Биоразлагаемая стретч-плёнка: миф или решение для снижения полимерных отходов?

Экологическая ответственность становится важной частью требований бизнеса к поставщику. Хотя на рынке по-прежнему звучат идеи перехода на биоразлагаемые материалы или радикального отказа от пластика, сегодня этот вектор смещается в сторону более практичных решений — оптимизации упаковочных процессов и внедрения технологий, которые позволяют физически сокращать объемы отходов без потери прочности упаковки.

В транспортной логистике этот подход реализуется на практике через повышение эффективности упаковки. Она определяется сочетанием характеристик плёнки, упаковочного оборудования, настроек натяжения и технологии обмотки. Поэтому здесь важно учитывать весь цикл: из какого сырья производится плёнка, сколько материала требуется для упаковки одного груза, как упаковка показывает себя при эксплуатации и какова ее пригодность к дальнейшей переработке или утилизации.

Что значит биоразлагаемая пленка

В качестве сырья для биоразлагаемых стретч-плёнок часто используются полилактид (PLA, или полимолочная кислота), PBAT и крахмалосодержащие компоненты. Экологическую нагрузку важно оценивать уже на этапе производства исходного сырья, поскольку для некоторых компонентов используются сельскохозяйственные культуры, выращивание которых приводит к бОльшим экологическим рискам, чем утилизация полимерной пленки.

Возделывание кукурузы и сахарного тростника в промышленных масштабах, по некоторым источникам, может усиливать нагрузку на почву: часть почвенного слоя может теряться из-за эрозии, увеличение кислотности и другие характеристики почвы [1].

Отдельно стоит учитывать технологические особенности PLA. Материал гигроскопичен, чувствителен к УФ-излучению и размягчается при температуре 50–55 °C. При этом потери материала могут доходить до 5-10 % для определенных технологий.

Вопрос экологических рисков использования биоразлагаемых пластиков рассматривается и в научных исследованиях. Авторы отмечают необходимость более тщательной оценки экологических последствий биоразлагаемых пластиков, особенно при длительном воздействии и в условиях, приближенных к реальным [2].

Цена и производственная стабильность

Даже если рассматривать биоразлагаемую плёнку прежде всего как экологическое решение, для бизнеса остаются вопросы стоимости и стабильности производства. По оценке экспертов ГК NOVAROLL, себестоимость биоразлагаемой плёнки значительно выше себестоимости традиционной пленки. Точная разница зависит от состава материала, технологии производства и условий применения, поэтому корректнее сравнивать стоимость упаковки одной паллеты, а не только цену килограмма плёнки.

Стоимость материала — только одна сторона вопроса. Основные требования к стретч-пленкам для упаковочных линий включают: прочность, стабильность толщины, длительный срок хранения и высокую адаптивность к автоматическому оборудованию.

При производстве биоразлагаемой стретч-плёнки необходимо учитывать несколько критических технологических факторов. Один из них — стабильность полимера при экструзии. При нарушении температурного режима или увеличении времени пребывания материала в зонах переработки возможно снижение его прочности и появление дефектов поверхности. 

Ещё один фактор — нестабильность толщины плёнки, добиться абсолютного постоянства которой при работе с биоразлагаемыми материалами практически невозможно из-за особенностей их реологии. В результате неизбежные отклонения от номинальных параметров становятся постоянным риском, приводящим к дефектам при намотке и нарушающим стабильность работы упаковочных линий.

Критически важно учитывать условия хранения сырья и готовой продукции, упакованных в такую плёнку. Большинство биоразлагаемых полимеров крайне чувствительны к повышенной температуре и влажности, однако обеспечить для них строго регламентированные условия эксплуатации на складе и производстве типового потребителя в реальных условиях практически невозможно. Это накладывает дополнительные ограничения на логистику и приводит к издержкам по поддержанию микроклимата.

Отдельный вопрос — механические свойства плёнки при растяжении. Хрупкость материала может ограничивать возможность его применения на автоматических паллетоупаковщиках с предварительным растяжением.

Для промышленной упаковки принципиально, чтобы характеристики материала полностью отвечали требованиям, предъявляемым упаковочным оборудованием, а также условиям хранения и транспортировки грузов. Поэтому эксплуатационные параметры следует оценивать с учётом конкретной технологии производства плёнки и условий упаковочного процесса.

Как утилизируется биоразлагаемая плёнка

Само обозначение «биоразлагаемая» может ввести в заблуждение относительно условий, в которых материал будет разлагаться. Скорость и полнота разложения зависят от состава плёнки и условий её утилизации.

Для некоторых биоразлагаемых материалов параметры, необходимые для разложения, достижимы только в условиях промышленного компостирования:

• температура 50–60 °C;

• стабильная и высокая влажность;

• наличие аэробных микроорганизмов;

• УФ-излучение.

Вне специально созданных условий скорость разложения может существенно отличаться. Поэтому при оценке экологического эффекта важно учитывать реальный сценарий обращения с материалом после использования.

