (v závislosti od počtu vzoriek)

Určenie viskoelastickej relaxácie (pomocou dynamicko-mechanickej analýzy v jedno- alebo multi-frekvenčnom móde, v rozsahu teplôt od -150°C do 250°C)

3-4 týždne

Štruktúrna analýza kryštalickej fázy (pomocou širokouhlej RTG práškovej difrakcie) Výsledok poskytnutý klientovi Oblasť výskumných služieb

Správa o fyzikálnych vlastnostiach analyzovaných polymérov

Odhadovaná

Charakterizácia polymérov na trhu

dodacia doba Zloženie a molekulová štruktúra

výsledkov

Určenie vlastností v tuhom stave použitím infračervenej spektroskopie (FTIR, Fourier Transform Infrared spectrometer) Charakterizácia rozpustnosti materiálu a určenie percentuálneho zastúpenia polyméru v plaste (chemická analýza) Charakterizácia polyméru v plaste pomocou NMR (nukleárna magnetická Popis

rezonancia) spektroskopie Určenie mólovej hmotnosti polyméru pomocou GPC techniky (gélová permeačná

výskumných aktivít

2 týždne

chromatografia) Analýza aditív pomocou hmotnostného spektrometra LCMS-IT-TOF (hybridný hmotnostný spektrometer s iónovou pascou a s rozlíšením a hmotnostnou

1-2 týždne 1-3 týždne 1-3 týždne 1-3 týždne

1-3 týždne

presnosťou tandemového hmotnostného spektrometra) Charakterizácia biodegradovateľných kopolyesterov (PHA) použitím sekvenovacieho a tandemového hmotnostného spektrometra ESI-MSn (electrospray “soft” ionisation with multistep mass spectrometry) Výsledok poskytnutý

Správa o molekulovej štruktúre polyméru a charakterizácii aditív v plaste

klientovi

58

1-3 týždne

Oblasť výskumných služieb

Popis výskumných aktivít

Modifikácia vlastností polyméru chemickými metódami, zahŕňajúca:  Modifikáciu (s polymérnymi modifikátormi)  Funkčné polyméry Syntéza chemických modifikátorov

1 mesiac-2 roky

Určenie fyzikálnych vlastností polymérnych materiálov

3 dni-2 týždne

Modifikácia polymérov pre dosiahnutie špecifických vlastností: sieťovanie polymérov pre lepšiu odolnosť voči rozpúšťadlám

1 mesiac-2 roky

Modifikácia polymérov pre dosiahnutie špecifických vlastností: zvýšenie polarity povrchu polyméru pre lepšiu potlačiteľnosť alebo adhéziu, zvýšenie termickej a oxidačnej stability

1 mesiac-2 roky

Odhadovaná dodacia doba výsledkov

Výsledok poskytnutý klientovi

Štandardné komerčné polyméry s určitými špecifickými vlastnosťami

Oblasť výskumných služieb

Modifikácia vlastností polymérov fyzikálnymi metódami, zahŕňajúca:  Modifikáciu aditívami  Polymérne zmesi  Polymérne kompozity vrátane nanokompozitov

Odhadovaná dodacia doba výsledkov

Modifikácia vlastností konkrétneho polyméru prídavkom nízkomolekulových aditív, napr. plastifikátorov, predlžovačov polym. reťazca, stabilizátorov, alebo tvorba zmesí s malými množstvami iného polyméru pre dosiahnutie požadovaných vlastností

1 mesiac-2 roky (alebo dlhšie)

Príprava zmesí dvoch polymérov v celom ich koncentračnom rozsahu, požadované vlastnosti sa dosiahnu modifikáciou medzifázového rozhrania a kompatibilizáciou zložiek

1 mesiac-2 roky (alebo dlhšie)

Príprava kompozitov na báze polymérnej matrice s na mieru ušitými vlastnosťami prostredníctvom modifikácie medzifázy

1 mesiac-2 roky (alebo dlhšie)

Popis výskumných aktivít

Výsledok poskytnutý klientovi

Správa o možnostiach kompatibilizácie rôznych biodegradovateľných polymérnych zmesí

Oblasť výskumných služieb

Spracovanie, zahŕňajúce:  Reológiu, spracovateľské parametre  Homogenizáciu (použitím mixérov, jednozávitovkového extrúdra, dvojzávitovkového extrúdra)

