Sezon działkowo-ogrodniczy w pełni, jednak wypada wrócić chociaż na chwilę do tematów technologicznych 🙂 Od czasu do czasu przewija się temat, że plastikowe opakowania do żywności nie mogą być wytwarzane z materiału z recyklingu. Odpowiedź brzmi: i tak i nie.
W niniejszym artykule przedstawię koekstruzję – technologię umożliwiającą produkcję opakowań plastikowych do kontaktu z żywnością z recyklatów. Wspomnę również krótkoo jeszcze jednej technologii (którą opisywałem dawno temu w materiale o butelkach PET), która umożliwia produkcję wyrobu w 100% z recyklingu nadającego się do kontaktu z żywnością 🙂
Na końcu artykułu znajdziecie jak zwykle małe Q&A 🙂
Wytłaczanie – zastosowania
Bardzo dużo opakowań do żywności jest wytwarzanych przy użyciu technologii wytłaczania tworzyw sztucznych. Jest to technologia ciągłego uplastyczniania tworzywa (stapiania) i wytłaczania przez tzw. głowicę, która definiuje nam finalny kształt wyrobu. Technologia ma wiele odmian umożliwiających produkcję różnego rodzaju wyrobów, takich jak:
- profile (np. panele podłogowe, profile okienne, listwy przypodłogowe)
- rury
- folie rękawowe (cienkie, worki)
- folie płaskie (grubsze, tacki do żywności)
- okablowanie
- butelki do chemii gospodarczej,
- elementy techniczne (płyty, profile, wałki)
- powłoki do płyt meblowych
- kompozyty polimerowo-drzewne
- deski tworzywowe, tzw. plastic lumber
- beczki z PE
Dzisiaj skupię się na jednym konkretnym wariancie tej technologii, a konkretniej – koekstruzji.
Koekstruzja, czyli współwytłaczanie
Koekstrucja (ang. coextrusion) jest odmianą wytłaczania, która wykorzystuje więcej niż jedną wytłaczarkę. Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie różnego rodzaju materiałów do produkcji jednego wyrobu. Istnieje jednak jeszcze jedno zastosowanie, a mianowicie zamiast użycia dwóch różnych tworzyw możemy wykorzystać jeden rodzaj, ale pochodzący z różnych źródeł, tj. tworzywo nowe, nadające się do kontaktu z żywnością, oraz recyklat, który kontaktu mieć nie może. Koekstruzja jest na dzień dzisiejszy również wykorzystywana do produkcji opakowań barierowych, gdzie różne warstwy (często z różnych tworzyw, co jest problemem) cechują się innymi właściwościami barierowymi.
Więcej o barierowości przeczytacie w artykule „Warzywa w folii – barierowość tworzyw sztucznych”
Wracając jednak do wykorzystania tworzywa z recyklingu – chętnie wykorzystywanym w ten sposób surowcem jest poli(tereftalan etylenu) czyli popularny PET. Dlaczego? ponieważ cechuje się dobrymi właściwościami barierowymi (nie na wszystko) oraz jest sztywny, a jego recyklat jest dobrej jakości, gdyż powstaje z butelek. W ten sposób powstają tzw. folie A-R-A oraz G-R-G, gdzie RPET (PET z recyklingu), może stanowić 70-80% folii[1] (słyszałem o foliach, gdzie RPET ma nawet 90%, aczkolwiek teraz nie mogę znaleźć źródła). Litery A i G pochodzą odpowiednio od: APET – tzw. PET amorficzny (przezroczysty) oraz GPET – PET modyfikowany glikolem.
Plastikowe opakowania do żywności z recyklingu mogą być oczywiście produkowane również z różnych tworzyw, jednak wtedy wchodzimy w tematy wielomateriałowe, utrudniające nam znacząco recykling, więc to rozwiązanie na dzień dzisiejszy, dopóki recykling chemiczny nie rozwinie się wystarczająco – jest mało ekologiczne.
