Obiecująca alternatywa dla opakowań zmniejsza ślad węglowy przemysłu tworzyw sztucznych

Produkcja i wykorzystanie tworzyw sztucznych szkodzi naszej planecie – ten fakt nie pozostawia miejsca na dyskusje. Nie możemy jednak zarazem zaprzeczyć temu, że stały się one jednym z podstawowych surowców, na których opiera się nasze współczesne życie. To właśnie dlatego naukowcy od dawna poszukują alternatyw dla tworzyw produkowanych z nieodnawialnej ropy naftowej. Jednym z obiecujących polimerów jest poli(2,5-furanodikarboksylan etylenu), czyli PEF – pochodząca w 100 % ze źródeł biologicznych alternatywa dla opartego na ropie naftowej poli(tereftalanu etylenu) (PET), który jest wykorzystywany do produkcji przeszło 500 miliardów plastikowych butelek rocznie. PET to oczywiście nazwa chemiczna tego poliestru.

Ocena cyklu życia (LCA) różnych produktów wyprodukowanych z PEF przeprowadzona przez niderlandzką firmę Avantium działającą w sektorze technologii chemicznych i zrecenzowana przez naukowców wykazała, że zastąpienie węgla ze źródeł kopalnych w politereftalanie etylenu całkowicie odnawialnym węglem zawartym w materiale PEF w procesie produkcji butelek o pojemności 250 ml i 500 ml przełoży się na znaczące obniżenie emisji gazów cieplarnianych. Analiza ta została przeprowadzona w ramach finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu PEFerence, którego koordynatorem jest właśnie firma Avantium.

To niderlandzkie przedsiębiorstwo opracowało technologię o nazwie YXY®, która pozwala na przetwarzanie cukrów pochodzenia roślinnego w polimer, który w pełni nadaje się do recyklingu. Powstały w wyniku tej przemiany polimer pochodzenia biologicznego jest biodegradowalny i nadaje się do recyklingu. Ponadto oferuje znacznie lepsze właściwości niż poli(tereftalan etylenu), jednocześnie będąc materiałem znaczenie bardziej przyjaznym dla środowiska. Według badaczy zatrzymuje w większym stopniu CO2 oraz tlen, co wydłuża okres przydatności do spożycia zapakowanych produktów, a ponadto zapewnia lepsze właściwości mechaniczne, w tym wytrzymałość – to oznacza, że opakowania z PEF mogą być cieńsze i wykorzystywać mniej zasobów. Co więcej, nowy materiał charakteryzuje się także odpornością na temperatury wyższe o 12 °C.

„Główny materiał, z którego składa się PEF, czyli FDCA – kwas 2,5-furanodikarboksylowy, może być wytwarzany z fruktozy – cukru występującego w pszenicy, kukurydzy czy burakach cukrowych. Kwas ten jest następnie polimeryzowany przy użyciu glikolu monoetylenowego (MEG) pochodzenia roślinnego, a w wyniku tego procesu powstaje polimer PEF pochodzenia roślinnego. Po zakończeniu rozwoju technologicznego tego rozwiązania PEF będzie można wytwarzać także z celulozy, co otworzy możliwość wykorzystania odpadów rolniczych i leśnych. Obecny proces opracowany przez Avantium wykorzystuje skrobię z pszenicy europejskiej”, jak czytamy w informacji prasowej zamieszczonej na stronie niemieckiego partnera projektu – nova-Institute, który odpowiada za przeprowadzenie analizy cyklu życia.W ramach analizy cyklu życia badacze przeanalizowali 16 zróżnicowanych kategorii wpływu obejmujących oddziaływanie na środowisko opakowań z PEF na wszystkich istotnych etapach cyklu życia, od powstania, aż do rozkładu. Z przeprowadzonych badań wynika, że wprowadzenie butelek z PEF pozwoli na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych o 33 % w porównaniu z butelkami PET. „Zastosowanie PEF przyczyni się także do ograniczenia zużycia zasobów nieodnawialnych w postaci paliw kopalnych o 45 %, a także ograniczy zapotrzebowanie na zasoby abiotyczne (minerały i metale) o 47 % ze względu na właściwości mechaniczne PEF umożliwiające zmniejszanie masy butelek. Butelki PET wyprzedzają jednak butelki PEF w innych kategoriach wpływu, co wynika z obecnej podaży surowców”.

PEF może znaleźć także zastosowanie w opakowaniach wielowarstwowych, gdy opakowania jednowarstwowe nie wystarczają do zagwarantowania wymaganego okresu trwałości produktu. Jak czytamy w tym samym komunikacie prasowym: „Na potrzeby analizy dokonano także oceny wielowarstwowej butelki PET/PEF o pojemności 250 ml i 10 % zawartości PEF i porównano wyniki z referencyjną butelką PET/PA z typową zawartością 7 % poliamidu. Analiza wykazała, że zastąpienie warstwy poliamidu warstwą PEF przełożyłoby się na 37-procentową redukcję emisji gazów cieplarnianych dzięki możliwości recyklingu opakowań zawierających PEF/PET, w przeciwieństwie do opakowań zawierających poliamid, który nie nadaje się do recyklingu. Wprowadzenie tej zmiany przyczyniłoby się również do znacznego zmniejszenia zapotrzebowania na zasoby nieodnawialne – o 37 % w przypadku paliw kopalnych oraz aż o 52 % w przypadku metali i minerałów".

Celem projektu PEFerence (From bio-based feedstocks via di-acids to multiple advanced bio-based materials with a preference for polyethylene furanoate) jest stworzenie pierwszego na świecie zakładu produkującego FDCA na skalę przemysłową w sposób pozwalający na uzyskanie zysków. Firma Avantium, która stoi na czele projektu, zamierza otworzyć ten zakład w 2024 roku.

Więcej informacji:

strona projektu PEFerence