Результаты испытаний в условиях промышленного компостирования не соотносятся с привычным пониманием «биоразлагаемости» и не гарантируют аналогичного распада материала в обычной среде. Если материал оказывается вне условий, необходимых для его разложения, его поведение может существенно отличаться от ожидаемого.

При этом важно различать биоразлагаемые и оксоразлагаемые материалы. Оксоразлагаемые плёнки содержат добавки-катализаторы, которые под действием УФ-излучения и тепла ускоряют фрагментацию материала, но это само по себе не означает его биодеградацию.

Биополиэтилен (BioPE), получаемый, например, из сахарного тростника, химически соответствует полиэтилену. Само биологическое происхождение исходного сырья не делает готовый полимер биоразлагаемым: после использования он сохраняет свойства полиэтилена и требует соответствующего обращения с отходами.

Полный отказ от полимеров транспортной упаковке требует учитывать требования к сохранности груза, скорости упаковки и совместимости с оборудованием. Поэтому при постановке задачи по снижению отходов целесообразно начинать с фактического расхода плёнки на единицу упакованного груза.

Однако оптимизация локальных производственных процессов — это лишь первый шаг, тогда как в масштабах отрасли развитие инфраструктуры сбора, сортировки и переработки остаётся обязательной частью работы с полимерными отходами. Например, на площадке NOVAROLL «Фабрика плёнок» закупается использованная стретч-плёнка, которая проходит сортировку и переработку для дальнейшего производства вторичной плёнки.

При этом качество вторичного сырья требует постоянного контроля. На производстве отслеживаются качество поступающего сырья, его загрязнённость и другие параметры, влияющие на свойства готовой вторичной плёнки. Такой контроль позволяет диффернцировать сырье и технологические режимы с учётом требований к готовому материалу.

Поэтому лабораторные физико-механические показатели после нескольких циклов переработки не всегда отражают реальные эксплуатационные характеристики. В эксплуатации на автоматическом оборудовании критичными становятся непроплавы, и иные дефекты и связанные с ними обрывы.

Экономику вторичной плёнки корректно оценивать применительно к конкретному продукту, сырью и условиям упаковки. Вторичная плёнка может использоваться там, где её характеристики соответствуют требованиям процесса. Поэтому выбор такого материала целесообразен в первую очередь для низкопроизводительного оборудования, преимущественно не требующего предварительного растяжения (престретча).

Высокотехнологичные стретч-пленки

Если задача компании заключается в сокращении объёма полимерных отходов, один из прямых способов — уменьшить количество плёнки, необходимое для упаковки единицы груза.

Для этого применяются высокотехнологичные стретч-плёнки с предварительным растяжением от 250%. При корректном подборе плёнки и настроек оборудования одна и та же задача по фиксации груза может выполняться с меньшим фактическим расходом материала.

Экономический и экологический эффект в этом случае возникает на уровне конкретного предприятия: если для упаковки одной паллеты требуется меньше плёнки, компания снижает собственный расход полимера, затраты на упаковку и объём образующихся отходов. Это не означает автоматического снижения общего производства полимера, но уменьшает потребление материала в конкретном упаковочном процессе.

При этом первичная высокотехнологичная плёнка при правильном подборе параметров позволяет обеспечить стабильность процесса с прогнозируемым расходом материала на единицу готовой продукции и исключить внеплановые остановки упаковочной линии.

После сортировки и очистки отходы такой стретч-плёнки могут использоваться как сырьё для производства вторичных плёнок для паллетоупаковщиков без пре-стретча, применяемых на участках с соответствующими требованиями к упаковке. Так снижение первичного расхода материала связывается с последующей переработкой отходов.

Что это означает для бизнеса

Биоразлагаемые стретч-плёнки требуют дальнейшего изучения, прежде чем делать выводы об их экологическом эффекте в конкретных условиях применения. На практике результат зависит от состава материала, фактического расхода, условий эксплуатации и способа обращения с плёнкой после использования.

Для транспортной упаковки задача снижения экологической нагрузки может решаться через сокращение фактического расхода материала, стабильную работу оборудования и последующее вовлечение использованной стретч-плёнки в переработку. Высокотехнологичная машинная плёнка с пре-стретчем от 250% позволяет рассматривать расход на одну единицу упаковки как один из ключевых показателей эффективности.

В этом подходе экологический эффект формируется за счёт снижения расхода полимерного материала в конкретном упаковочном процессе и дальнейшего обращения с использованной плёнкой. Состав исходной плёнки при этом не меняется: меняется технология её применения и количество материала, необходимое для выполнения задачи.

Источники

[1] College of Agricultural, Consumer & Environmental Sciences. «20 years in the making: Rotate corn for better soil health».

https://aces.illinois.edu/news/20-years-making-rotate-corn-better-soil-health

[2] Министерство науки и высшего образования Российской Федерации. Публикация с комментариями Евгения Абакумова о накопительном эффекте потенциальных экологических рисков.

https://www.minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/99713/