Úspešna budúcnosť biodegradovateĺných plastov v Strednej Európe

PRÍRUČKA PRE APLIKÁCIE – OD VEDY K INOVÁCIÁM V HODNOTOVOM REŤAZCI

Projekt je realizovaný z programu CENTRAL EUROPE spolufinancovaného z EFRR

2

OBSAH 1. PROJEKT PLASTICE

4

2. HLAVNÉ ÚLOHY PRE STREDNÚ EURÓPU

5

3. VYTVÁRANIE HODNOTOVÉHO REŤAZCA

7

4. VÝSKUM A VÝVOJ

11

4.1. Charakterizácia fyzikálnych vlastností polymérov v pevnom skupenstve, dostupných na trhu 11 4.2. Charakteriizácia zloženia a molekulárnej štruktúry polymérnych materiálov, dostupných na trhu

12

4.3. Modifikácia vlastnosti polymérov chemickými metódami

12

4.4. Uprava vlastnosti polymérov fyzikálnymi metódami

13

4.5. Optimalizácia spracovania biodegradovateľných polymérov

13

4.6. Vývoj priemyselných výrobných procesov

14

4.7. Výskum funkčných vlastností

15

4.8. Testovanie biodegradovateľnosti a kompostovateľnosti

16

5. KONTAKTY

17

6. GLOSÁR

18

PRÍLOHA – CASE STUDIES

23

3

1. PROJEKT PLASTiCE Projekt PLASTICE začal v apríli 2011 v rámci Programu Central Europe. Spolu 13 partnerov – vrátane firiem, organizácií na podporu podnikania a výskumných inštitúcií z Talianska, Poľska, Slovenskej republiky a Slovinska spojilo svoje sily s cieľom identifikovať prekážky a podporovať rozvoj hodnotového reťazca v oblasti udržateľných plastov, a to najmä biodegradovateľných plastov.

Všeobecným cieľom projektu je „vytváranie rámcových podmienok pre posilnenie rozvoja trhu biodegradovateľných plastov v Strednej Európe ako inovatívneho priestoru pre overenie aplikácií nových výrobkov vo vybraných odvetviach”. Priemyselným odvetvím s najväčším potenciálom pre okamžité využitie biodegradovateľných plastov je výroba obalov (nádoby na potraviny, obaly, sieťky a peny). Toto odvetvie zahŕňa výrobu plastových vriec na zber a kompostovanie zeleného odpadu a plastové tašky v supermarketoch, ktoré sú čoraz viac predmetom kritiky zo strany ochrancov životného prostredia. Biodegradovateľné plasty sa používajú aj v mnohých ďalších jednorazových aplikáciách určených na všeobecné použitie (jednorazové taniere a misky, šálky na studené nápoje, príbory a pod.), resp. v osobitných aplikáciách (športové doplnky, poľnohospodárstvo a pod.), aj keď treba povedať, že ich uplatnenie zďaleka nie je obmedzené na uvedené oblasti.

Cieľom

tohto

dokumentu

je

podpora

spolupráce

zameranej

na

aplikáciu

v

oblasti

biodegradovateľných plastov medzi výskumnými organizáciami a výrobnými firmami v Strednej Európe. Táto príručka vďaka spojeniu disponibilných poznatkov a schopností v príslušných inštitúciách pomôže usmerniť výrobcov

pri realizácii procesu od výskumu až po komerčné využitie nových

biodegradovateľných plastov a ich aplikácií. Séria prípadových štúdií poukazuje na dôležité problémy, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri zvažovaní výroby biodegradovateľných plastov a ich aplikácií.

Tento dokument bol vypracovaný v rámci Pracovného balíčka 3 projektu Vývoj inovačného hodnotového reťazca pre udržateľné plasty v Strednej Európe (PLASTiCE), ktorý je spolufinancovaný Európskym fondom pre regionálny rozvoj z Programu Central Europe.

4

2. HLAVNÉ ÚLOHY PRE STREDNÚ EURÓPU Odvetvie výroby plastov v Európskej únii reprezentuje viac ako 59 000 firiem a inštitúcií – z nich väčšinu tvoria malé a stredné podniky (MSP), ktoré každoročne vytvárajú obrat v hodnote približne 300 miliárd eur.1 Napriek tomu, že hospodársky pokles v Európskej únii v rokoch 2008 až 2012 negatívne ovplyvnil výsledky predaja v mnohých priemyselných odvetviach, trh plastov v Strednej Európe po dvojročnom poklese zaznamenáva dynamický rast. V ostatných troch rokoch sme v tomto odvetví boli svedkami viacerých fúzií a akvizícií, ako aj rozširujúcich sa trhových príležitostí pre uplatnenie nových aplikácií v oblasti automobilového priemyslu, letectva, zdravotníctva, elektroniky a bielej techniky. Z hľadiska životného prostredia však situácia pri zneškodňovaní plastového odpadu naďalej vyvoláva znepokojenie tvorcov politiky Európskej únie. Plasty sa používajú prakticky všade a dopyt po plastoch sa každým rokom ešte zvyšuje. Dôsledkom je, že vznikajú vážne problémy pri nakladaní s odpadmi, čo má rozsiahly vplyv na životné prostredie, keďže len malá časť plastového odpadu sa recykluje.

V marci 2013 vydala Európska Komisia dokument „Zelená kniha - Európska stratégia pre riešenie problematiky plastového odpadu v životnom prostredí”2 v rámci širšieho preskúmania európskej legislatívy v oblasti odpadov. Otázkou plastového odpadu sa pred vydaním tohto dokumentu zaoberala iba smernica 94/62/ES o obaloch a odpadoch z obalov, ktorá obsahovala konkrétne recyklačné ciele v oblasti domového odpadu. Európska Komisia podnikla dôležitý krok smerom k zodpovednosti výrobcu v procese nakladania s odpadmi v smernici o odpadoch 2008/98/ES (článok 8). V roku 2011 odvetvie výroby plastov v Európe prišlo s myšlienkou faktického zákazu ukladania plastov na sklásky do roku 2020. Ak sa Európska komisia a vlády členských štátov stotožnia s týmto odporúčaním, bude to znamenať vážny problém pre Strednú Európu, kde väčšina plastového odpadu naďalej končí na skládkach.

Svetová podnikateľská rada pre udržateľný rozvoj (World Business Council for Sustainable Development) predpokladá, že svet bude do roku 2050 potrebovať 4- až 10-násobné zvýšenie efektívnosti využívania zdrojov na uspokojenie dopytu po finálnych produktoch a aplikáciách3. V súčasnosti lacné plastové súčiastky, zábavné predmety, hračky s krátkou životnosťou, plastové tašky a ďalšie jednorazové výrobky je často možné dostať za ceny, ktoré neodrážajú v plnom rozsahu ich náklady súvisiace s ochranou na životného prostredia pri ich zneškodňovaní.4 Systém, ktorý bude vyjadrovať skutočné náklady na životné prostredie, od ťažby surovín až po výrobu, distribúciu a likvidáciu, pomôže pri posudzovaní vhodnosti iných riešení, ako je napríklad zavedenie biodegradovateľných plastov.

1 Plastics – the Facts 2012, An analysis of European plastics production, demand and waste data for 2011, PlasticsEurope, 2012, page 3 2 Green Paper “On a European Strategy on Plastic Waste in the Environment”, Brussels, 7.3.2013, COM(2013) 123 final 3 Communication from the Commission to the European parliament, the council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions, Roadmap to a Resource Efficient Europe, Brussels, 20.9.2011, COM(2011) 571 final, page 2 4 Green Paper “On a European Strategy on Plastic Waste in the Environment”, Brussels, 7.3.2013, COM(2013) 123 final, page 15

5

Aj keď Európa ako celok bola v uplynulom desaťročí celosvetovým lídrom v oblasti biodegradovateľných plastov, Spojené štáty americké a ázijské krajiny dynamicky pracovali na vývoji nových aplikácií. Stredná Európa naďalej zaostáva v oblasti záujmu o výrobu a spotrebu biodegradovateľných plastových aplikácií. Priekopníci priemyslu z tejto oblasti zapojení do projektu PLASTICE zaznamenali nasledujúce prekážky, ktoré sú príčinou tohto stavu:   



Potreba zlepšenia funkčných vlastností biodegradovateľných plastov; Know-how týkajúce sa spôsobov, ako dosiahnuť zvýšenie životnosti biodegradovateľných obalov; Potreba lepšej realizácie procesu transformácie z tradičných plastov na biodegradovateľné plasty v úzkej spolupráci s externými partnermi vrátane výskumných inštitúcií a dodávateľov materiálov; Vytvorenie infraštruktúry v systéme odpadového hospodárstva, ktorá umožní jednoduchšiu separáciu biodegradovateľných plastov od bežných plastov.

Podľa odhadov spoločnosti Global Industry Analysts Inc. by celosvetový trh s biodegradovateľnými polymérmi mohol do roku 2017 dosiahnuť objem 1,1 milióna ton. 5 V záujme podpory rozvíjania procesu biodegradovateľných plastov Európska komisia stanovila významný míľnik vo svojom Pláne pre Európu efektívne využívajúcu zdroje: “ Je úotrebné, aby do roku 2020 vedecké objavy a trvalé úsilie o inováciu výrazne zlepšili

prístup, ako chápeme, riadime, znižujeme využívanie, opakované využívanie, recykláciu, náhradu, bezpečnosť a hodnotu zdrojov. Toto bude možné vďaka podstatnému zvýšeniu investícií, pochopeniu súvislotí pri riešení spoločenských problémov súvisiacich s efektívnosťou využívania zdrojov, zmenou klímy a flexibilnosťou, ako aj prínosov z vedomostnej špecializácie a spolupráce v rámci európskeho výskumného priestoru .”6 Presnejšie povedané, v rokoch 2014 až 2020 sa Európska komisia, okrem iného, sústredí na financovanie výskumu na podporu inovatívnych riešení v oblasti odbúrateľných plastov.