Odhadovaná dodacia doba výsledkov 1 deň-3 mesiace

Popis výskumných aktivít

Výber najsľubnejších zmesí biodegradovateľných polymérov pre aplikačné účely, návrhy na oblasti aplikácie

Výsledok poskytnutý klientovi

Správa o spracovateľských parametroch vybraných biodegradovateľných polymérov, odporúčané hlavné metódy spracovania, vrátane spracovateľského zariadenia a typických spracovateľských parametrov

Oblasť výskumných služieb

Popis výskumných aktivít

Určenie spracovateľských parametrov materiálov

Priemyselná výroba (výskum priemyselných spracovateľských parametrov), zahŕňajúca výrobu: fólií, pevných obalov, flexibilných obalov, mulčovacích fólií, napeňovaných a poťahovaných materiálov Výroba fólií v laboratórnom rozsahu: výskum spracovania a tvorby zmesí, výroba master batchov (mini dvojzávitovkový extrudér (MiniLab II) kombinovaný so vstrekovacím zariadením (Mini Jet II) HAAKE, využitie silového dávkovača, kontinuálna extrúzia veľmi malých objemov, mini-vstrekovacie zariadenie schopné vyrobiť skúšobné telieska pre testovanie materiálu, pričom súbežne môžu byť zaznamenávané reologické vlastnosti) Výroba flexibilných obalov v laboratórnom rozsahu Podpora pilotnej výroby priamo na mieste jej prevádzky

Výsledok poskytnutý klientovi

1-4 týždne

Odhadovaná dodacia doba výsledkov

1-2 týždne

1-2 týždne 1 deň-6 týždňov

Kontrola mechanických vlastností výrobkov počas výrobného procesu: meranie mechanických vlastností, Instron model 4204 tensile tester (ťahové skúšky)

1-2 týždne

Kontrola molekulových vlastností produktu počas výrobného procesu

1-3 týždne

Správa o stabilite polyméru s ohľadom na obsah obalu

59

Oblasť výskumných služieb

Testovanie úžitkových vlastností polymérnych výrobkov (obalové materiály a obaly), zahŕňajúce parametre starnutia polymérnych materiálov, bariérové vlastnosti polymérnych materiálov (priepustnosť plynov), termo-mechanické vlastnosti polymérnych materiálov, testovanie trvanlivosti obalov pre kontakt s potravinami (kontakt s potravinami, podľa Európskej smernice E10/2011) Metóda xenotestu používaná pre určenie chovania materiálov v prírodných podmienkach Určenie celkového organického uhlíka a obsah zložky na báze biomateriálov v polymérnych materiáloch

Popis výskumných aktivít

4 mesiace* 1 mesiac*

Testovanie priepustnosti vodnej pary, kyslíka a oxidu uhličitého

2 týždne*

Určenie mechanických vlastností (napätie pri pretrhnutí, predĺženie pri pretrhnutí, modul elasticity, atď.)

2 týždne *

Určenie štrukturálnej pevnosti

2 týždne *

Určenie rázovej húževnatosti (odolnosti voči nárazu) s použitím metódy voľne padajúceho hrotu

2 týždne *

Tesniace vlastnosti (max zaťaženie pri roztrhnutí, tesniaca odolnosť, atď.)

2 týždne *

Hot-tack testovanie tesnenia

2 týždne *

DSC (skenovacia kalorimetria) a FTIR (infračervená spektroskopia) Senzorická analýza

1 týždeň* 1-1,5 mesiaca*

Testovanie celkovej a špecifickej migrácie nízkomolekulových látok z potravín Testovanie obsahu monoméru v plastových materiáloch a emisií prchavých látok Výsledok poskytnutý klientovi

Odhadovaná dodacia doba výsledkov

2 mesiace* 1 mesiac*

Skúmanie bioplastových (biodegradovateľných/na báze biomateriálov) materiálov na určenie ich vlastností. Správa a analýza vlastností polymérnych materiálov využiteľných pre obalové aplikácie.

