obiecująca przyszłość tworzyw biodegradowalnych w krajach europy Środkowej

This project is implemented through the CENTRAL EUROPE Programme co-financed by the ERDF

MAPA DROGOWA – OD NAUKI DO INNOWACJI W ŁAŃCUCHU

WARTOŚCI

3

SPIS TREŚCI

1. PROJEKT PLASTICE 4

2. GŁÓWNE WYZWANIA DLA KRAJÓW EUROPY ŚRODKOWEJ 5

3. ROZWÓJ ŁAŃCUCHA WARTOŚCI 7

4. PRACE BADAWCZO-ROZWOJOWE 11

4.1. Charakterystyka właściwości fizycznych polimerów dostępnych na rynku 11

4.2. Charakterystyka składu i budowy cząsteczkowej dostępnych na rynku

materiałów polimerowych 12

4.3. Chemiczna modyfikacja właściwości polimerów 12

4.4. Fizyczna modyfikacja właściwości polimerów 13

4.5. Optymalizacja procesu przetwarzania polimerów biodegradowalnych 13

4.6. Wsparcie dla rozwoju przemysłowych procesów produkcyjnych 14

4.7. Badania właściwości użytkowych 15

4.8. Badanie biodegradacji i kompostowalności 16

5. KONTAKTY 17

6. SŁOWNIK POJĘĆ 18

ZAŁĄCZNIK – CASE STUDIES 23

4

1. PROJEKT PLASTICE

Realizacja projektu PLASTiCE rozpoczęła się w kwietniu 2011 roku w ramach Programu

Europa Środkowa. Bierze w nim udział trzynastu partnerów – w tym przedsiębiorstwa,

organizacje wspierające biznes oraz instytucje badawcze – z Włoch, Polski, Słowacji oraz

Słowenii. Połączenie potencjału partnerów projektu miało na celu określenie przeszkód w

rozwoju łańcucha wartości tworzyw zgodnych z zasadą zrównoważonego rozwoju oraz

promocję takich tworzyw. Szczególnie dotyczy to tworzyw biodegradowalnych.

Głównym celem projektu jest „określenie ram do działań na rzecz rozwoju rynku tworzyw

biodegradowalnych w krajach Europy Środkowej jako innowacyjnego obszaru testowego

dla nowych zastosowań produktu w wybranych sektorach przemysłu”. Sektor przemysłowy

o największym potencjale bezpośredniego wykorzystania tworzyw biodegradowalnych to

opakowania (opakowania żywności, siatki i wyroby spienione). Branża ta obejmuje

produkcję worków do zbiórki i kompostowania zielonych odpadów oraz toreb używanych

do pakowania towarów w supermarketach, które to torby podlegają coraz ostrzejszej

kontroli pod kątem wymagań ochrony środowiska. Tworzywa biodegradowalne mogą być

również wykorzystane do produkcji innych wyrobów jednorazowych (talerze i miski, kubki

do zimnych napojów, sztućce) lub wyrobów do specjalnych zastosowań (akcesoria

sportowe, rolnictwo), a ich użycie nie ogranicza się do wymienionych sektorów.

Celem niniejszego opracowania „mapy drogowej” jest wsparcie w Europie Środkowej

współpracy instytucji badawczych oraz przedsiębiorstw w dziedzinie konkretnych

zastosowań przyjaznych środowisku tworzyw biodegradowalnych. Stanowiąca połączenie

wiedzy i kompetencji właściwych instytucji mapa prowadzi producentów przez cały proces:

od badań po komercjalizację nowych przyjaznych dla środowiska biodegradowalnych

tworzyw oraz ich zastosowanie. Przytoczone studia przypadku ilustrują zaś istotne kwestie,

jakie należy brać pod uwagę, rozpoczynając produkcję tworzyw biodegradowalnych i

wyrobów z nich wykonanych.

Dokument ten został opracowany w ramach Pakietu Zadaniowego WP3 projektu Rozwój

innowacyjnej środokowoeuropejskiej sieci tworzyw przyjaznych środowisku (PLASTiCE),

współfinansowanego w ramach Programu Europa Środkowa przez Europejski Fundusz

Rozwoju Regionalnego.

5

2. GŁÓWNE WYZWANIA DLA KRAJÓW EUROPY ŚRODKOWEJ

Przemysł tworzyw w Unii Europejskiej to ponad 59 000 przedsiębiorstw – głównie małych i średnich

– generujących obroty ok. 300 miliardów euro rocznie.1 Mimo że kryzys gospodarczy w Unii z lat

2008–2012 negatywnie wpłynął na wyniki wielu sektorów przemysłu, rynek tworzyw Europy

Środkowej po dwuletnim okresie spadku ponownie dynamicznie wzrasta. W ostatnich trzech latach w

sektorze tym obserwowaliśmy rozmaite fuzje i przejęcia, ale także wzrost szans rynkowych nowych

zastosowań w branżach samochodowej i lotniczej, medycynie, elektronice oraz AGD. Z względu na

kwestie ekologiczne, zagospodarowanie odpadów z tworzyw sztucznych w dalszym ciągu stanowi

jednak przedmiot zainteresowania europejskich decydentów. Tworzywa są obecne w niemal

wszystkich zastosowaniach, a popyt na nie z każdym rokiem wzrasta. Stanowi to wyzwanie dla

gospodarki odpadami i znacząco wpływa na środowisko, bowiem tylko niewielka część odpadów z

tworzyw podlega recyklingowi.

W marcu 2013 roku Komisja Europejska opracowała „ZIELONĄ KSIĘGĘ w sprawie europejskiej

strategii dotyczącej odpadów z tworzyw sztucznych w środowisku”2, stanowiącą część szerszego

europejskiego prawodawstwa dotyczącego odpadów. Do czasu opracowania dokumentu odpady te

zostały uwzględnione jedynie w Dyrektywie 94/62/EC w sprawie opakowań i odpadów

opakowaniowych, która ustanawia konkretne środki związane z recyklingiem odpadów z

gospodarstw domowych. Istotny krok w kierunku odpowiedzialności producenta za gospodarkę

odpadami stanowi natomiast Dyrektywa Komisji Europejskiej w sprawie odpadów 2008/98/EC

(artykuł 8). W roku 2011 europejski przemysł tworzyw wystąpił z ideą wprowadzenia zasady zero

tworzyw na składowiskach do roku 2020. Jeżeli Komisja Europejska i rządy zdecydują się na jej

przyjęcie, będzie to poważne wyzwanie dla krajów Europy Środkowej, gdzie znaczna część

odpadów z tworzyw trafia na składowiska.

Światowa Rada Biznesu na Rzecz Zrównoważonego Rozwoju przewiduje, że aby sprostać popytowi

na produkty z tworzyw i ich zastosowania, potrzebny byłby cztero-, a wręcz dziesięciokrotny wzrost

efektywności wykorzystania zasobów naturalnych do roku 20503. Obecnie tanie tworzywowe

gadżety, nietrwałe zabawki, torby na zakupy oraz inne jednorazowe produkty są często dostępne po

cenach niewspółmiernych do ich kosztów środowiskowych4. System odzwierciedlający rzeczywiste

koszty środowiskowe, od wydobycia surowców po produkcję, dystrybucję i unieszkodliwianie, byłby

pomocny w opracowaniu nowych rozwiązań, na przykład wprowadzaniu tworzyw

biodegradowalnych.