Vzhľadom na vyššie uvedené vyhlásenie, rastúci dopyt po obaloch a iných produktoch na jednorazové použitie, narastajúce povedomie koncových užívateľov, tlak na zákaz ukladania plastov na skládky, nepredvídateľné náklady na ropné produkty v najbližšom desaťročí a technický pokrok v oblasti biodegradovateľných polymérov sú o.i. hlavnými motormi rozvíjania hodnotového reťazca pre udržateľné plasty v Strednej Európe.

Príručka pre rozvoj hodnotového reťazca je zameraný na biodegradovateľné plasty, predovšetkým na kompostovateľné polyméry (podľa EN13432, EN14995, ASTM D 6400, ASTM D6868, ISO17088, AS 4736, AS 5810 a ISO 18606), ktoré sa majú zneškodňovať v obecných a priemyselných aerobných kompostovacích zariadeniach, majú pochádzať z obnoviteľných a neobnoviteľných zdrojov s aplikáciou pre obaly, stravovanie a v poľnohospodárstve a budú k dispozícii v EÚ v strednom až veľkom rozsahu.

5 Biodegradable polymers. A global strategic business report, 2012 (www.strategyr.com) 6 Communication from the Commission to the European parliament, the council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions, Roadmap to a Resource Efficient Europe, Brussels, 20.9.2011, COM(2011) 571 final, page 9

6

3. VYTVÁRANIE HODNOTOVÉHO REŤAZCA Štruktúra hodnotového reťazca pre environmentálne biodegradovateľné plasty je porovnateľná so štruktúrou hodnotového reťazca tradičných plastov. V prípade tradičných plastov sa však kladie väčší dôraz na procesy recyklácie a opätovného využitia, kým v prípade biodegradovateľných plastov sa berú do úvahy procesy rozkladu a kompostovania.

European Directives on waste management Vnútroštátne právne predpisy o nakladaní s odpadmi Certifikačné systémy

converters

Rigid or flexible plastic

Výrobcovia a spracovateia degradovateľných plastov

(obaly na potraviny,

ers of products in

kozmetiku, lieky…)

biodegradable packaging

Distributors, retailers of biodegradable packaging

Opätovné využitie a recyklácia

Distributors, retailKompostovanie

Nadväzujúce odvetvia

Spotrebitelia

Dodávatelia surovína

Výskumné inštitúcie

Verejné a neziskové organizácie zodpovedné za kampane na zvyšovanie povedomia, za školenia a konzultácie

Na každom stupni hodnotového reťazca existujú určité prekážky pre výskum a vývoj, ktoré je potrebné prekonať.

Charakterizácia polymérov, ktoré sú dostupné na trhu

Modifikácia vlastností polymérov chemickými a fyzikálnymi metódami

Spracovanie polymérov

Vytvorenie podmienok pre efektívnu priemyselnú výrobu

Aplikačné vlastnosti degradovateľn ých plastových výrobkov

Testovanie biologického rozkladu a kompostovateľnosti

Firmy, ktoré plánujú započať výrobu biodegradovateľných plastov alebo zariadení pre ich výrobu a spracovanie alebo plánujú modifikovať existujúce procesy tak, aby boli vhodné pre aplikáciu nových biodegradovateľných plastov, s apravdepodobne stretnú s niektorou z nasledujúcich otázok, na ktoré táto príručka prináša prvú sériu odpovedí. V prípade záujmu o ďalšie informácie sa obráťte na národného koordinátora pôsobiaceho vo vašej krajine.

7

Otázka 1: Ktorý typ biodegradovateľných podmienkach polymérov je najvhodnejší z hľadiska polymérnych podmienkach súčasnej technológie spracovania?

spracovania vybraných materiálov, ako aj o životnosti produktov vyrobených z týchto materiálov. Budete mať Mali by ste zvážiť charakteristiku fyzikálnych možnosť získať informácie o vlastnosti polymérov v pevnom skupenstve, nerecyklovateľných zložkách vášho ktoré sú dostupné na trhu. produktu.

Tento postup zahŕňa posúdenie teplotnej Ďalšie informácie nájdete na strane 12. stability, teploty mäknutia a mechanických vlastností.

Na základe týchto informácií bude možné vybrať najvhodnejší polymér na trhu z hľadiska súčasnej technológie spracovania a predpokladanej aplikácie.

Otázka 3: Ako môžem chemicky upraviť vlastnosti dostupných polymérnych materiálov z hľadiska konkrétnych výrobných podmienok?

Ďalšie informácie nájdete na strane 11.

Odporúčame zvážiť možnosť modifikácie vlastností polyméru chemickými metódami.

Môžete tiež zvážiť charakteristiku zloženia a molekulárnej štruktúry polymérov pre Táto činnosť zahŕňa zvýšenie molekulovej hmotnosti reťazca, zavedenie funkčných konkrétne aplikácie. skupín do reťazca a povrchovú úpravu výrobku (napr. fólia na kvalitnejšiu potlač).

Otázka 2: Ako sa presvedčím, či vybraný biodegradovateľný polymény materiál má vhodné vlastnosti z hľadiska zamýšľaných aplikácií? Aké parametre bude treba vziať do úvahy z hľadiska zabezpečenia kvality výrobku a jeho biodegradovateľnosti na konci životnosti? Akým spôsobom si môžem overiť reprodukovateľnosť dodaného polymérneho materiálu?

To vám umožní upraviť vlastnosti materiálu na mieru podľa konkrétnych požiadaviek. Ďalšie informácie nájdete na strane 12.

Mohli by ste tiež zvážiť výskumný projekt, ktorého výsledkom by mohol byť patentovateľný proces.

Je potrebné posúdiť zloženie a molekulárnu Otázka 4: Ako môžem nastaviť vlastnosti štruktúru polymérnych materiálov, ktoré sú k bežne dostupných polymérov materiálov na základe použitia fyzikálnych metód tak, aby dispozícii na trhu.

Táto činnosť zahŕňa posúdenie vlastností finálnych produktov, stanovenie nečistôt, ktoré ovplyvňujú spracovanie materiálu, ako aj prípadný obsah a typ plniva a iných aditív.

vyhovovali osobitným požiadavkám?

Modifikácia vlastností polymérov pomocou fyzikálnych metód zahŕňa prípravu viaczložkových materiálov prídavkom zmäkčovadiel, kompatibilizátorov, plnív (podľa možnosti biodegradovateľných), či To vám umožní urobiť výber najvhodnejšieho miešania s inými biodegradovateľnými polymérneho materiálu pre zamýšľané polymérmi. aplikácie a zabezpečiť, aby každá šarža materiálu od dodávateľa bola dodaná v Tieto postupy umožnia upraviť vlastnosti požadovanej kvalite v súlade s normou. materiálu podľa osobitných požiadaviek, ku Okrem toho získate informácie ktorým patrí aj zníženie ceny materiálu. o odporúčaných podmienkach skladovania Ďalšie informácie nájdete na strane 13. (vlhkosť, slnečné žiarenie a teplota), o 8

Mohli by ste tiež zvážiť konkrétny výskum Otázka 6: Akým spôsobom mpžno zosúladiť zameraný na podstatné zlepšenie alebo prispôsobiť výrobné parametre pre parametrov spracovania, úžitkové vlastnosti daný technologický postup? a aplikčnú vhodnosť materiálu.

Mali by ste zvážiť využitie možnosť vývoja procesov pre priemyselnú výroby daného produktu.

Otázka 5: Čo treba urobiť, ak sa počas spracovania na výrobnej linke vyskytnú Táto činnosť zahŕňa testovanie biodegradovateľných plastových materiálov problémy?

za laboratórnych podmienok výroby, Mali by ste zvážiť optimalizáciu spracovania poloprevádzkové testovanie nových biodegradovateľných polymérov. výrobkov a prispôsobenie technických Táto činnosť zahŕňa stanovenie parametrov technologického postupu najvhodnejších teplotných podmienok v priamo na mieste. jednotlivých fázach výroby. Problémy pri Tento postup umožní obmedziť riziko spracovávaní vo väčšine prípadov vznikajú z nezdaru a pomôže minimalizovať náklady v nízkej tepelnej stability odbúrateľných počiatočnej fáze výroby produktu. plastov. Ak teplota spracovania prekročí kritickú hranicu, v tom prípade hrozí Ďalšie informácie nájdete na strane 14. materiálu degradácia, ktorá vedie k zníženiu molekulárnej hmotnosti a k poklesu viskozity.

Otázka 7: Ako získam prehľad o funkčných Môžete zvážiť zníženie teploty spracovania vlastnostiach svojho biodegradovateľného alebo zníženie doby pobytu v zariadení na produktu? spracovanie. Ak to nie je možné (napr. teplota topenia daného materiálu je príliš Mali by ste zvážiť analýzu funkčných vysoká), v tom prípade odporúčame použiť vlastností svojho produktu v konkrétnych aplikovaný výskum vrátane použitia oblastiach použitia. stabilizátorov, predĺženia reťazcov, zmäkčovadiel alebo iných metód, ktoré povedú k obmedzeniu škodlivých účinkov degradácie.