*Priemerná dodacia doba, vrátane prípravy, testovania a výroby správy; doba sa môže meniť na základe aktuálneho vyťaženia laboratória Oblasť výskumných služieb

Popis výskumných aktivít

Výsledok poskytnutý klientovi

Testovanie biodegradácie a kompostovateľnosti (podľa EN, ASTM a ISO), zahŕňajúce testovanie pri laboratórnych podmienkach, testovanie v komunálnych a priemyselných zariadeniach pre aeróbne kompostovanie

Odhadovaná dodacia doba výsledkov

Testovanie degradácie a kompostovateľnosti pri laboratórnych podmienkach: predbežné testy biodegradácie obalových materiálov s použitím simulovaných kompostovacích podmienok v teste laboratórneho rozsahu podľa EN 14806: 2010

4 mesiace

Testovanie degradácie a kompostovateľnosti pri laboratórnych podmienkach: testovanie hydrolytickej degradácie vo vode alebo pufrovacích roztokoch (testy degradácie biodegradovateľných polymérov v jednoduchých médiách spôsobujúcich starnutie materiálu, slúžia na predpovedanie chovania polymérov)

Od niekoľkých týždňov do 6 mesiacov, v závislosti na type materiálov a norme

Testovanie degradácie a kompostovateľnosti pri laboratórnych podmienkach: laboratórna degradácia v komposte za použitia respirometrického testu (Respirometer Micro-Oxymax S/N 110315 Columbus Instruments pre meranie CO2 pri laboratórnych podmienkach podľa PN-EN ISO 14855-1:2009 – Určenie konečnej aeróbnej biodegradovateľnosti plastových materiálov pri kontrolovaných podmienkach kompostovania - Metóda analýzy uvoľneného oxidu uhličitého Časť 2: Gravimetrické stanovenie oxidu uhličitého uvoľneného v teste laboratórneho rozsahu)

Od niekoľkých týždňov do 6 mesiacov, v závislosti na type materiálov a norme

Testovanie (bio)degradácie a kompostovateľnosti v kompostovacích zariadeniach (testy biodegradovateľného materiálu v priemyselnej kompostovacej kope alebo v KNEER kontajnerovom kompostovacom systéme)

Od niekoľkých týždňov do 6 mesiacov, v závislosti na type materiálov a norme

Certifikácia kompostovateľných tovarov spojená s možným označením obalov ako "compostable" tj. “kompostovateľný“ (v spolupráci s DIN CERTCO, Nemecko)

2-4 mesiace

Správa o chovaní nových polymérnych materiálov počas (bio)degradačných testov Certifikát

60

Zdroj 

European Bioplastics en.european-bioplastics.org



PLASTICS EUROPE – The Facts 2012 - http://www.plasticseurope.org/cust/ documentrequest.aspx?DocID=54693



Widdecke H, Otten A.: Bio-Plastics Processing Parameter and Technical Characterisation. A Worldwide Overview, IFR, 2006/2007.



Morschbacker A.: Biobased PE – A Re-newable Plastic Family, Braskem S.A., European Bioplas -tics Conference Hand-book, 21-22, Paris, November 2007.



Cees van Dongen, Dvorak R., Kosior E.: Design Guide for PET Botle Recyclability, UNESDA&EFBW, 2011.



Word’s First 100% Plant-Bassed PET Bottle, Bioplastics Magazine No. 2/2011, p.25.



Wikipedia



Narayan R.: LCAL How to report on the carbon and environmental footpront of PLA, 1st PLA World Congress, Munich 9-10.09.2008.



DIN CERTCO



Vinçotte



CIC



Biodegradable Products Institute



PAS 2050:2011, Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emission of goods and services.



Guide to PAS 2050. How to assess the carbon footprint of goods and services, BSI, 2008.



Tkaczyk L.: Narzędzia zarządzania emisją gazów cieplarnianych, ABC jakości nr 3-4, 2010.



http://www.bbc.co.uk



http://www.german-retail-blog.com/2012/04/19/tescos-carbon-footprint/



Sapiro U.: Carbon foot printing and packaging, Seminar EUROPEN Beyond compliance Packaging in the Sustainability Agenda, Brussels, 26th May 2009.

61

Plastics are a fellow traveller of modern life with whom we have an ambivalent relationship: we love the convenience of plastics but hate them for polluting our environment. Newly developed "bioplastics" are biodegradable or made from renewable resources, to make use of plastics more sustainable. PLASTiCE promotes a joint research scheme that exposes producers to the possibilities of the new plastics while also creating a roadmap for actions that will lead to commercialization of new types of plastics. www.plastice.org