Chociaż Europa rozumiana jako całość była w ostatniej dekadzie globalnym liderem w dziedzinie

tworzyw biodegradowalnych, także Stany Zjednoczone i kraje azjatyckie dynamicznie rozwijają

możliwości ich zastosowania. Europa Środkowa w dalszym ciągu pozostaje w tyle, jeśli chodzi o

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

6

troskę o produkcję i stosowanie tworzyw biodegradowalnych. Zaangażowani w projekt PLASTiCE

pionierzy z obszaru przemysłu zwrócili uwagę na następujące przeszkody:

należy poprawić właściwości funkcjonalne tworzyw biodegradowalnych;

istotne jest zdobywanie know-how w zakresie przedłużenia dopuszczalnego czasu

przechowywania opakowań biodegradowalnych;

proces przejścia od tworzyw tradycyjnych do biodegradowalnych winien być lepiej

zarządzany, we współpracy z partnerami zewnętrznymi, m.in. dostawcami

materiałów oraz instytutami badawczymi;

systemowi zagospodarowania odpadów winna towarzyszyć infrastruktura

wspomagająca segregację i oddzielanie tworzyw biodegradowalnych od

konwencjonalnych.

Zgodnie z przewidywaniami Global Industry Analysts Inc., globalny rynek polimerów

biodegradowalnych może osiągnąć do roku 2017 wartość 1,1 miliona ton5. Wspierając rozwój

tworzyw biodegradowalnych, w swoim dokumencie Plan działań na rzecz Europy efektywnie

korzystającej z zasobów („mapa drogowa”) Komisja Europejska postawiła istotny kamień milowy:

Przed rokiem 2020 odkrycia naukowe i nieustanne wysiłki na rzecz innowacji znacznie poprawiły

sposób, w jaki rozumiemy pojęcie wartości zasobów, zarządzamy nimi, użytkujemy je, odzyskujemy,

zastępujemy i chronimy. Stało się to możliwe dzięki intensyfikacji inwestycji, spójności w

podejmowaniu społecznych wyzwań efektywnego wykorzystania zasobów, zmianie klimatu oraz

korzyściom wynikającym inteligentnych specjalizacji i współpracy w europejskiej przestrzeni

badawczej.6 W latach 2014–2020 Komisja Europejska skupi, więc w swoich rękach kwestie

finansowania prac badawczych, między innymi wspierania innowacyjnych rozwiązań w dziedzinie

tworzyw biodegradowalnych.

Biorąc pod uwagę powyższe zagadnienia, głównym motorem rozwoju łańcucha wartości tworzyw

biodegradowalnych w Europie Środkowej są: wzrastające zapotrzebowanie na opakowania i

produkty jednorazowe, większa świadomość użytkowników końcowych, presja związana z zakazami

składowania odpadów tworzywowych, nieprzewidywalność cen ropy w następnej dekadzie oraz

postęp technologiczny w dziedzinie polimerów biodegradowalnych.

Mapa drogowa łańcucha wartości koncentruje się na przyjaznych dla środowiska tworzywach

biodegradowalnych, szczególnie polimerach kompostowalnych (zgodnych z normami EN13432,

EN 14995, ASTM D6400, ASTM D6868, ISO17088, AS 4736, AS 5810 oraz ISO 18606),

projektowanych z myślą o kompostowaniu w warunkach tlenowych instalacji komunalnych i

przemysłowych, bazujących na zasobach odnawialnych oraz nieodnawialnych, stosowanych w

opakowaniach, cateringu lub rolnictwie i dostępnych na rynku europejskim na średnią lub dużą skalę.

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

7

3. ROZWÓJ ŁAŃCUCHA WARTOŚCI

Jeśli chodzi o strukturę łańcucha wartości tworzyw biodegradowalnych, jest ona

porównywalna z analogicznym łańcuchem tworzyw tradycyjnych. W przypadku tych

ostatnich większą uwagę zwraca się jednak na procesy recyclingu i wtórnego użycia,

podczas gdy w przypadku tworzyw biodegradowalnych pod uwagę brane są procesy ich

rozkładu i kompostowania.

Na każdym etapie łańcucha wartości pokonać należy konkretne przeszkody w pracach

badawczo-rozwojowych.

Przedsiębiorstwa planujące rozpoczęcie produkcji tworzyw biodegradowalnych lub

modyfikację aktualnych procesów pod kątem tych tworzyw i ich zastosowań, staną

prawdopodobnie przed koniecznością zmierzenia się z poniższymi kwestiami. Mapa

drogowa stanowi podstawowy zestaw odpowiedzi na najważniejsze pytania. Aby uzyskać

więcej informacji, należy skontaktować się z krajowym punktem informacyjnym.

Instytucje badawcze

Do

sta

wcy

suro

wcó

w

Pro

duce

nci

i p

rze

twó

rcy

tw

orz

yw

b

iod

eg

rad

ow

aln

ych

Przemysł (opakowania

żywności, kosmetyków i

leków…)

Dystrybutorzy, sprzedawcy detaliczni opakowań biodegradowalnych

Europejskie dyrektywy dotyczące gospodarki odpadami

Krajowe prawo dotyczące gospodarki odpadami

Systemy certyifkacji

Po

no

wn

e

wy

korzy

stan

ie

i recy

kling

K

om

po

stow

an

ie

Organizacje publiczne i non-profit odpowiedzialne za kampanie społeczne, szkolenia i doradztwo

Prz

etw

órc

y t

wo

rzy

w

szty

wn

ych

lub

gię

tkic

h

Dystrybutorzy, sprzedawcy

detaliczni produktów w opakowaniach

biodegradowalnych

Uży

tkow

nicy

Charakterystyka

polimerów

dostępnych na

rynku

Modyfikacja

chemicznych i

fizycznych

właściwości

polimerów

Przet-

wórstwo

polimerów

Zaprojektowani

e efektywnych

warunków

produkcji

przemysłowej

Właściwości

użytkowe

tworzyw

biodegradow

alnych

Badania

biodegradacji

i kompostow-

alności

8

Pytanie 1.: Jakie polimery biodegradowalne

będą najwłaściwsze w przypadku mojej

obecnej technologii przetwórstwa?

Należy wziąć pod uwagę właściwości

fizyczne polimerów dostępnych na rynku.

Takie działania obejmują ocenę stabilności

termicznej, temperatury mięknienia oraz

właściwości mechanicznych.

Pozwoli to wybrać na rynku polimer

najbardziej właściwy ze względu na obecną

technologię przetwórstwa oraz

przewidywane zastosowania.

Więcej informacji znaleźć można na stronie

11.

Można również wziąć pod uwagę skład

oraz strukturę molekularną polimerów do

konkretnych zastosowań.