Táto činnosť zahŕňa stanovenie vlastností starnutia polymérnych materiálov, bariérové vlastnosti polymérnych materiálov (priepustnosť plynov), ako aj tepelnoTo vám umožní použiť zariadenie v jeho mechanické vlastnosti, odolnosť a životnosť súčasnom stave alebo len s malými týchto materiálov. úpravami technologického postupu bez To vám umožní ponúknuť na trhu produkt, toho, aby bolo potrebné investovať do novej ktorý bude spĺňať konkrétne požiadavky výrobnej linky. týkajúce sa prepravy, skladovania, Ďalšie informácie nájdete na strane 13.

životnosti a kompostovania.

Mohli by ste tiež zvážiť aplikovaný výskum Ďalšie informácie nájdete na strane 15. vedúci k vyvinutiu vhodného postupu pre spracovanie presne definovaného biodegradovateľného materiálu na vybranom zariadení a za zvolených podmienok.

9

Otázka 8: Ako sa presvedčím, že môj výrobok je naozaj kompostovateľný v súlade s normami priemyselného alebo domáceho kompostovania?

Otázka 9: Ako zistím percentuálny podiel obnoviteľného/biogenického uhlíka v mojom produkte?

To vám poskytne informáciu, či váš produkt je spôsobilý na získanie certifikátu a príslušných symbolov alebo označení biodegradovateľnosti a kompostovateľnosti predovšetkým pre informovanie konečných spotrebiteľov.

Týmto spôsobom získate informáciu o percentuálnom podiele biologického obsahu v materiáli, ktorý je dôležitý z hľadiska certifikácie a marketingových aktivít pri propagácii vašich výrobkov z hľadiska envirnomentálnej udržateľnosti.

Mali by ste zvážiť určenie biologického Mali by ste zvážiť testovanie biodegradácie obsahu v súlade s normou ASTM D6866. a kompostovateľnosti.

Táto činnosť zahŕňa stanovenie obsahu Táto činnosť zahŕňa stanovenie obsahu organického uhlíka a stanovenie obsahu ťažkých kovov, testovanie rozkladu a obnoviteľného /biogénneho uhlíka pomocou dezintegrácie, ako aj testovanie ekotoxicity niektorej z metód uvedených v stanovení (vývoj rastlín na komposte). izotopovej aktivity ASTM D6866.

Ďalšie informácie nájdete na strane 16.

10

4. VÝSKUM A VÝVOJ V tejto časti je uvedený prehľad výskumnej a vývojovej činnosti, ktorú možn o využiť pri zvažovaní vhodnosti vývoja a výroby biodegradovateľných polymérov, výroby produktov z biodegradovateľných plastov alebo ak sa zamýšľate nad použitím biodegradovateľných obalov na vaše výrobky.

4.1. Charakterizácia fyzikálnych vlastností polymérov v pevnom skupenstve, dostupných na trhu Ak chcete…

…zvážiť výskumnú činnosť

… aby ste získali viac informácií o…

Predpokladan á dodacia lehota

vybrať polymér s vhodnou tepelnou stabilitou

Analýza tepelnej stability (teplota rozkladu) jedno- alebo viaczložkového materiálu (na základe termogravimetrickej analýzy, v rozmedzí od izbovej teploty do 900°C v inertnej atmosfére alebo vo vzduchu)

teplotnom rozsahu, v ktorom sa dá polymér bezpečne spracovávať

získať informáciu o správaní polyméru pri tepelnom rozklade

Analýza tepelnej stability a hmotnostná spektrometria prchavých látok (pomocou TGAMS, od izbovej teploty do 900°C) a zmeny molekulárnej hmotnosti (GPC)

frakciách uvoľnených v dôsledku degradácie polyméru počas tepelného spracovania

posúdiť teplotu mäknutia polyméru

Analýza tepelných prechodov (teplota sklovitého prechodu, teploty kryštalizácie a topenia; entalpie tavenia a kryštalizácie na základe diferenčnej snímacej kalorimetrie v teplotnom rozsahu -100°C až 250°C pri chladení tekutým dusíkom), 2 snímania pre každú vzorku

rozsahu spracovateľských teplôt, nastavení spracovateľských parametrov a teplotného rozsahu použitia spracovanej položky

14-30 dní (podľa počtu vzoriek)

určiť mechanické vlastnosti polymérového materiálu

Meranie mechanických vlastností pri izbovej teplote (modul pružnosti, napätia, deformácie na mdzi klzu a v ťahu pri skúške ťahom v kombinácii so štatistickou analýzou výsledku z najmenej 8 vzoriek)

úžitkových vlastnostiach materiálu, pokiaľ ide o pevnosť, tuhosť a deformovateľnosť

14-35 dní (podľa počtu vzoriek)

overiť tepelnomechanické správanie polymérneho materiálu za špeciálnych podmienok

Stanovenie oblastí viskózno-elastických relaxácií (na základe dynamickej mechanickej analýzy jedno- a viacfrekvenčných režimov v teplotnom rozsahu od -150°C do 250°C)

dlhodobé správanie materiálu (potenciálne starnutie); reakcia materiálu na vibračné namáhanie.

21-30 dní

stanoviť, či polymér obsahuje kryštalickú fázu

Štrukturálna analýza kryštalickej fázy (pomocou širokouhlovej röntgenovej práškovej difrakcie)

závislosť správania tuhého materiálu od kryštalického podielu

14 dní

11

3 dni (jedna vzorka) 7-14 dní (do 10 vzoriek)

3 dni (jedna vzorka) 7-14 dní (do 10 vzoriek)

4.2. Charakterizácia zloženia a molekulárnej štruktúry polymérnych materiálov, dostupných na trhu Ak chcete…

… aby ste získali viac informácií o…

…zvážiť výskumnú činnosť

Predpokladan á dodacia lehota

získať prehľad o zložení nerozpustných alebo zosieťovaných materiálov

Stanovenie vlastností tuhých látok pomocou infračervenej spektroskopie (FTIR, Fourierova infračervená spektrometria)

type polyméru a funkčných skupín prítomných v polymérovom materiáli

7-14 dní

zistiť, či materiál obsahuje plnivo

Charakterizácia rozpustnosti materiálu a stanovenie percentuálneho podielu polymérov v plaste

obsahu a type nerozpustného plniva

7-21 dní

získať prehľad o zložení rozpustnej frakcie materiálu

Charakterizácia polymérov v plaste pomocou NMR (nukleárna magnetická rezonančná spektroskopia)

chemickej štruktúre zvoleného polyméru (štatistický obsah konkrétnych jednotiek)

7-21 dní

stanoviť, či váš polymérny materiál má vhodnú molekulárnu hmotnosť pre zamýšľanú aplikáciu

molárnej hmotnosti,

Určenie molekulárnej hmotnosti polyméru pomocou metódy GPC (gélová permeačná chromatografia)

distribúcii molárnej

7-21 dní

hmotnosti a stupni vetvenia

určiť, aké organické prísady zvolený plast obsahuje

Analýza aditív pomocou hmotnostnej spektrometrie (LCMS-IT-TOF, hybridný hmotnostný spektrometer)

chemickej štruktúre organických aditív

7-21 dní

určiť, či daná PHA je fyzikálna zmes alebo kopolymér

Sekvenčná analýza PHA pomocou NMR a metódy hmotnostnej spektrometrie

chemickej homogenite vzoriek PHA

7-21 dní

4.3. Modifikácia vlastností polymérov chemickými metódami Ak chcete… získať prehľad o konečných vlastnostiach a parametroch spracovania

…vziať do úvahy nasledujúcu výskumnú činnosť

Určenie fyzikálnych vlastností polymérnych materiálov

… aby ste získali viac informácií o…

Predpokladan á dodacia lehota

mechanických vlastnostiach, viskozite, tokových krivkách, priepustnosti plynov a horľavosti materiálu

3-14 dní

určiť spôsob, ako modifikovať vlastnosti bežne dostupného materiálu

Modifikácia polymérov za účelom dosiahnutia špecifických vlastností, t.j. zosieťovanie polymérov kvôli lepšej odolnosti voči rozpúšťadlám

možnostiach ývoja materiálov s vlastnosťami podľa vopred definovaných požiadaviek

30 dní (do 2 rokov v prípade cieleného aplikovaného výskumu)

nájsť spôsob, ako dosiahnuť špeciálne vlastnosti povrchu

Modifikácia polymérov za účelom dosiahnutia špecifických vlastností, t.j. zvýšenie polarity povrchu polyméru kvôli lepšej potlačiteľnosti, adhézii, tepelnej a oxidačnej stabilite

možnostiach ývoja materiálov s vlastnosťami podľa vopred definovaných požiadaviek

30 dní (do 2 rokov v prípade cieleného aplikovaného výskumu)

12

4.4. Úprava vlastností polymérov fyzikálnymi metódami … aby ste získali viac informácií o…

Predpokladaná dodacia lehota

Zmena vlastností vybraného polyméru pridaním aditív s nízkou molekulárnou hmotnosťou, ako sú napríklad zmäkčovadlá, predlžovače reťazca, stabilizátory alebo miešaním s malým množstvom iných polymérov na dosiahnutie požadovaných vlastností

možnostiach vývoja materiálu so želanými vlastnosťami podľa osobitných požiadaviek

30 dní (do 2 rokov v prípade aplikovaného výskumu šitého na mieru)

Zmiešanie dvoch polymérov v celom rozsahu koncentrácie s cieľom zabezpečiť požadované vlastnosti modifikáciou rozhrania a vzájomnej kompatibility zložiek

možnostiach vývoja materiálu so želanými vlastnosťami podľa osobitných požiadaviek

30 dní (do 2 rokov v prípade aplikovaného výskumu šitého na mieru)