Dla osób zainteresowanych technologią wrzucam poniżej film jak jest produkowana folia rękawowa (cienka, elastyczna) z LDPE składająca się z 9 warstw 😉 grubość pojedynczej warstwy jest rzędu mikrometrów 🙂 Jest to proces naprawdę trudny do skalibrowania, ale za to produkuje kilometry folii na minutę 🙂
Solid state polycondensation (SSP) – krótko o opakowaniach w 100% z recyklingu
O technologiii polikondensacji w masie (ang. solid state polycondensation) wspomnę bardzo krótko, ponieważ nie jest ona aż tak bardzo powszechna ze względu na cenę instalacji, choć ich liczba na świecie rośnie. Polega ona na przeprowadzeniu procesu polikondensacji stosowane na końcu syntezy PET, który służy do zwiększania lepkości materiału. Jednocześnie przeprowadza się oczyszczanie tworzywa. Technologia ta ma dwie bardzo istotne zalety. Po pierwsze jest w stanie poprawić jakość surowca (lepkość i wytrzymałość mechaniczną), a po drugie jest w stanie oczyścić surowiec, żeby ponownie nadawał się do kontaktu z żywnością (np. na butelki) [1,2].
Q&A
Dlaczego tworzywa z recyklingu nie mogą być używane do kontaktu z żywnością?
Odpowiedź jest bardzo prosta – mianowicie przy tworzywach z recyklingu istnieje problem usunięcia wszystkich zanieczyszczeń, które mogą migrować do żywności.
Dlaczego więc istnieją plastikowe opakowania do żywności z recyklingu?
Takie rozwiązania jak np. koekstruzja mogą produkować materiał przeznaczony do kontaktu z żywnością, ponieważ zamyka wewnętrz ściany opakowania materiał z recyklingu, dzięki czemu nie będzie on miał kontaktu z żywnością. Tym samym będzie on bezpieczny dla użytkownika.
Jaka jest minimalna grubość warstwy przeznaczonej do kontaktu z żywnością?
Na dzień dzisiejszy literatura potwierdza, że jest to 10-15% nowego tworzywa [1], chociaż słyszałem o warstwach rzędu 5% grubości folii. Tym samym aż 70-80% surowca jest ponownie wykorzystane. Na zdjęciu tytułowym widać, że warstwy zewnętrzne mają po 10% grubości.
Czy jest to na pewno bezpieczne?
Tak, przy cieńszych warstwach mogłoby dojść do migracji zanieczyszczeń ze środka folii na jej powierzchnię (chyba, że producent zastosuje dodatkowy związek/warstwę blokującą migrację zanieczyszczeń). Z tego powodu też istotna jest odpowiednia temperatura przechowywania oraz czas przechowywania produktu, ponieważ w założonym czasie i założonej temperaturze – takie zjawisko nie powinno wystąpić.
Czy nadają się one do recyklingu?
Jak najbardziej, jeżeli nie została dodana dodatkowa warstwa barierowa z innego tworzywa, wtedy możemy w ten sposób wykorzystać ten surowiec ponownie do tego samego zastosowania.
Brzmi trochę jak obieg zamknięty?
Rzeczywiście, ponowne wykorzystanie surowca domyka nam obieg i jest zgodne z koncepcją gospodarki o obiegu zamkniętym 🙂 Oczywiście wymagany jest surowiec do kontaktu z żywnością, ale w przypadku PETu dzięki technologii polikondensacji w masie (SSP) jest możliwe uzyskanie takowego przy z recyklatu. Co więcej, technologia ta również poprawia właściwości mechaniczne PETu zwiększając liczbę ponownych użyć. Nie spotkałem się z pracami, które mówiłyby ile razy można ten proces przeprowadzać.
Literatura
- [1] Plastics Review 10/2017, https://eplastics.pl/digital_edition/pr201710/content/pr1710.pdf
- [2] Starlinger RecoSTAR https://www.starlinger.com/fileadmin/user_upload/03_recycling_technology/recoSTAR_SSP/FB_en/
- [3] Zdjęcia folii GAG i ARA PET dzięki uprzejmości Pana Michała Grzelaka z firmy GTX Hanex Plastic