Pytanie 2.: W jaki sposób upewnić się,

że wybrany biodegradowalny materiał

polimerowy ma cechy właściwe dla danego

zastosowania? Które parametry należy mieć

na uwadze, by zagwarantować jakość

produktu oraz biodegradowalność na końcu

cyklu życia? W jaki sposób zweryfikować

powtarzalność właściwości dostarczanego

materiału polimerowego?

Powinno się wziąć pod uwagę skład

oraz budowę cząsteczkową polimerów do

konkretnych zastosowań.

Działania takie obejmują ocenę właściwości

produktów końcowych, określenie rodzaju

zanieczyszczeń wpływających na

przetwórstwo materiału oraz zawartość i

rodzaj wypełniacza.

Pozwoli to wybrać materiał polimerowy

właściwy do danego zastosowania oraz

zagwarantuje, że dostarczona przez

dostawcę partia materiału spełni

oczekiwane standardy jakości.

Jednocześnie da wiedzę na temat

konkretnych warunków przechowywania

(wilgotność, światło słoneczne i

temperatura) oraz warunków przetwarzania

wybranych materiałów polimerowych, a

także warunków przechowywania

produktów bazujących na tych materiałach.

Zdobędzie się w ten sposób informacje o

frakcji produktu nie nadającej się do

recyklingu.


12.

Pytanie 3.: W jaki sposób chemicznie

dostosować własności dostępnych

materiałów polimerowych do konkretnych

potrzeb produkcyjnych?

Należy rozważyć chemiczne

zmodyfikowanie właściwości polimerów.

Działania takie obejmują zastosowanie

przedłużaczy łańcucha, wprowadzenie

polimerów funkcjonalnych oraz modyfikację

powierzchni produktu (na przykład folia

ułatwiająca zadruk).

Pozwoli to na dopasowanie własności

materiału do konkretnych wymagań.


12.

Można również rozważyć projekt

badawczy, który może doprowadzić do

opatentowania procesu.

9

Pytanie 4.: W jaki sposób fizycznie

dostosować własności dostępnych

materiałów polimerowych do konkretnych

potrzeb?

Należy rozważyć zmodyfikowanie

właściwości poprzez zastosowanie metod

fizycznych.

Obejmuje to tworzenie wieloskładnikowych

materiałów przez dodanie plastyfikatorów,

kompatybilizatorów, wypełniaczy (najlepiej

biodegradowalnych) lub mieszanie z innym

polimerem biodegradowalnym.

Pozwoli to na dopasowanie właściwości

materiału do konkretnych wymagań, w tym

na obniżenie ceny materiału.


13.

Można również rozważyć konkretne prace

badawcze ukierunkowane na zasadniczą

poprawę parametrów przetwórstwa,

ostatecznych własności oraz zachowania się

materiału w danym zastosowaniu.

Pytanie 5.: Co należy zrobić, jeśli pojawią

się problemy w trakcie przetwarzania na linii

produkcyjnej?

Winno się rozważyć zoptymalizowanie

przetwórstwa polimerów

biodegradowalnych.

Działania takie obejmują zidentyfikowanie

najwłaściwszych zakresów temperatur na

każdym etapie produkcji. W większości

przypadków problemy przetwórcze dotyczą

niskiej stabilności termicznej tworzyw

biodegradowalnych. Jeżeli temperatura

przetwórstwa jest wyższa niż temperatura

krytyczna, materiał może ulec degradacji,

prowadzącej do obniżenia masy molowej i

spadku lepkości. Można rozważyć

obniżenie temperatury przetwarzania lub

skrócenie czasu przebywania w

urządzeniach przetwórczych. Jeżeli jest to

niemożliwe (np. temperatura topnienia

materiału jest zbyt wysoka), zaleca się

badania aplikacyjne, w tym stosowanie

stabilizatorów, przedłużaczy łańcucha,

plastyfikatorów lub innych metod

ograniczających niekorzystny wpływ

degradacji.

Pozwoli to na korzystanie z dostępnych

urządzeń w ich obecnym stanie lub z

niewielkimi modyfikacjami technologii, bez

potrzeby inwestowania w całą nową linię

produkcyjną.


13.

Można również rozważyć badania

stosowane prowadzące do opracowania

odpowiedniej technologii przetwarzania

konkretnego materiału biodegradowalnego

na wybranych maszynach i przy ustalonych

parametrach.

Pytanie 6.: W jaki sposób dostosować

parametry produkcyjne danego procesu

technologicznego?

Winno się rozważyć wsparcie rozwoju

procesów przemysłowego wytwarzania

danego produktu.

Działania takie obejmują badanie tworzywa

biodegradowalnego w laboratoryjnych

warunkach produkcji, badania pilotażowe

nowych produktów i szybką modyfikację

parametrów technicznych procesu.

Pozwoli to ograniczyć ryzyko

niepowodzenia oraz zminimalizować koszty

produktu na początkowym etapie.


14.

10

Pytanie 7.: W jaki sposób uzyskać wgląd we

właściwości funkcjonalne

biodegradowalnego wyrobu?

Należy rozważyć analizę właściwości

funkcjonalnych wyrobu w konkretnych

obszarach jego zastosowania.

Dotyczy to: określenia właściwości

polimerów w trakcie procesu starzenia,

właściwości barierowych materiałów

polimerowych (przepuszczalność gazów),

właściwości termo-mechanicznych

materiałów polimerowych, wytrzymałości i

trwałości.

Pozwoli to zaoferować klientowi wyrób

spełniający konkretne wymagania

dotyczące transportu, magazynowania,

czasu przechowywania, a także

kompostowania.


15.

Pytanie 8.: Jak potwierdzić, że dany produkt

jest kompostowalny zgodnie z normami

dotyczącymi kompostowania

przydomowego i przemysłowego?

Należy rozważyć badania dotyczące

biodegradacji i kompostowalności.

Działania takie winny obejmować określenie

zawartości metali ciężkich, badanie

dezintegracji, fragmentacji i ekotoksyczności

(uprawa roślin na uzyskanym kompoście).

Pozwoli to uzyskać informacje, czy wyrób

będzie spełniał wymogi certyfikacji i

otrzymania odpowiednich symboli lub

znaków. To zaś stanowi podstawę do

informowania konsumentów o tym czy

produkt jest kompostowalny.

Więcej informacji można znaleźć na stronie

16.

Pytanie 9.: W jaki sposób określić zawartość

procentową odnawialnego/biogenicznego

węgla w produkcie?

Należy rozważyć określenie zawartości

elementów biopochodnych zgodnie z normą

ASTM D6866.

Działanie takie obejmuje określenie

zawartości węgla organicznego oraz

zawartości węgla odnawialnego/

biogenicznego, za pomocą opisanych w

normie ASTM D6866 metod bazujących na

badaniu zawartości izotopu 14C.

Pozwoli to uzyskać informacje dotyczące

zawartości procentowej substancji

biopochodnych w materiale, istotne dla

certyfikacji oraz działań marketingowych i

promocji wyrobów jako zgodnych z zasadą

zrównoważonego rozwoju.

11

4. PRACE BADAWCZO-ROZWOJOWE

Rozdział ten stanowi przegląd działań badawczo-rozwojowych, które należy wziąć pod

uwagę przy rozważaniu rozwoju i produkcji polimerów biodegradowalnych, produkcji

wyrobów z tworzyw biodegradowalnych lub przy planowaniu opakowań

biodegradowalnych dla produktów.