Príprava kompozitov s polyménou maticou so želanými vlastnosťami cestou modifikácie fázového rozhrania

možnostiach zníženia celkových materiálových nákladov pridaním lacných aditív s minimálnou zmenou alebo bez zmeny požadovaných vlastností

30 dní (do 2 rokov v prípade aplikovaného výskumu šitého na mieru)

Ak chcete…

…vziať do úvahy nasledujúcu výskumnú činnosť

modifikovať vlastnosti pridaním aditív s nízkou molekulárnou hmotnosťou

meniť vlastnosti miešaním s inými polymérmi

meniť vlastnosti pridaním plnív

4.5. Optimalizácia spracovania biodegradovateľných polymérov Ak chcete… optimalizovať metódu spracovania konkrétneho polymérového materiálu

…vziať do úvahy nasledujúcu výskumnú činnosť

Stanovenie parametrov spracovania vybraných polymérnych materiálov

13

… aby ste získali viac informácií o…

Predpokladaná dodacia lehota

parametroch novej výrobnej linky určenej na inštaláciu alebo návod na technický postup pre súčasnú výrobnú linku

7-30 dní

4.6. Vývoj priemyselných výrobných procesov Ak chcete…

…vziať do úvahy nasledujúcu výskumnú činnosť

… aby ste získali viac informácií o…

Predpokladan á dodacia lehota

zistiť, či vaša výrobná linka bude schopná spracovať vybraný polymérny materiál na výrobu vrstiev

Výroba fólií v laboratórnych podmienkach vrátane výskumu spracovania a miešania, príprava predzmesí v kombinácii s injekčným vstrekovaním, príprava teliesok na testovanie materiálových a reologických vlastností

Poloprevádzkových podmienkach pre spracovanie materiálu

7-14 dní

zistiť, či vaša výrobná linka bude schopná spracovať vybraný polymérny materiál na výrobu flexibilných obalov

Výroba flexibilných obalov v laboratórnych podmienkach

správaní sa materiálu pri tavení a vyfukovaní fólií pre konkrétny výrobok

7-14 dní

stanoviť najvhodnejšie parametre spracovania

Výroba v poloprevádzkovom rozsahu priamo na mieste

parametroch spracovania, ktoré umožnia minimalizovať riziká v súvislosti s kvalitou a nákladmi

1-45 dní

získať prehľad o možných zmenách, fyzikálnych vlastností materiálu po jeho spracovaní

Sledovanie mechanických vlastností produktu počas výrobného procesu, t.j. merania mechanických vlastností (trhačka model Instron 4204)

overiť, či sa molekulárne vlastnosti materiálu počas spracovania nemenia.

Stanovenie molekulárnej hmotnosti produktu po ukončení výrobného procesu

pravdepodobnosti degradácie a kryštalizácie počas spracovania a skladovania produktu ako aj

7-14 dní

zváženia prídoku aditív na úpravu vlastností

14

stupni degradácie materiálu počas spracovania

7-21 dní

4.7. Výskum funkčných vlastností Ak chcete…

…vziať do úvahy nasledujúcu výskumnú činnosť

… aby ste získali viac informácií o…

získať informácie o trvanlivosti výrobku v špecifických podmienkach skladovania a používania

Metóda stanovenia farebnej stálosti na svetle s cieľom určiť správanie materiálu v prirodzených podmienkach

trvanlivosti a životnosti produktu

120 dní*

získať informácie o vplyve materiálu na životné prostredie

Určenie celkovej koncentrácie organického uhlíka a podielu obsahu z biomasy v polymérnych materiáloch

koľko uhlíka z biomasy (obnoviteľného uhlíka) obsahuje váš materiál

30 dní*

Testovanie priepustnosti vodných pár, kyslíka a oxidu uhličitého

možných aplikáciách produktu v nadväzujúcich odvetviach (čerstvé potraviny, mrazené potraviny)

14 dní*

mechanických vlastnostiach pre špeciálne aplikácie, ako napríklad trvanlivosť

14 dní*

spôsobe a podmienkach pre dokonalý spoj

14 dní*

DSC (diferenčná snímacia kalorimetria) a FT-IR (infračervená spektroskopia)

teplotnom rozsahu vhodnosti výrobku pre konkrétne aplikácie

7 dní*

Analýza senzormi

O tom, ako sa chuť a vôňa prenášajú z materiálu na potravinársky výrobok a

pochopiť mechanizmus difúzie plynov cez produkt

identifikovať možné aplikácie vybraných materiálov a výrobkov založených na týchto materiáloch pochopiť možnosti uzatvárania a zvárania vášho materiálu alebo výrobku získať informácie o fyzikálnochemických vlastnostiach produktu zistiť, či produkt je vhodný na používanie v kombinácii s potravinami overiť prítomnosť nebezpečných nečistôt

Stanovenie ťahových vlastností (napätie pri pretrhnutí, ťažnosť, modul pružnosti, atď.)

Stanovenie odolnosti proti roztrhnutiu Stanovenie odolnosti voči nárazu pomocou metódy voľne padajúceho závažia Tesniace vlastnosti (maximálna zaťaženie pri pretrhnutí, odolnosť spoja, atď.)

Tepelná odolmnosť spoja

Celkové a špecifické testovanie migrácie nízkomolekulárnych látok do potravín

Testovanie obsahu monomérov v plastových materiáloch a emisiách prchavých látok

Predpokladaná dodacia lehota

30-60 dní*

aké látky sa prenášajú z materiálu na potravinu rizikách pri spracovaní spôsobujúcich problémy pri certifikácii

30 dní*

*Priemerná dodacia lehota vrátane prípravy, testovania a vykazovania. Lehota sa môže meniť momentálnej dostupnej kapacity

15

4.8. Testovanie biodegradovateľnosti a kompostovateľnosti … aby ste získali viac informácií o…

Ak chcete…

…vziať do úvahy nasledujúcu výskumnú činnosť

určiť, ako rýchlo sa materiál rozloží v komposte

Testovanie rozkladu v laboratórnych podmienkach: predbežné skúšky biodegradácie obalových materiálov pomocou simulovaných podmienok kompostovania v rámci laboratórneho testu podľa EN 14806: 2010

stanoviť, do akej miery materiál podlieha biodegradácii

Biodegradácia v laboratórnych podmienkach: skúška hydrolytickej biodegradácie v roztoku vody alebo v roztoku pufru (testy biodegradácie biologicky rozložiteľných polymérov v jednoduchom médiu s cieľom predpovedať správanie polymérov)

stanoviť, do akej miery materiál podlieha biodegradácii

Testovanie biodegradácie a kompostovateľnosti v laboratórnych podmienkach: laboratórna biodegradácia kompostu pomocou respirometrického testu (Respirometer Micro-Oxymax S/N 110315, Columbus Instruments, na meranie obsahu CO2 v laboratórnych podmienkach podľa PN-EN ISO 14855-1:2009 - Stanovenie úplnej aeróbnej biodegradability a rozpadu plastových materiálov za podmienok kontrolovaného kompostovania. Metóda analýzy uvoľneného oxidu uhličitého - Časť 2: Gravimetrické meranie uvoľneného oxidu uhličitého v laboratórnych podmienkach)

potenciáli kompostovateľnosti materiálu

získať informáciu, či výrobok môže získať potrebné certifikáty a označenia

Testovanie (bio)degradácie a kompostovateľnosti v kompostovacom zariadení (skúšky biodegradovateľného materiálu v priemyselnej kompostárni alebo v kontajnerovom kompostovacom systéme KNEER)

podmienkach získania certifikácie výrobku a jeho označenie logom kompostovateľnosti

potenciáli kompostovateľnosti materiálu

Predpokladan á dodacia lehota

120 dní

Do 180 dní biodegradačnom potenciáli materiálu v konkrétnom médiu

16

(v závislosti od typu materiálu a od normy)

Do 180 dní (v závislosti od typu materiálu a od normy)

Do 180 dní (v závislosti od typu materiálu a od normy)

5. KONTAKTY V prípade záujmu o podrobnejšie informácie sa obráťte na svojho národného koordinátora.

Pre Taliansko a Rakúsko Pre Českú republiku a Slovenskú republiku

Bolonská univerzita, katedra chémie ‘G. Ciamician’ Profesor Mariastella Scandola, Professor, vedúci skupiny polymérnych vied Tel./Fax: +39 0512099577/+39 0512099456 E-mail: mariastella.scandola@unibo.it Ústav polymérov Slovenskej akadémie vied Profesor Ivan Chodak, Senior scientist, vedúci vedecký pracovník Tel./Fax: +421 2 3229 4340 / +421 2 5477 5923 E-mail: upolchiv@savba.sk Slovenská technická univerzita v Bratislave Profesor Dušan Bakoš Tel./Fax: +421 903 238191, +421 2 59325439, fax +421 2 52495381 E-mail: dusan.bakos@stuba.sk

Pre Slovinsko a balkánske štáty

Národný chemický ústav, laboratórium polymérovej chémie a techniky Andrej Kržan, vedúci vedecký pracovník Tel./Fax: +386 1 47 60 296 E-mail: andrej.krzan@ki.si Centrum excelentnosti pre polymérové materiály a technológie Urska Kropf, vedecký pracovník Tel./Fax: +386 3 42 58 400 E-mail: urska.kropf@polieko.si

Pre Poľsko a pobaltské štáty

Poľská akadémia vied, centrum polymérnych a uhlíkových materiálov Marek Kowalczuk, vedúci oddelenia biologicky rozložiteľných látok Tel./Fax: +48 32 271 60 77/+48 32 271 29 69 E-mail: cchpmk@poczta.ck.gliwice.pl COBRO—Poľské výskumné a vývojové centrum obalov Hanna Żakowska, zástupkyňa riaditeľa pre výskum Tel./Fax: +48 22 842 20 11 ext. 18 E-mail: ekopack@cobro.org.pl

17

5. GLOSÁR Polymér - makromolekula zložená z mnohých opakujúcich sa jednotiek.

Polymér (poly-mer z gréckeho poly - mnoho, meros - častíc) je zvyčajne považovaný za organickú zlúčeninu, hoci poznáme aj anorganické polyméry. Polyméry môžu obsahovať tisíce opakujúcich sa jednotiek (monomérov) usporiadaných v lineárnych alebo rozvetvených útvaroch a ich molekulárna hmotnosť môže dosiahnuť až milión Daltonov (Dalton = g/mol).