4.1. Charakterystyka właściwości fizycznych polimerów dostępnych na rynku

Chcąc… …należy rozważyć następującą działalność

badawczą

…aby uzyskać więcej

informacji na temat…

Orientacyjny

czas dostawy

dobrać polimer o

odpowiednich

właściwościach w

zakresie

stabilności

termicznej

Analiza stabilności cieplnej (temperatura

rozkładu) materiałów jedno- lub

wieloskładnikowego (analiza

termograwimetryczna w zakresach

temperatur od pokojowej do 900°C w

atmosferze gazów obojętnych lub

powietrzu)

zakresu temperatur, w

którym polimer może być

bezpiecznie przetwarzany

3 dni

(jedna

próbka)

7–14 dni

(do 10

próbek)

uzyskać wiedzę

na temat

przebiegu

degradacji

termicznej

danego polimeru

Analiza stabilności cieplnej substancji

lotnych i spektrometria mas (przy

zastosowaniu TGA-MS w zakresach

temperatur od pokojowej do 900°C) oraz

zmian masy molowej (GPC)

związanych z degradacją

frakcji uwalnianych przez

polimer w trakcie obróbki

termicznej

3 dni

(jedna

próbka)

7–14 dni

(do 10

próbek)

ocenić konkretną

temperaturę

mięknienia

polimeru

Analiza przemiany cieplnej (temperatura

zeszklenia, krystalizacji, topnienia, z oceną

temperatury przejścia oraz przyrostów

ciepła właściwego, entalpie krystalizacji i

topnienia, różnicowa kalorymetria

skaningowa w zakresach temperatur od -

100°C do 250°C przy chłodzeniu płynnym

azotem), 2 cykle dla próbki

okna temperatury

przetwarzania, ustawienia

parametrów

przetwarzania oraz zakres

temperatur użytkowania

przetwarzanego elementu

14–30 dni

(zależnie od

ilości próbek)

zweryfikować

właściwości

mechaniczne

materiału

polimerowego

Ocena właściwości mechanicznych w

temperaturze pokojowej (współczynnik

sprężystości, naprężenia i wydłużenia na

granicy plastyczności i złamania w próbie

rozciągania z analizą statystyczną wyników

dla co najmniej 8 powtórzeń)

zachowania się materiału

w kategorii

wytrzymałości, sztywności

i odkształcalności

14–35 dni

(zależnie od

ilości próbek)

zweryfikować

właściwości

termo-

mechaniczne

materiału

polimerowego w

określonych

warunkach

Ocena relaksacji lepkosprężystej

(dynamiczna analiza mechaniczna w trybie

jedno- lub wieloczęstotliwościowym, w

zakresie temperatur od -150°C do 250°C)

zachowania się materiału

w dłuższym okresie

(potencjalne starzenie się),

reakcja materiału na

odkształcenie wibracyjne.

21–30 dni

określić, czy

frakcja polimeru

jest krystaliczna

Oznaczanie stopnia krystaliczności (metodą

szerokokątowej proszkowej dyfrakcji

rentgenowskiej)

zależności zachowania się

materiału w stanie stałym

od stopnia krystaliczności

14 dni

12

4.2. Charakterystyka składu i budowy cząsteczkowej dostępnych na rynku

materiałów polimerowych

4.3. Chemiczna modyfikacja właściwości polimerów


badawczą



Orientacyjny

czas dostawy

uzyskać wgląd w

skład materiałów

nierozpuszczalny

ch lub

usieciowanych

Określenie własności w stanie stałym przy

zastosowaniu spektroskopii w podczerwieni

(FTIR, spektroskopia w podczerwieni z

transformatą Fouriera)

rodzaju polimeru i grup

funkcyjnych obecnych w

materiale polimerowym

7–14 dni

sprawdzić, czy w

materiale jest

wypełniacz

Charakterystyka rozpuszczalności materiału

i oznaczenie zawartości procentowej

polimeru w tworzywie

zawartości i rodzaju

nierozpuszczalnego

wypełniacza

7–21 dni

uzyskać wgląd w

skład

rozpuszczalnej

frakcji materiału

Charakterystyka polimeru w tworzywie

przez NMR (spektroskopia magnetycznego

rezonansu jądrowego)

budowy chemicznej

wybranego polimeru

(statystyczna zawartość

poszczególnych jednostek)

7–21 dni

określić, czy

materiał

polimerowy ma

masę

cząsteczkową

odpowiednią dla

danego

zastosowania

Ocena masy cząsteczkowej polimeru przez

zastosowanie techniki GPC (chromatografia

żelowa)

masy molowej, stopnia

dyspersji masy molowej,

jak również stopnia

rozgałęzienia

7–21 dni

zidentyfikować

dodatki

organiczne w

tworzywie

Analiza dodatków przez zastosowanie

spektrometrii mas (LCMS-IT-TOF hybrydowy

spektrometr mas)

budowy chemicznej

dodatków organicznych 7–21 dni

określić, czy PHA

stanowi

mieszaninę czy

jest kopolimerem

Analiza sekwencyjna dotycząca PHA przy

zastosowaniu techniki NMR i spektrometrii

mas

chemicznej

homogeniczności próbki

PHA

7–21 dni


badawczą



Orientacyjny

czas dostawy

uzyskać wiedzę o

ostatecznych

właściwościach i

parametrach

procesu

Określenie właściwości fizycznych

materiałów polimerowych

własności mechanicznych,

lepkości, krzywych

płynięcia,

przepuszczalności gazów i

łatwopalności materiału

3–14 dni

określić

możliwości

zmiany

właściwości

materiału

dostępnego na

rynku

Modyfikacja polimerów dla osiągnięcia

konkretnych właściwości: sieciowanie

polimerów dla lepszej odporności na

działanie rozpuszczalników

opracowania materiału

zmodyfikowanego

zgodnie z konkretnymi

wymaganiami

30 dni

(do dwóch lat

w przypadku

konkretnych

badań

stosowanych)

określić

możliwości

osiągania

specjalnych

właściwości

powierzchni

Modyfikacja polimerów dla uzyskania

odpowiednich właściwości: zwiększonej

polarności powierzchni polimeru dla

zwiększenia możliwości zadruku,

przyczepności i stabilności termicznej lub

opracowania konkretnych,

odpowiadających

wymaganiom własności

powierzchniowych

materiału

30 dni

(do dwóch lat

w przypadku

konkretnych

badań

13

4.4. Fizyczna modyfikacja właściwości polimerów

4.5. Optymalizacja procesu przetwarzania polimerów biodegradowalnych


badawczą



Orientacyjny

czas dostawy

zmienić

właściwości

poprzez

zastosowanie

dodatków

niskocząsteczkow

ych

Modyfikacja własności konkretnego

polimeru poprzez dodatki

niskocząsteczkowe, na przykład

plastyfikatory, przedłużacze łańcucha,

stabilizatory lub poprzez zmieszanie z

niewielką ilością innego polimeru dla

osiągnięcia pożądanych własności

opracowania

materiału zgodnego z

konkretnymi

wymaganiami

30 dni

(do dwóch lat w

przypadku

konkretnych

badań

stosowanych)