Polyméry sa vyskytujú v prírode alebo sú syntetického pôvodu (umelé, syntetické). Prírodné polyméry (= biopolyméry) sú špecifické a patria k základným súčastiam živých organizmov.

Tieto typy polymérov sú prevažne polysacharidy (napr. celulóza, škrob a glykogén) a proteíny (napr., glutén, kolagén a enzýmy), hoci poznáme i mnoho ďalších foriem ako napríklad lignín a polyestery. Syntetické polyméry tvoria veľkú a rôznorodú skupinu zlúčenín, ktoré sa nevyskytujú v prírode. Syntetizujú sa pomocou chemických a biochemických metód.

Celosvetová ročná výroba syntetických polymérov za rok 2009 dosiahla podľa odhadov 230 miliónov ton (Plasty – fakty 2010).

Syntetické polyméry sa používajú najmä vo výrobe plastov. Polyméry sa líšia od plastov tým, že sú to čisté zlúčeniny, zatiaľ čo plasty sú zmiešané materiály s prídavkom rozličných aditív pripravené na použitie.

Biopolymér – polymér vytváraný živými organizmami.* Biopolyméry (= prírodné polyméry) sú základnými súčasťami živých organizmov a zahŕňajú proteíny, nukleové kyseliny a polysacharidy. Sú to predovšetkým polysacharidy (napr. celulóza, škrob a glykogén) a proteíny (napr., glutén, kolagén a enzýmy), hoci poznáme i mnoho ďalších foriem ako napríklad lignín, polyestery, atď. Alternatíva 1: úplne alebo čiastočne biologický polymér (CEN/TR 15932:2009) * Použité podľa PAC, 1992, 64, 143 (Glosár chemických pojmov používaných v biotechnológii (odporúčania IUPAC z roku 1992)), viď definíciu na strane 148

Plasty – materiály na báze polymérov, ktoré sa vyznačujú tvárnosťou.

Hlavnou zložkou plastov (z gréckeho: plastikos - vhodné na tvarovanie, plastos - tvarovanie) sú polyméry, ktoré sa „vytvarujú” pridávaním aditív a plnív do podoby technického materiálu – plastov. Plasty sú definované na základe tvarovateľnosti – stav viskóznej kvapaliny v určitom bode v určitom okamihu počas spracovania.

Podľa EN ISO 472: Plasty - Materiál s vysokým podielom polymérov ako základnou zložkou, ktorý sa dá tvarovať tokom v určitom štádiu spracovávania na hotové výrobky.

Biodegradácia – rozklad látky v dôsledku biologickej činnosti.

Biodegradácia musí zahŕňať pôsobenie živých organizmov v procese rozkladu; môže však byť skombinovaná s inými abiotickými procesmi. Biodegradácia nastáva pôsobením enzýmov vyskytujúcich sa buď v tráviacej sústave živých organizmov a/alebo ako izolovaných, resp. vylučovaných enzýmov. Organizmy vykonávajú biodegradáciu substrátov, ktoré sú identifikované ako potraviny a slúžia ako zdroj výživných látok. Výsledné produkty biodegradácie sú bežné produkty trávenia ako oxid uhličitý, voda, biomasa alebo metán.

18

Tento posledný krok je známy pod názvom úplný biologický rozklad alebo biologická mineralizácia. Z praktických dôsledkov by mala byť známa rýchlosť biodegradácie a jej konečné produkty.

Biologicky rozložiteľné plasty (biodegradovateľné plasty) – plasty so sklonom k biodegradácii.

Proces biodegradácie biologicky rozložiteľných plastov môže pozostávať z rôznych paralelných alebo následných abiotických a biotických krokov; musí však obsahovať aj krok biologickej mineralizácie. K biodegradácii plastov dochádza vtedy, keď organický materiál obsiahnutý v plastoch predstavuje zdroj výživných látok pre biologický systém (organizmus).

Biologicky odbúrateľné plasty môžu mať pôvod z obnoviteľnej biomasy (napr. škrob), alebo z neobnoviteľných fosílnych (napr. ropných) surovín spracovaných chemickými alebo biotechnologickými procesmi. Zdroj surovín alebo proces výroby biologicky odbúrateľných plastov nemá vplyv na ich zaradenie medzi biologicky odbúrateľné plasty. Rýchlosť biodegradácie plastov okrem zloženia konkrétneho plastu závisí aj od pomeru povrchu k objemu, hrúbke a pod.

Kompostovateľné plasty – plasty, ktoré sú biologicky rozložiteľné za podmienok a v časovom rámci kompostovacieho cyklu.

Kompostovanie je spôsob spracovania organického odpadu, ktorý prebieha za aeróbnych podmienok (prítomnosť kyslíka), pri ktorom sa organický materiál premieňa pomocou mikroorganizmov vyskytujúcich sa vo voľnej prírode. Počas priemyselného kompostovania môže teplota kompostovaného materiálu dosiahnuť až 70 °C. Proces kompostovania prebieha niekoľko mesiacov. Je dôležitéu vedomiť si, že biodegradovateľné plasty nemusia byť nevyhnutne kompostovateľné (môžu sa biologicky rozkladať dlhšie alebo za iných podmienok), zatiaľ čo kompostovateľné plasty sú vždy biologicky rozložiteľné čiže biodegradovateľné. Definovanie kritérií pre kompostovateľné plasty je dôležité, nakoľko materiály, ktoré nie sú kompatibilné s kompostovaním, môžu znížiť výslednú kvalitu kompostu. Kompostovateľné plasty sú popísané v celom rade vnútroštátnych a medzinárodných noriem (napr. EN13432 a ASTM D6900), ktoré definujú priemyselnú kompostovateľnosť. EN13432 definuje vlastnosti obalových materiálov, ktoré majú byť uznané za kompostovateľné a vhodné na recykláciu prostredníctvom kompostovania organického pevného odpadu. EN 14995 rozširuje rozsah pôsobnosti na plasty používané na iné účely ako obaly. Tieto normy tvoria základ pre mnohé certifikačné systémy.

Podľa normy EN 13432 musí mať kompostovateľný materiál nasledujúce vlastnosti:



  

Biodegradabilita: schopnosť kompostovateľných látok premeniť sa na CO2 vplyvom pôsobenia mikroorganizmov. Táto vlastnosť sa vyhodnocuje na základe normy EN 14046 (vydanej tiež pod názvom ISO 14855 - biodegradabilita pri kontrolovaných podmienkach kompostovania). Na preukázanie úplnej biodegradability je potrebné dosiahnuť najmenej 90 %-nú úroveň biodegradability za menej ako 6 mesiacov.

Dezintegrácia, rozdrobenie: fyzikálna fragmentácia na jemné častice a úplné rozptýlenie v konečnom komposte meraná na základe pilotného kompostovacieho testu (EN 14045).

Neprítomnosť negatívnych vplyvov na proces kompostovania Nízka úroveň ťažkých kovov a neprítomnosť negatívnych vplyvov na konečný kompost 19

Kompostovanie v domácnostiach sa líši od priemyselného kompostovania nižšími teplotámi kompostu. Kompostovateľnosť v podmienkach domáceho kompostovania je potrebné pre určitý plast potvrdiť špeciálnymi testami.

Bioplasty – plastový materiál, ktorý je biodegradovateľný, biologický alebo obidva.* Pojem uvedený v prvotnej definícii je všeobecne rozšírený v odvetví výroby plastov a menej vo vedeckej komunite.

Alternatívne použitie 1: môže tiež znamenať biokompatibilné plasty (CEN/TR 15932).

Alternatívne použitie 2: prírodný plastový materiál. Existuje veľmi málo známych bioplastov.

Najznámejším príkladom sú polyhydroxyalkanoáty – prírodné termoplastické polyestery. * European Bioplastics (Európske bioplasty)

Plast z obnoviteľných zdrojov – plast pochádzajúci z biomasy (s výnimkou fosílnej biomasy).

Plast môže byť úplne alebo čiastočne pchádzať z biomasy (= obnoviteľné suroviny). Využitie obnoviteľných surovín by malo viesť k vyššej environmentálnej vhodnosti plastov. Aj keď fosílne zdroje sú tiež prírodné, nie sú však obnoviteľné a nie sú považované za vhodnú surovinu pre plasty z obnoviteľných zdrojov. Pre definovanie vyjadrenia, či je plast z obnoviteľných zdrojov pozri Obsah uhlíka z obnoviteľných zdrojov Materiály založené na prírodných zdrojoch sa často uvádzajú ako biomateriály, aj keď v praktickom použité tieto pojmy nie sú synonymami (pozri Biomateriál). Použitie tohto pojmu ako synonyma k pojmu plast na báze obnoviteľných zdrojov je nevhodné a nepatričné.

Biomasa – materiál biologického pôvodu s vylúčením fosílnych a geologických materiálov (= obnoviteľné zdroje). Pojmy biomasa a obnoviteľné zdroje vyjadrujú tie isté materiály z hľadiska zdroja a času doplnenia. Obnoviteľný zdroj je zdroj, ktorý je doplňovaný porovnateľnou rýchlosťou ako sa ťaží. Biomasa môže mať živočíšny, rastlinný alebo mikrobiálny pôvod.