zmienić

właściwości

poprzez

mieszanie z innymi

polimerami

Mieszanie dwóch polimerów powyżej ich

stopnia mieszalności, pożądane

właściwości uzyskuje się przez modyfikacje

na granicy faz i kompatybilizację

składników w ich całym zakresie

koncentracji, aby uzyskać pożądane

własności, otrzymane przez modyfikację

powierzchni rozdziału i kompatybilność

składników

opracowania

materiału zgodnego z

określonymi

wymaganiami

30 dni

(do dwóch lat w

przypadku

konkretnych

badań

stosowanych)

zmienić

właściwości

poprzez dodanie

wypełniaczy

Przygotowanie materiałów kompozytowych

opartych na matrycy polimerowej z

określonymi własnościami poprzez

modyfikację powierzchni rozdziału

możliwość obniżenia

ogólnych kosztów

materiału poprzez

tanie dodatki

niepowodujące zmian

właściwości lub

powodujące

marginalne zmiany

30 dni

(do dwóch lat w

przypadku

konkretnych

badań

stosowanych)


badawczą



Orientacyjny

czas dostawy

optymalizować

przebieg procesu

dla konkretnego

materiału

polimerowego

Ustalenie parametrów przetwórstwa dla

wybranych materiałów polimerowych

parametrów

planowanej linii

produkcyjnej lub

wskazówek

technologicznych

dotyczących obecnej

linii

7–30 dni

14

4.6. Wsparcie dla rozwoju przemysłowych procesów produkcyjnych


badawczą



Orientacyjny

czas dostawy

określić, czy linia

produkcyjna

będzie zdolna

przetworzyć

wybrany materiał

polimerowy do

produkcji folii

Wytwarzanie folii w skali laboratoryjnej, w

tym: badanie procesu przetwarzania i

mieszania, wytwarzanie barwników w

połączeniu z formowaniem wtryskowym,

wytwarzanie próbek do testów materiału i

zarejestrowanie własności reologicznych

warunków pilotażowych

przetwórstwa materiału 7–14 dni

określić, czy linia

produkcyjna

będzie zdolna

przetworzyć

wybrany materiał

polimerowy do

produkcji

opakowań

giętkich

Wytwarzanie opakowań giętkich w skali

laboratoryjnej

zachowanie się tworzywa

podczas procesu topienia i

rozdmuchu folii, jaką chce

się uzyskać

7–14 dni

ustalić

najwłaściwsze

parametry

procesu

Wsparcie produkcji pilotażowej na miejscu

parametrów

procesowych, które

pozwolą zminimalizować

ryzyko dotyczące jakości i

kosztów

1–45 dni

uzyskać wiedzę o

możliwych

zmianach, które

mogą wystąpić w

fizycznych

właściwościach

materiału po

przetworzeniu

Kontrolowanie własności mechanicznych

wyrobu w trakcie procesu produkcyjnego:

pomiary właściwości mechanicznych (tester

rozciągania Instron, model 4204)

prawdopodobieństwa

degradacji i krystalizacji

na etapie przetwarzania

oraz składowania

produktu

dodatków, które winny

7–14 dni

sprawdzić, czy

własności

materiału

związane z jego

budową

cząsteczkową

zmieniają się w

trakcie

przetwarzania

Skontrolowanie masy cząsteczkowej

materiału po procesie produkcyjnym

stopnia degradacji

materiału w trakcie jego

przetwarzania

7–21 dni

15

4.7. Badania właściwości użytkowych

*Średni czas dostawy, łącznie z przygotowaniem, testowaniem i przygotowaniem raportu.

Czas może być różny w zależności od obciążenia laboratorium

Chcąc … …należy rozważyć następującą działalność

badawczą



Orientacyjny

czas dostawy

uzyskać wiedzę

na temat trwałości

wyrobu w

konkretnych

warunkach

składowania i

użytkowania

Xenotest – określenie zachowania materiału

w warunkach naturalnych

dopuszczalnego

okresu

przechowywania i

czasu życia produktu

120 dni*

uzyskać wiedzę

na temat

ekologicznego

oddziaływania

materiału

Określenie zawartości węgla organicznego

i innych bioskładników w materiałach

polimerowych

zawartości

odnawialnego węgla

w danym materiale

30 dni*

zrozumieć w jaki

sposób przez

produkt

przechodzą gazy

Testowanie przepuszczalności pary wodnej,

tlenu i dwutlenku węgla

możliwych zastosowań

produktu w przemyśle

przetwórczym

(żywność świeża i

mrożona)

14 dni*

zidentyfikować

możliwe

zastosowania

wybranych

materiałów i

produktów

bazujących na

nich

Oznaczenie wytrzymałości na rozciąganie

(naprężenie zrywające, wydłużenie przy

zerwaniu, moduł sprężystości itp.)

Oznaczenie oporu przedarcia

Oznaczenie odporności na uderzenie

spadającego grota

własności

mechanicznych przy

konkretnych

zastosowaniach

14 dni*

Dowiedzieć się

więcej na temat

możliwości

zamykania i

uszczelniania

danego materiału

lub produktu

Własności zgrzewające (maksymalne

obciążenie przy zerwaniu, współczynnik

wytrzymałości zgrzewu)

Testowanie zgrzewów hot-tack

sposobu i warunków

zgrzewania danego

materiału

14 dni*

uzyskać wgląd w

fizyczno-

chemiczne

własności

produktu

DSC (skaningowa kalorymetria różnicowa)

oraz FTIR (fourierowska spektroskopia

poczerwieni)

zakresu temperatur

użytkowania danego

wyrobu i jego

przydatności do

konkretnych

zastosowań

7 dni*

określić, czy

produkt nadaje

się do kontaktu z

żywnością

Analiza sensoryczna

Badania migracji globalnej i specyficznej

związków niskocząsteczkowych do

żywności

Przekazywanie

obcego smaku i

zapachu z materiału

do żywności

jakie substancje

migrują z materiału do

produktu

żywnościowego

30–60 dni*

sprawdzić

obecność

niebezpiecznych

zanieczyszczeń

Badanie zawartości monomerów w

tworzywach polimerowych oraz emisji

części lotnych

ryzyka związanego z

przebiegiem procesu

prowadzącego do

trudności w certyfikacji

30 dni*

16

4.8. Badanie biodegradacji i kompostowalności


badawczą



Orientacyjny

czas dostawy

Sprawdzić

szybkość

dezintegracji

materiału w

kompoście

Badanie dezintegracji w warunkach

laboratoryjnych: badania wstępne nad

biodegradowalnością materiału

opakowaniowego z zastosowaniem

symulowanych warunków kompostowania

w skali laboratoryjnej, zgodnie z normą EN

14806: 2010

potencjału

kompostowalności danego

materiału

120 dni

zdobyć wiedzę o

tym, jak szybko

dany materiał

ulega (bio)

degradacji

Degradacja w warunkach laboratoryjnych:

badanie hydrolitycznej degradacji w

wodzie lub buforze (testy degradacji

polimerów biodegradowalnych w reakcji na

proste czynniki starzeniowe w celu

przewidzenia zachowania polimerów)