Z obnoviteľných zdrojov – odvodený od biomasy.

Obsah uhlíka z obnoviteľných zdrojov – obsah uhlíka odvodeného z obnoviteľných zdrojov ako časti hmoty z celkového množstva uhlíka v materiáli.

Obsah uhlíka odvodeného z obnoviteľných zdrojov je presne stanovený meraním obsahu izotopu C14. (množstvo C14 v obnoviteľných zdrojoch je oveľa vyššie ako vo fosílnych zdrojoch a jeho polčas rozpadu je 5730 rokov). Táto metóda je základom normy ASTM D6866: Štandardné metódy testovania zložiek z obnoviteľných zdrojov vo vzorkách pevných látok, kvapalín a plynov pomocou rádiokarbónovej analýzy. V súčasnosti sa na jej základe vyvíjajú ďalšie normy. Certifikáty a certifikačné logá normy ASTM D 6866 sú k dispozícii pre materiály s rôznym obsahom zložiek z obnoviteľných zdrojov. „Obsah zložky z obnoviteľných zdrojov” má rovnaký význam aj podľa normy ASTM D 6866. Súvisiaci „obsah uhlíka z obnoviteľných zdrojov” je definovaný ako podiel hmoty pochádzajúcej z biomasy (CEN/TR 15932:2009).

20

Biomateriál – materiál pre biomedicínske aplikácie Pozri definície stanovené Medzinárodnou spoločnosťou pre biomateriály: http://www.biomaterials.org/index.cfm

Udržateľnosť – všeobecný pojem, ktorý popisuje zaťaženie zdrojov procesu alebo výrobku.

Z hľadiska udržateľnosti existujú dve hlavné relevantné oblasti. Užšie vymedzená oblasť je zameraná výlučne na využívanie zdrojov materiálov a energií. Širšia zohľadňuje všeobecnejšie spoločenské aspekty a definuje udržateľnosť ako celok zložený z ekonomickej a sociálnej udržateľnosti, resp. udržateľnosti zdrojov. Druhá definícia sa považuje za horšiu vzhľadom na nejednoznačne definovanú povahu použitých parametrov a kritérií, pričom prvá definícia sa sústreďuje vo väčšej miere na technické hľadisko.

Udržateľnosť sa najčastejšie vyjadruje pomocou definície, ktorá vznikla na konferencii v Rio de Janeiro o klimatických zmenách: Využívanie zdrojov bez toho, aby bola ohrozená schopnosť budúcich generácií pokračovať v ich využívaní. Inú definíciu zameranú na obnoviteľnosť materiálov a energií vytvoril R. Baum, Slnko v reálnom čase. Cieľom oboch definícií je, že udržateľnosť nie je kompatibilná s úplnou a vyčerpávajúcou spotrebou surovín. Druhá definícia potvrdzuje, že Slnko je jediný zdroj energie (tiež potrebný pre tvorbu biomasy).

Kľúčové nástroje pre hodnotenie udržateľnosti možno rozdeliť do štyroch hlavných kategórií: 1.

Nástroje pre udržateľnú správu (napr. GGP);

2.

Metódy a nástroje na hodnotenie ekologických, ekonomických a sociálnych vplyvov (napr. LCA);

3.

Nástroje na ochranu životného prostredia a certifikáciu (napr. EMAS);

4.

Nástroje pre trvalo udržateľný dizajn (napr. ekodizajn).

Udržateľnosť sa obvykle meria pomocou Posúdenia životného cyklu (Life Cycle Assessment LCA), systematickej a objektívnej metódy pre hodnotenie a kvantifikáciu energetických a environmentálnych dôsledkov a potenciálnych vplyvov spojených s produktom/procesom/ činnosťou počas celého životného cyklu od získania surovín až do ukončenia životnosti („od kolísky po hrob”). V rámci tejto metódy sa všetky fázy výrobného procesu považujú za navzájom súvisiace a vzájomne závislé, čo umožňuje vyhodnotiť kumulatívny vplyv na životné prostredie. Na medzinárodnej úrovni sa LCA riadi normami ISO 14040 a ISO 14044. LCA je hlavným nástrojom pre realizáciu ‘Zohľadňovania životného cyklu’ (LCT). LCT má zásadný význam ako kultúrny prístup, pretože zahŕňa celý výrobný reťazec a určuje, aké zlepšenia a inovácie sa v rámci neho môžu vykonať.

LCA je tiež známa ako analýza životného cyklu, ekologická rovnováha a analýza od kolísky až po hrob.

21

Zdroje: 1.

Council of the European Union, Improving environmental policy instruments. Council conclusions, Brussels, 21 December 2010.

2.

Plastics – The Facts 2010 (Plasty – fakty 2010), European Plastics, 2010 http://www.plasticseurope.org/documents/document/20101006091310final_plasticsthefacts_28092010_lr.pdf

3.

IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). (IUPAC. Stručný prehľad chemickej terminológie, 2. vydanie („Zlatá kniha"). Zostavili A. D. McNaught a A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line opravená verzia: http://goldbook.iupac.org (2006-) vypracovali M. Nic, J. Jirat a B. Kosata; aktualizácie vypracoval A. Jenkins.

4.

EN ISO 472 Plastics – Vocabulary (Plasty. Slovník)

5.

Technical report CEN/TR 15932: 2010 Plastics - Recommendation for terminology and characterisation of biopolymers and bioplastics (Technická správa CEN/TR 15932: 2010 Plasty - Odporúčania týkajúce sa terminológie a charakterizácie biopolymérov a bioplastov), European Committee for Standardization (Európsky výbor pre normotvorbu), Brusel, 24. marca 2010.

6.

ASTM D883 - 11 Standard Terminology Relating to Plastics (Štandardná terminológia v oblasti plastov) (vrátane literatúry týkajúcej sa plastovej terminológie v prílohe X1)

7.

EN 13193:2000 Packaging – Packaging and the environment – Terminology (Obaly.

Obaly a životné prostredie. Terminológia)

8.

EN 13432:2000 Packaging - Requirements for packaging recoverable through composting and biodegradation (Obaly. Požiadavky na obaly zhodnotiteľné kompostovaním a biodegradáciou)

9.

EN 14995:2006 Plastics: kompostovateľnosti)

10.

Council of the European Union, Improving environmental policy instruments (Rada Európskej únie, zlepšovanie nástrojov politiky životného prostredia). Závery Rady, Brusel, 21. decembra 2010.

Evaluation

of

compostability

22

(Plasty.

Hodnotenie

PRÍLOHA — CASE STUDIES Posters, presented at 3rd International PLASTiCE Conference THE FUTURE OF BIOPLASTICS CS 1A

— Testing of markers for easy identification of biodegradable plastics in the

CS 1B

waste stream — Testing of markers for easy identification of biodegradable plastics in the

CS 2B

waste stream — Systematic approach for sustainable production for bioplastics - Composting

CS 3

— Sustainable plastics materials in hygiene products

CS 4&5

— Production of packaging for eggs made from BDPs

CS 6A

— Introduction of biodegradable plastics into drinking straw production

CS 6B

— Introduction of biodegradable materials into production of twines for agriculture

23

Innovative value chain developement for sustainable plastics in Central Europe

CS 1A—Testing of markers for easy identification of biodegradable plastics in the waste stream U. Kropf1, S. Gorenc2, P. Horvat3, A. Kržan3 1

Centre of excellence Polymer Materials and Technologies PoliMaT, Tehnoloski park 24, 100 Ljubljana Plasta production and trade, Kamnje 41, 8232 Šentrupert 3 National Institute of Chemistry, Hajdrihova 19, 1000 Ljubljana 2

INTRODUCTION Biodegradable plastics when properly disposed with organic waste are in appearance indistinguishable from non-degradable plastics. In some processes they are excluded from the organic waste stream and are incinerated or landfilled. This completely annihilates the potential of biodegradable plastics to be integrated in the natural material cycles. A solution is the introduction of a labelling method that is simple for application to different compostable materials, simple for use in the waste management system and should be as specific as possible to avoid counterfeit products were tested.

PROCESS IR DYES IR dyes are an attractive option since the IR spectral range is less occupied than the UV spectral range. No commercial IR dye was directly available.

An IR pigment (100 g in total) that was turned into dye which was modified several times in order to achieve the most suitable texture and adhesive properties to be applied on the selected plastic materials—Bio PE and PLA. As printing substrate two bioplastic materials (bioPE and PLA) in form of a 40 μm thick film on a roll were used. Both materials were treated with corona on the surface to achieve better printing results.

PRINTING and DETECTION Laboratory IGT printing was used to simulate flexography.

Printing on paper NO problems

UV DYES A commercially available UV dye was tested.

SELECTION OF THE MATERIALS and PRODUCTION OF FILMS Two materials certified as biodegradable were selected: Ecovio F FILM EXP (supplier BASF AG) and Prismabio 91319 (supplier FIPLAST srl). The total quantity of material used for testing, was approx.