Podatności danego

materiału na degradację

w reakcji na konkretne

czynniki

do 180 dni

(w zależności

od rodzaju

materiałów

oraz normy)

zdobyć wiedzę o

tym, jak szybko

dany materiał

ulega

biodegradacji

Badania degradacji i kompostowalności

przeprowadzane w warunkach

laboratoryjnych: degradacja w kompoście z

zastosowaniem respirometru (Respirometr

Micro-Oxymax S/N 110315, Columbus

Instruments, w celu pomiaru CO2, zgodnie z

normą PN-EN ISO 14855-1:2009 –

Oznaczenie całkowitej biodegradacji

tlenowej tworzyw sztucznych w

kontrolowanych warunkach kompostowania

– Metoda pomiaru wydzielonego dwutlenku

węgla – Część 2.: Pomiar grawimetryczny

dwutlenku węgla wydzielonego podczas

badań laboratoryjnych)

przydatności do

kompostowania danego

materiału

do 180 dni

(w zależności

od rodzaju

materiałów

oraz normy)

otrzymać

informację

zwrotną czy

produkt może

uzyskać

niezbędny znak

certyfikacji

Badanie (bio)degradacji i kompostowalności

przeprowadzone w kompostowniach

(badanie tworzywa biodegradowalnego w

warunkach kompostowania

przemysłowego: pryzma lub w systemie

kontenerowy KNEER)

warunków uzyskania

certyfikatu dla produktu i

prawa do oznaczenia go

znakiem

kompostowalności

do 180 dni

(w zależności

od rodzaju

materiałów

oraz normy)

17

5. KONTAKTY

Aby uzyskać więcej informacji, należy skontaktować się z krajowym punktem informacyjnym.

Włochy i

Austria

Uniwersytet w Bolonii, Wydział Chemiczny ‘G. Ciamician’

prof. Mariastella Scandola, kierownik Polymer Science Group

Tel./Fax: +39 0512099577/+39 0512099456

E-mail: [email protected]

Czechy i

Słowacja

Instytut Polimerów Słowackiej Akademii Nauk

prof. Ivan Chodak, samodzielny pracownik naukowo-badawczy

Tel./Fax: +421 2 3229 4340 / +421 2 5477 5923


Politechnika Słowacka w Bratysławie

prof. Dušan Bakoš

Tel./Fax: +421 903 238191, +421 2 59325439, fax +421 2 52495381


Słowenia i

kraje

bałkańskie

Narodowy Instytut Chemii, Laboratorium Chemii i Technologii Polimerów

dr. Andrej Kržan, starszy pracownik naukowo-badawczy

Tel./Fax: +386 1 47 60 296


Centrum Doskonalenia Materiałów i Technologii Polimerowych (CO Poli-

MaT)

Urska Kropf, pracownik naukowo-badawczy

Tel./Fax: +386 3 42 58 400


Polska i

kraje

bałtyckie

Polska Akademia Nauk, Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych

prof. Marek Kowalczuk, kierownik Pracowni Materiałów

Biodegradowalnych

Tel./Fax: +48 32 271 60 77/+48 32 271 29 69


COBRO—Instytut Badawczy Opakowań

prof. Hanna Żakowska, zastępca dyrektora ds. naukowych

Tel./Fax: +48 22 842 20 11 ext. 18


18

6. SŁOWNIK POJĘĆ

Polimer – makrocząsteczka składająca się z wielu powtarzających się

jednostek.

Polimer (z greckiego: poly – wiele, meros – części) – przyjmuje się że jest to związek organiczny,

chociaż znane są również polimery nieorganiczne. Polimery mogą składać się z tysięcy

powtarzających się jednostek (merów), ułożonych w sposób liniowy lub rozgałęziony i osiągają masę

cząsteczkową ponad milion Daltonów (Dalton = g/mol).

Polimery występują w przyrodzie oraz mogą być wytwarzane na drodze chemicznej syntezy

(syntetyczne). Polimery naturalne to specyficzne, charakterystyczne i kluczowe składniki organizmów

żywych. Są to głównie polisacharydy (np. celuloza, skrobia, glicerol) i białka (np. gluten, kolagen,

enzymy), istenieje też jednak wiele innych form, jak lignina i poliestry. Polimery wytwarzane na drodze

syntezy chemicznej stanowią dużą i zróżnicowaną grupę związków. Są one syntezowane na drodze

chemicznej i biotechnologicznej. Roczna produkcja polimerów na świecie wynosiła w roku 2009 ok.

230 mln ton (Plastics – The Facts 2010).

Polimery syntetyczne są używane głównie do produkcji tworzyw sztucznych. Polimery różnią się od

tworzyw sztucznych tym, że stanowią czysty związek chemiczny, podczas gdy tworzywa sztuczne to

uformowany, gotowy do użycia materiał polimerowy.

Biopolimer – polimer utworzony przez organizmy żywe.*

Biopolimery (polimery naturalne) stanowią kluczowy składnik organizmów żywych (do biopolimerów

należą: białka, kwasy nukleinowe i polisacharydy). Są to głównie polisacharydy (na przykład

celuloza, skrobia i glikogen) oraz białka (na przykład gluten, kolagen i enzymy), chociaż znanych jest

również wiele innych form, takich jak lignina, poliestry itp. Alternatywne użycie 1: polimer w pełni lub

częściowo pochodzący ze źródeł odnawialnych (CEN/TR 15932:2009).

*Przyjęte w oparciu o: PAC, 1992, 64, 143 (Glossary for chemists of terms used in biotechnology,

słownik terminów biotechnologicznych dla chemików (Zalecenia IUPAC 1992)), definicja na stronie

148.

Tworzywa sztuczne – materiały bazujące na polimerach, charakteryzujące się

podatnością na formowanie.

Głównym składnikiem tworzyw sztucznych (z greckiego: plastikos – nadający się do formowania,

plastos – uformowany) są polimery, które wraz z dodatkami i wypełniaczami tworzą materiał

technologiczny – tworzywa. Tworzywa są definiowane przez ich podatność na formowanie – stan

lepkiego płynu na pewnym etapie procesu przetwórstwa.

Według normy EN ISO 472: Tworzywo – materiał, który zawiera polimer jako główny składnik i który

w pewnym stadium przetwarzania w finalny wyrób może być formowany różnymi technikami.

19

Biodegradacja – rozpad substancji wskutek działania czynników

biologicznych.

Biodegradacja jest procesem degradacji wywołanym udziałem żywych organizmów, może jednak

stanowić kombinację innych procesów abiotycznych. Do biodegradacji dochodzi pod wpływem

działania enzymów trawiennych mikroorganizmów i/lub wyizolowanych enzymów. Mikroorganizmy

powodują biodegradację substancji, traktując ją jako źródło pokarmowe. Produkty końcowe

biodegradacji to typowe produkty trawienia, jak dwutlenek węgla, biomasa lub metan. Końcowy

etap jest znany jako „ostateczna biodegradacja” lub „biologiczna mineralizacja”. Ze względów

praktycznych skala biodegradacji i jej ostateczne produkty powinny być znane.