600 kg. The transformation of materials was made from LDPE MFI 2 to biodegradable material – without problems – only correction was reduction of temperature profile to 150 °C. Prior to processing it was very important to dry materials (3 hours at 55 °C to 60 °C). Films used for production of UV marked biodegradable bags were prepared by the blown film extrusion process on a mono-layer KUHNE line:

Printing on plastics

Type of extruder

Φ70 mm with 30D

Very thin film—extension and twisting

Balloon diameter

Max. 1600 mm

Bad adhesion of the dye—issue solved with modification of the dye

Type of screw

low temperature screw

Die head

Φ 250 mm with GAP 1,2 mm

Capacity

up to 260 kg/h

Winder

2x Kolb 1800 mm

Thickness

7 - 40 μm

Figure 1 From top: 1) paper with normal dye 2) paper with IR dye 3) PLA with IR dye 4) PLA with normal dye 5) PE with normal dye 6) PE with IR dye (paper behind)

PRINTING and DETECTION

Under visible light different materials printed with different dyes have the same appearance. Trouble with adhesiveness can be observed in Figure 1.

With an IR detector normal black dye is invisible and the IR black dye is visible as black. Detection is possible with an IR camera.

IR spectrum of the print without IR dye and with IR dye on paper and PLA film Figure 2 IR reflection spectrums of the paper samples. Through the entire UV the sample is black (very low reflection), VIS and NIR if the dye does not contain IR pigment. With the addition of the pigment one can observe no changes in UV or VIS but a significant difference in IR where the reflection increases.

Figure 3: Blown film extrusion

Figure 4: Blown film extrusion

Flexogr aphy U V pr inting w as performed on Kleine 2+2 equipment.

For UV printing it is possible to use solvent or water based printing inks.

For the purposes of this study (part of detection with UV ink) we have decided to use solvent based printing ink Termosac Rivelatore UV 012465, manufacturer Colorprint srl. Printing did not cause any additional problems.

Figure 5: Left: Control of print during flexoprinting.

Right: UV photo of the Ecovio bag printed with UV marker.

CONCLUSION  Printing on biodegradable materials is feasible both in laboratory and industrial scale  The main risk is verification of the separation of biodegradable bags marked with markers from nonbiodegradable due to the to small amounts of printed material to be tested in real situation of waste management.  When using dyes for marking biodegradable materials/products it is feasible to use existing technology and materials that are already available on the market. This way we can solve the identification problem of biodegradable plastics in the waste management system and make sure that compostable plastics do not end up in the landfills but are properly disposed.  UV marker printing should be no more than 48 hours after extrusion process for better print quality.

This project is immplemented through the Central Europe Programme co-financed by the ERDF

Innovative value chain developement for sustainable plastics in Central Europe

CS 1B—Testing of markers for easy identification of biodegradable plastics in the waste stream M. Musioł, W. Sikorska, G. Adamus, M. Kowalczuk, J. Rydz, M. Sobota Polish Academy of Sciences, Centre of Polymer and Carbon Materials 34. M. C. Sklodowska St., 41-800 Zabrze, Poland INTRODUCTION The case study concerned the testing of markers for biodegradable plastic products to improve the identification of biodegradable materials in the municipal waste stream. A producer of biodegradable bags and a composting facility for biodegradable waste were involved. After selection of commercially available markers, printing and identification tests were performed on plastic bags. The participants in the case study focused on the development process of biodegradable plastic products with markers with the aim to verify viable solutions for future application. Cooperation between the Centre of Polymer and Carbon Materials on the one hand and the Institute of Low Temperature and Structural Research Polish Academy of Sciences and the Faculty of Environmental Engineering of the Wrocław University of Technology on the other hand, allowed to verify available solutions on the market and to prepare masterbatches containing different types of markers. With the selected markers the company Bioerg performed coloration of granulate for the preparation of labeled bags (MaterBi with 10% masterbatches, final content of marker 1%).

PROCESS

Three kinds of plastic bags (GP2, BP2, GP1) with different types of masterbatches—exposition tests

In the next stage Bioerg produced labeled bags and delivered them to the Centre of Polymer and Carbon Materials for composting tests under laboratory scale.

The laboratory degradation test of labeled bags no. B-P2 was performed in Micro-Oxymax respirometer (COLUMBUS INSTRUMENTS S/N 110315), to see the behaviour of the bags in laboratory compost. During the incubation, the samples gradually disintegrated, however the particles were still able to emit light. This is an important finding in case this kind of bags end up in regular waste streams:

Respirometer Micro-Oxymax COLUMBUS INSTRUMENTS S/ N 110315 and composting tests at the laboratory scale

CONCLUSION Testing of the segregation effectiveness was conducted at the Sorting and Composting Plant in Zabrze. The labeled bags after UV irradiation were placed on the moving belt. After turning off the lights, the waste stream was observed. The test showed that acceptable results could only be reached under full dark room conditions, what is difficult to achieve in existing waste selection plants.

The case study showed that these kinds of markers do not fit for manual selection of biodegradable bags in traditional waste streams. However they could be applied in full automated selection systems.

25 This project is immplemented through the Central Europe Programme co-financed by the ERDF

Innovative value chain developement for sustainable plastics in Central Europe

CS 2B—Systemic approach for sustainable production for bioplastics - Composting M. Musioł, W. Sikorska, G. Adamus, M. Kowalczuk, J. Rydz, M. Sobota Polish Academy of Sciences, Centre of Polymer and Carbon Materials 34. M. C. Sklodowska St., 41-800 Zabrze, Poland

INTRODUCTION The international project PLASTiCE is devoted to the promotion of new environmentally friendly and sustainable plastic solutions. The main goal of this Project is elaboration a transnational roadmap for technology transfer from science to biodegradable plastics industry based on a joint R&D scheme. A roadmap for a transnational R&D scheme will allow companies to enter much quicker into a technology transfer process in the future and to relay on the expertise from a transnational team of researchers.

Waste bins with biodegradable bags in Społem shops and schematic diagram of the organic recycling of packaging materials

The communication present the results one of the case study 2B „Systemic approach for sustainable production for bioplastics - Composting“, which concerns mainly the selective organic waste collection and studies of the biodegradation process of plastic packaging.

PROCESS

The idea behind the case study 2B is to set up a separate waste stream process by way of delivering grocery shops and super markets biodegradable waste bags (from Bioerg company) to select organic waste at the source. The Społem chose two shops as a place for implementation of this case study. Waste bins with the bags were installed near fruit and vegetable departments. The super market staff disposed organic waste to the bins. Waste was collected in the period 01.08 - 30.09.2012 with a frequency of once a week. The total amount of collected waste was 1280 kg, this means an average of 640 kg of organic waste per month from two stores. Next, the composting facility in Zabrze (A.S.A company) received organic waste from the selected stores in order to perform composting process.

The containers consisted approximately of 40% kitchen organic waste, 20% leaves, 20% branches and 20% grass. The conditions in container were computer-controlled, which allowed to read the current temperature of the process. [M. Musiol M; J. Rydz; W. Sikorska; P. Rychter; M. Kowalczuk Pol. J. Chem. Tech. 2011, 13, 55]

CONCLUSION The experiences in the case studies showed that the joint R&D scheme is necessary to initiate a wide cooperation process between all partners in the biodegradable plastics value chain in Central Europe.

Additionally one of the critical success factors is the full cooperation of the staff of company.

Some cooperation initiatives highlighted new issues and framework conditions for successful production of biodegradable packaging, implementation of these kinds of packaging under market conditions and selection and final composting of such packaging.

26 This project is immplemented through the Central Europe Programme co-financed by the ERDF

Innovative value chain developement for sustainable plastics in Central Europe

CS 3—Sustainable plastic materials in hygiene products 1

2

A. Zabret , U. Kropf , P. Horvat3, A. Kržan3, 1 Tosama, Vir, Šaranovičeva cesta 35, 1230 Domžale, Slovenia 2 Centre of excellence Polymer Materials and Technologies PoliMat, Tehnoloski park 24, 100 Ljubljana, Slovenia 3 National Institute of Chemistry, Hajdrihova 19, 1000 Ljubljana, Slovenia

INTRODUCTION Hygiene products are mostly single use/disposable products and are therefore contributing to large amounts of plastic waste. A short market research identified compostable tampon applicator, biodegradable surgical tweezers, blisters, diapers for children and elderly and also pet products as possible bioplastics applications. According to market demand we have selected to perform test production of biodegradable tampon applicators and single use surgical tweezers.

PROCESS MATERIAL REQUIREMENTS The most important requirements for those products is their safety. A product that comes in contact with human body must not have any negative effects.

Within the EU tampons have to follow the European General Product Safety Directive 2001/95/EC on general product safety. The directive holds manufacturers responsible for providing products that are safe to use. Article 2 of the directive sets requirements that need to be fulfilled for a product to be recognized as safe (safe product). Technical and processing requirements: only few processing changes can be made.

SELECTION OF THE CS APPLICATIONS AND TEST PRODUCTIONS Based on the market demand, material properties and molding requirements we have selected the following two applications: tampon applicator and surgical tweezers.

TAMPON APPLICATORS Tampon applicator is a simple tool for inserting a tampon into the human body. A tampon applicator consists of two tubes, one bigger and one smaller and is presented in the picture below. At the moment tampon applicators are made from PE. The current market demand for tampons in the EU is approximately 15-20 billion tampons per year.

TEST PRODUCTION OF TAMPON APPLICATORS Tampon applicators are produced by injection molding. Technical requirements are given according to processing limitations of the existing production technique.

6 materials were tested: 3 starch based materials and 3 PHA materials.

SURGICAL TWEEZERS Tweezers are a useful and simple tool, used in medicine. We decided to produce tweezers from a PHA-based material because they are resistant to higher temperatures and would likely be suitable for steam sterilization.

TEST PRODUCTION OF TWEEZERS Tweezers are produced with injection molding. One injection cycle produces 16 tweezers and each cycle uses cca.

100 g of the material although the mass of each tweezer is only 4.7 g; 25g of the material goes for a massive sprue.

An acceptable prototype on which artificial ageing is currently carried out.