Biodegradowalne tworzywa polimerowe (przyjazne dla środowiska) –

tworzywa ulegające biodegradacji.

Proces degradacji tworzyw biodegradowalnych może polegać na równoczesnych lub następujących

po sobie procesach biotycznych lub abiotycznych, jednak musi obejmować etap biologicznej

mineralizacji. Biodegradacja tworzyw zachodzi wówczas, gdy organiczny materiał tworzywa staje

się źródłem pokarmu dla mikroorganizmów.

Tworzywo biodegradowalne może pochodzić z biomasy odnawialnej (np. skrobia) lub z kopalin

nieodnawialnych (np. ropa), przetworzonych w sposób chemiczny lub biotechnologiczny. Źródło

pochodzenia oraz proces produkcji nie wpływają na klasyfikację tworzywa jako

biodegradowalnego.

Tworzywa kompostowalne – tworzywa ulegające biodegradacji pod

wpływem pewnych czynników i w ramach czasowych cyklu kompostowania.

Kompostowanie polega na obróbce odpadów organicznych w warunkach tlenowych, kiedy materiał

organiczny jest przetwarzany przez naturalnie występujące mikroorganizmy. Podczas

kompostowania przemysłowego temperatura w pryzmie do kompostowania może osiągać 70°C.

Proces kompostowania odbywa się przy dużej wilgotności i trwa kilka miesięcy. Ważna jest

świadomośc faktu, iż tworzywo biodegradowalne nie musi być jednocześnie kompostowalne (może

ulegać biodegradacji przez dłuższy czas lub w innych warunkach), natomiast tworzywo

kompostowalne zawsze jest biodegradowalne. Istotną kwestię stanowi określenie kryteriów dla

tworzyw kompostowalnych, materiał niezgodny z wymaganiami może bowiem pogorszyć jakość

kompostu. Tworzywa kompostowalne są zdefiniowane w wielu zarówno krajowych, jak i

międzynarodowych normach (np. EN 13432, ASTM D-6900), odnoszących się do kompostowania

przemysłowego. Norma EN 13432 określa charakterystykę materiału opakowaniowego, który może

być uznany za kompostowalny i przeznaczony do recyklingu przez kompostowanie stałych odpadów

organicznych. Norma EN 14995:2006 ujmuje poszerza zakres regulacji o tworzywa

niewykorzystywane do produkcji opakowań. Wymienione normy stanowią podstawę wielu systemów

certyfikacji tworzyw kompostowalnych.

20

Zgodnie z normą EN 13432, materiał kompostowalny musi mieć następującą charakterystykę:

Biodegradowalność: zdolność tworzywa do rozkładu na CO2 pod wpływem działania

mikroorganizmów. Cecha ta jest oceniana zgodnie z normą EN 14046 (opublikowana jako ISO

14855, Proces biodegradacji w kontrolowanych warunkach kompostowania). By materiał mógł

być uznany za biodegradowalny, stopień jego biodegradacji powinien osiągnąć przynajmniej

90% w okresie krótszym niż 6 miesięcy.

Dezintegracja: fizyczna fragmentacja do elementów niedostrzegalnych gołych okiem, w finalnym

kompoście, zgodnie z normą (EN 14045).

Brak negatywnego wpływu na proces kompostowania.

Niskie poziomy metali ciężkich i brak negatywnego wpływu na ostateczny kompost.

Kompostowanie domowe różni się od kompostowania w warunkach przemysłowych niższą

temperaturą, w której zachodzi proces. Materiał tworzywa należy poddać specjalnym testom, aby

uznać go za przydatny do kompostowania domowego.

Biotworzywa – materiały tworzywowe biodegradowalne albo wytworzone z

surowców odnawialnych lub też spełniają oba te warunki.*

Definicja ta jest używana w przemyśle, a w mniejszym stopniu w środowisku naukowym.

Alternatywne użycie 1: może także oznaczać tworzywa biokompatybilne (CEN/TR 15932).

Alternatywne użycie 2: naturalne materiały tworzywowe. Istnieje tylko kilka znanych naturalnych

biotworzyw. Najlepszy przykład stanowią polihydroksyalkaniany – naturalne termoplastyczne

poliestry. *European Bioplastics

Tworzywa z udziałem surowców odnawialnych – tworzywa wytworzone z

udziałem biomasy (wyłączając biomasę przekształconą w procesach

geologicznych).

Tworzywa mogą być całkowicie lub częściowo wytworzone z biomasy (ze źródeł odnawialnych).

Użycie w produkcji surowców ze źródeł odnawialnych powinno prowadzić do wyższej oceny

tworzywa pod względem stopnia zrównoważonego rozwoju. Chociaż surowce kopalne są surowcami

naturalnymi, nie zalicza się ich do odnawialnych i nie są brane pod uwagę jako baza surowcowa

tworzyw z zawartością surowców odnawialnych. Aby zdefiniować zawartość surowców

odnawialnych należy przejść do części Zawartość węgla w tworzywach z surowców odnawialnych.

Tworzywa z surowców odnawialnych są utożsamiane z „biomateriałami”, jednak te dwa pojęcia nie

są synonimami (patrz: Biomateriały). Używanie tych dwóch terminów jako synonimów jest

niewłaściwe.

Biomasa – materiał pochodzenia biologicznego z wyłączeniem biomasy

21

przekształconej w procesach geologicznych i materiałów geologicznych (ze

źródeł odnawialnych).

Terminy biomasa i surowce odnawialne dotyczą tego samego, jeśli chodzi o źródło i czas

odnawiania się surowców.

Surowiec odnawialny to ten, który odnawia się w takim samym stopniu w jakim jest wykorzystywany.

Biomasa może być pochodzenia zwierzęcego, roślinnego lub mikrobiologicznego.

Biobased – bazujący na biomasie.

Zawartość węgla pochodzącego z biomasy – zawartość węgla

pochodzącego z biomasy jako frakcji całkowitej zawartości węgla

organicznego w materiale.

Zawartość węgla pochodzenia organicznego jest dokładnie określana poprzez pomiar zawartości

izotopu węgla 14C (izotop 14C w odnawialnych źródłach występuje w znacznie większych ilościach

niż w kopalinach, jego czas połowicznego rozpadu to 5730 lat). Ta metoda stanowi podstawę dla

zapisów normy ASTM D-6866: Standardowa metoda badania zawartości biomasy w próbkach

substancji stałych, płynnych i gazowych metodą radiowęglową. Obecnie metoda ta jest

wykorzystywana przy opracowywaniu innych norm. Certyfikacja i znaki bazujące na normie ASTM

6866-08 są dostępne dla materiałów o różnej zawartości surowców odnawialnych. „Zawartość

źródeł odnawialnych” ma zgodnie z ASTM D 6866 takie samo znaczenie, zaś powiązane pojęcie

„zawartość biomasy” jest definiowane jako masa pochodzącej z biomasy frakcji w materiale (CEN/

TR 15932:2009).

Biomateriał – materiał do zastosowań medycznych.

Definicja Society for Biomaterials, międzynarodowego stowarzyszenia biomateriałów:

http://www.biomateriałs.org/index.cfm

Zrównoważony rozwój – ogólny termin ujmujący obciążenia związane z

procesem lub produktem.

Można wyróżnić dwa główne aspekty pojęcia zrównoważonego rozwoju. Węższy to skupienie się na

wykorzystaniu materiałów i źródłach energii. Szerszy obejmuje kryteria społeczne, ekonomiczne i

ekologiczne. Ostatnia definicja wydaje się mniej precyzyjna ze względu na arbitralny charakter

parametrów oraz kryteriów. Pierwsza natomiast ma bardziej techniczny charakter.

Zrównoważony rozwój najczęściej jest opisywany definicją ustaloną na konferencji dotyczącej zmian

klimatycznych w Rio: zużywanie surowców bez narażania przyszłych generacji na brak tych

surowców. Inną definicję, skupiającą się na odnawialności surowców i energii, stworzył R. Baum:

zużywanie słońca podstawą teraźniejszości (Sun based in real-time). Wspólne dla obu definicji jest

to, że zrównoważony rozwój nie polega na całkowitym i ostatecznym zużyciu surowców. Druga

definicja uznaje słońce jako jedyne źródło energii (niezbędne również do powstania biomasy).

Najważniejsze narzędzia oceny zrównoważonego rozwoju można pogrupować na kilka kategorii:

http://www.biomaterials.org/index.cfm

22

1. Narzędzia zarządzania zrównoważonym rozwojem (np. GGP);

2. Metody i narzędzia oceny wpływu środowiskowego, ekonomicznego i społecznego (np. LCA);

3. Narzędzia zarządzania środowiskiem i certyfikacja (np. EMAS);

4. Narzędzia zrównoważonego projektowania (np. ekoprojektowanie).

Najczęściej stosowana do oceny zrównoważonego rozwoju jest Ocena Cyklu Życia (LCA),

obiektywna metoda oszacowania zużycia energii i obciążeń środowiskowych, a także wpływów

związanych z produktem/procesem/działalnością w całym cyklu życia, od wydobycia surowców do

końca ich życia („od kołyski aż do grobu”). W tej technice, wszystkie fazy produkcji są traktowane

jako związane ze sobą i współzależne, co pozwala na ocenę skumulowanego wpływu na

środowisko. Metoda LCA jest określona w ISO 14040 i 14044. LCA to główne narzędzie

wprowadzające do „Life Cycle Thinking” (LCT). LCT ma podstawowe znaczenie w ujęciu kulturowym,

ponieważ wymaga wzięcia pod uwagę całego łańcucha produktu i określenia, które innowacje i

ulepszenia można do niego wprowadzić.

LCA jest również znane jako: analiza cyklu życia, ekobalans i analiza „od kołyski aż po grób”.

Źródła:

Plastics – The Facts 2010, Plastics Europe, 2010: http://www.plasticseurope.org/documents/

document/20101006091310-final_plasticsthefacts_28092010_lr.pdf

IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the „Gold Book”). Compiled by A. D.

McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line cor-

rected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates

compiled by A. Jenkins – kompendium terminologii chemicznej.

EN ISO 472 Tworzywa sztuczne – Terminologia.

Technical report CEN/TR 15932: 2010 Plastics – Recommendation for terminology and characteri-

sation of biopolymers and bioplastics, European Committee for Standardization, Brussels, March

24, 2010 – raport techniczny, zalecenia dotyczące terminologii, charakterystyka biopolimerów i

biotworzyw.

ASTM D883 – 11 Standard Terminology Relating to Plastics (including literature related to plastics

terminology in Appendix X1) – terminologia związana z tworzywami.

EN 13193:2000 Opakowania – Opakowania i środowisko – Terminologia.

EN 13432:2000 Opakowania – Wymagania dla opakowań podatnych na odzysk poprzez

kompostowanie i biodegradację.

EN 14995:2006 Tworzywa sztuczne – Ocena zdolności do kompostowania.

Council of the European Union, Improving environmental policy instruments. Council conclusions,

Brussels, 21 December 2010 – Rada Unii Europejskiej, wnioski w kwestii poprawy instrumentów

polityki ekologicznej, Bruksela, 21 grudnia 2010.

http://www.plasticseurope.org/documents/document/20101006091310-final_plasticsthefacts_28092010_lr.pdf

http://www.plasticseurope.org/documents/document/20101006091310-final_plasticsthefacts_28092010_lr.pdf

http://goldbook.iupac.org/

http://www.narzedziownie.pl/?t=k&i=39&n=9273

23

ZAŁĄCZNIK —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

waste stream

CS 1B — Testing of markers for easy identification of biodegradable plastics in the

waste stream

CS 2B — 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

Innovative value chain developement for sustainable plastics in Central Europe

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

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.

CS 1A—Testing of markers for easy identification of biodegradable plastics in the waste stream

U. Kropf1, S. Gorenc2, P. Horvat3, A. Kržan3

1Centre of excellence Polymer Materials and Technologies PoliMaT, Tehnoloski park 24, 100 Ljubljana 2Plasta production and trade, Kamnje 41, 8232 Šentrupert 3National Institute of Chemistry, Hajdrihova 19, 1000 Ljubljana

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 Printing on plastics

NO problems Very thin film—extension and twisting

Bad adhesion of the dye—issue solved with

modification of the dye

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 be-

hind)

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.

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 and DETECTION

Flexography UV pr int ing was

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.

Type of extruder Φ70 mm with 30D

Balloon diameter Max. 1600 mm

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 3: Blown film extrusion

Figure 4: Blown film extrusion

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

25


Three kinds of plastic bags (GP2, BP2, GP1) with different types

of masterbatches—exposition tests

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 ava ilable 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

CONCLUSION

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.

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


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

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.

26


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.

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.

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]


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

packaging materials

27


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.

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.

CS 3—Sustainable plastic materials in hygiene products

A. Zabret1, U. Kropf2, 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

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.

An acceptable

prototype on which

artificial ageing is

currently carried out.


SIMULATED COMPOSTING

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.

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.

Processing temperature of PHA was

lower than the temperature for conven-

tional 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.

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.

28


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.

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)

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.

Twin-screw extruder for pellets preparation

Product prototypes

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.

Thermoforming process study

CONCLUSIONS

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.


29


CS 6A—Introduction of biodegradable plastics into drinking straw production

P. Horvat1, A. Kržan1, U. Kropf2, M. Erzar3

1National Institute of Chemistry, Hajdrihova 19, 1000 Ljubljana 2Centre 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

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.

FOOD CONTACT TESTING

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.

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.

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).

PRODUCTION OF STRAWS

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.

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 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


30


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

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 p lant. 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.

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

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


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

Main parameters considered in selection of biodegradable polymers for

their use in twine production:

biodegradation in soil

appropriate mechanical properties

acceptable price

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

Simplified scheme of production line

for twines at the company site

Figure 1 Figure 2

32

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.

Better plastics produce less waste

www.plastice.org

obiecująca przyszłość tworzyw biodegradowalnych w krajach europy Środkowej

Documents