Processing temperature of PHA was lower than the temperature for conventional plastics. Also the overpressure at the end of the extruder was lower (5X) and the pressure profile in the extruder is lower. The obtained tweezers were well formed and had acceptable performance.

SIMULATED COMPOSTING

ADDITIONAL PROCESSING OF THE TWEEZERS Because tweezers used in medical applications need to be sterile we tested how the water steam sterilization influences the products. Steam sterilization negatively affected closing and torsion of the forceps and the brittleness of the material increased. Other methods of sterilization might be better suited for this material.

Project partner 11 established a method for simulated composting of plastic materials described according to the standard EN 14806 “Packaging Preliminary evaluation of the disintegration of packaging materials under simulated composting conditions in a laboratory scale test.

Figure: Left: Glass reactors for determination of disintegration (one is full, three are empty – photo taken in the middle of the preparation) Reactors are placed into large thermostatic chamber kept at 58 oC ± 2 oC. Total capacity of the box is up to 15 reactors (more if smaller reactors are used). The box itself was custom made for the intention of determination of disintegration within the PLASTiCE project. Right: Thermostatic chamber for determination of disintegration of plastic materials in controlled laboratory conditions.

CONCLUSION The production of biodegradable tampon applicators and biodegradable tweezers was not fully successful, however is developed further. It is time consuming to find the right material for production of specific hygiene/medical device products and the process must be taken case by case. Because bioplastics have different processing properties some adjustments in the production process are necessary (time, pressure, molds, etc.).

With adjustments processing of bioplastics is possible with conventional equipment. Introduction of bioplastics into production of hygiene products is time consuming but feasible.

27 This project is immplemented through the Central Europe Programme co-financed by the ERDF

Innovative value chain developement for sustainable plastics in Central Europe

CS 4 & 5— Production og packaging for eggs made from BDPs Polymer Institute of the Slovak Academy of Sciences (Slovakia) University of Technology in Bratislava,(Slovakia) INTRODUCTION This case study concerned the preparation of compostable material suitable for processing by blistering technology possessing the required mechanical properties and acceptable price. The aim was to develop fully compostable packaging for eggs, serving as an example of successful application for other companies that are not sure about benefits of these kind of applications.

PROCESS The material made from biodegradable plastics was adjusted on laboratory scale for packaging for eggs, especially regarding ultimate properties, price and processing parameters. Pellets made from a new biodegradable blend (based on PLA and PHB) was prepared in four slightly different alternatives mainly differing in processing details, with the aim to various processing parameters to be able to adjust the blend for fixed conditions in the pilot experiment.

The four compositions were tested under laboratory conditions regarding foil extrusion and consequent vacuum thermoforming. All compositions showed good processability both in extrusion and in thermoforming of 6-pack egg packaging, similar to reference materials, namely polystyrene (used nowadays) and polylactic acid (standard biodegradable material supposed to be easily processed).

In the meanwhile an external company made a thorough economic analysis (feasibility) of the production for three different kinds of packaging.

Twin-screw extruder for pellets preparation

Thermoforming process study

CONCLUSIONS

Product prototypes

Biodegradable material suitable for vacuum thermoforming was tested and packaging for eggs has been produced under laboratory conditions. This case study confirmed that industry and the research sector can overcome specific challenges in the production process and that it is possible to develop new biodegradable blends in a relative short period of time.

28 This project is immplemented through the Central Europe Programme co-financed by the ERDF

Innovative value chain developement for sustainable plastics in Central Europe

CS 6A—Introduction of biodegradable plastics into drinking straw production P. Horvat1, A. Kržan1, U. Kropf2, M. Erzar3 1 National Institute of Chemistry, Hajdrihova 19, 1000 Ljubljana 2 Centre of excellence Polymer Materials and Technologies PoliMaT, Tehnoloski park 24, 100 Ljubljana 3 Pepiplast d.o.o., Cesta goriške fronte 46, 5290 Šempeter pri Gorici

INTRODUCTION

Drinking straws are disposable single-use products with a long history and although straws are small they result in a substantial amount of plastic waste that is often dispersed in nature. Biodegradable plastic straws offer the same convenience as classic drinking straws with no or limited downside of the plastic waste issue. With this CS we could ease the transition of drinking straw production from conventional materials to bioplastics.

PROCESS FOOD CONTACT TESTING

PRODUCTION OF STRAWS

Drinking straws are a product that is intended to come in contact with foodstuff. Due to lack of information regarding overall migration from bioplastics we tested several products made of bioplastics to see if they are suitable for use in food contact applications.

Conventional straws are made from PP and the plan was to replace PP with a bio-based and biodegradable material which was already prepared to be used for production of this specific product. The used material was PLA based blend MaterBi CE01B.

We analyzed the overall migration of non-volatile substances from bioplastic items such as packaging and utensils into aqueous food simulants. The tested samples were commercially available products made of polylactide (PLA) and thermoplastic starch (TPS). For all 7 tested items and/or materials it can be expected that they may come in contact with foodstuffs. Testing was performed according to the standard EN 1186 in a laboratory accredited according to EN ISO/IEC 17025. Test methods for overall migration into aqueous food simulants a) by article filling, b) by total immersion, and c) by cell were used. The materials were exposed to aqueous solutions simulating actual use conditions and up to three migration cycles were performed. FT-IR spectroscopy was used for sample characterization and for identification of migrated substances. Total migration was quantified using the evaporation method.

In the conventional production the set-up of the system was well optimized and the system was very stable. This is crucial since a very high throughput (900 pcs/min) must be reached in order to have a sustainable production.

When switching to the bioplastics optimizing the new set-up of the system was quite complicated. A number of times the system collapsed only one step before it was set up. After suitable conditions were found the system was stable.

The production temperatures were lower than for PP. The biggest difference when comparing PP straws and straws made from bioplastics is in mass (biodegradable is approx. 50 % heavier) but this could still be improved. We also tested production of straws with hinges (knees) and observed no problems.

Figure 2: Introduction of melt through the cooling system and into the haul-off.

Figure 1: Migration cell, dismantled (left) and during the migration (right) The migration of non-volatile substances from bioplastics was determined by evaporation method. Overall migrations from all PLA samples and most TPS samples was below the level of detection, only one overall migration from TPS foil was above the legal limit but the product was not intended to come in contact with foodstuff (bags).

Figure 3: Left: The production line from the extruder to the haul-off (first part) and the rotary cutter (second part) Middle: System for collection of straws, Right: PepiPlast/PLASTiCE biodegradable straws

CONCLUSION From food contact testing results we can conclude that bioplastics can be used for food contact, important is that we take into consideration actual use conditions and do not use all materials for all purposes.

Although the material was intended for production of straws some processing adjustments e.g. temperature, pressure, screw rotation, production speed, etc. were necessary. Because production of straws from biodegradable materials is already well established elsewhere the producer of the material could offer us the right material.

The implementation of biodegradable plastics into straw production was fast and simple because we had a partner with long history of production of biodegradable straws. The company is also producing their own equipment for production of straws and knows how the machines are working and their wealth of experiences was also one of the main reasons why this case study was concluded so quick.

We conclude that there is a significant benefit when the operator has long time experiences with production of similar or the same products, knows the equipment and if we have the material intended for exactly this product.

The main advantage is the existence of the material intended for specific use, which allowed CS 6A to proceed with relative ease.

29 This project is immplemented through the Central Europe Programme co-financed by the ERDF

Innovative value chain developement for sustainable plastics in Central Europe

CS 6B—Introduction of biodegradable materials into production of twines for agriculture M. Scandola, I. Voevodina University of Bologna, Chemistry Department “G. Ciamician”, Selmi 2, 40126 Bologna, Italy

The company involved in the Case Study produces polypropylene twines for agricultural use and joined the Case Study with the intention to substitute the polyolefin used for production with a biodegradable polymer.

Material change over time for twine production Advantages of twines from biodegradable polymers for agricultural applications:  Ploughing-in of soil-biodegradable twines after use instead of collecting them from the field and disposing as waste  Improving the quality of the soil by using twines with added fertilizers to be released in soil in a controlled manner

Steps of the Case study:  analysis and selection of biodegradable polymers available in the market  characterization of physico-chemical properties of selected polymers  twine processing trials  characterization of the product

Main parameters considered in selection of biodegradable polymers for their use in twine production:  biodegradation in soil  appropriate mechanical properties  acceptable price

Simplified scheme of production line for twines at the company site

Selection of the polymer All materials taken into account as potential candidates were thoroughly characterized using a range of techniques (DSC, DMTA, TGA, TGA-MS, XRD, SEM, FTIR, mechanical properties etc.), in order to allow final selection of the materials to be processed at the company’s plant. Only two potential candidates were selected for twine production, based on proven soil biodegradability and commercial availability:  Polyester (A)  Polyester Blend (B) Twine processing trials and characterisation of the product After some trials with Polymer A at the factory’s production line, where problems with polymer film stretching after extrusion were experienced, laboratory trials on a small-size extrusion machine (fig. 1) were carried out.

The results using Polymer A were encouraging and a demonstration twine was produced (fig. 2). Mechanical properties of the thread were in the range expected for the twine application.

Polyester B didn’t provide good results.

Figure 1

Figure 2

CONCLUSION Important points to be taken into consideration for potential substitution of the presently used polyolefins with biodegradable polymers for twine production are:

   

Biodegradability in soil is a fundamental requirement The material must stand the applied high draw ratio after the extrusion The twine mechanical properties (strenght) must comply with application requirement Price of new polymer is a crucial factor

30 This project is immplemented through the Central Europe Programme co-financed by the ERDF

31

Better plastics produce less waste 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

32