Bioplastmasa (BPM) ir jaunākās paaudzes bioloģiski noārdāma plastmasa. Tās sastāvdaļas pilnībā vai gandrīz pilnībā iegūst no atjaunojamām izejvielām. Jaunākie zinātniskie un tehnoloģiskie sasniegumi liecina, ka šo plastmasu var izgatavot no dažādiem lauksaimniecības resursiem, saudzējot neatjaunojamos enerģijas avotus – naftu, dabasgāzi, akmeņogles. Turklāt šāda plastmasa faktiski nerada problēmas saistībā ar atkritumu apsaimniekošanu.
Ir 5 lielākās grupas, kurās izmanto izstrādājumus no BMP jeb zaļās plastmasas:
1. iepakojums – iepirkumu maisiņi, iepakojuma plēves, iepakojuma paliktņi dažādiem produktiem;
Bioloģiskās sašķeļamības dēļ īpaši populāra BMP izmantošana ir iepakojuma jomā. Līdz šim izplatītākais BMP paveids ir duroplastmasas iepakojuma skaidas, kuras izgatavo uz cietes bāzes. Tomēr bez tām no kompostējamās BMP iespējams izgatavot arī vairākus citus iepakojuma materiālus – galvenokārt pārtikas un kosmētikas rūpniecībai. No tehniskā viedokļa pastāv vairākas metodes, ar kuru palīdzību BMP starpproduktus var pārvērst dažādos izstrādājumos. No tiem, tāpat kā no tradicionālajiem plastmasas materiāliem, var izgatavot plēvi un vairākslāņu plēvi, tos var presēt, termiski veidot un apstrādāt ar dziļās izvilkšanas metodi, kā arī apdrukāt, savstarpēji sakausēt, termiski izsmidzināt vai salīmēt. Jau tagad izplatīta prakse ir BMP izmantošana iepirkumu maisiņu ražošanā. Pēc sākotnējās izlietošanas tos var izmantot atkārtoti kā maisiņus organiskajiem atkritumiem, un tos var kompostēt. Izplatīta ir arī augļiem, dārzeņiem, olām, gaļai paredzētu paliktņu un iepakojumu, kā arī atspirdzinošo dzērienu un piena produktu pudeļu izgatavošana no BMP.
Kosmētikas nozarē zaļo plastmasu izmanto ne tikai kā ārējo iepakojumu, bet arī kosmētisko līdzekļu tūbiņām un bundžiņām. Pateicoties noteiktām BMP īpašībām, piemēram, to aromātu barjerai un vieglajai formu veidošanai, tā ir īpaši piemērota izmantošanai kosmētikas nozarē. BMP tiek nepārtraukti attīstīta kā pievilcīga iepakojuma materiāla alternatīva.
Kompozītiepakojums, ko veido papīrs vai kartons kopā ar BMP apvalku, ir pilnīgi jauna kompostējamā iepakojuma kategorija un ļauj veikt atkritumu apstrādi un otrreizējo pārstrādi, neizmantojot komplicētas un dārgas atkritumu atdalīšanas metodes. Atkritumu apsaimniekošanas jomā kompostējamie maisiņi un tvertnes organisko atkritumu savākšanai jau tagad veido ievērojamu tirgus daļu, kamēr attiecībā uz cita veida iepakojumu, piemēram, pārtikas un parfimērijas rūpniecībā, BMP izmantojums joprojām ir sekundārs. Tomēr BMP izmantošanai minētajās nozarēs ir ievērojams potenciāls, ko nosaka labvēlīgās fiziskās īpašības un zemākas atkritumu apglabāšanas izmaksas – aptuveni par 1 eiro/kg zemākas nekā tradicionālajai plastmasai.
2. sabiedriskā ēdināšana – vienreizējās lietošanas trauki un galda piederumi;
Sabiedriskajai ēdināšanai paredzēti izstrādājumi pieder ātri sabrūkošu plastmasu grupai. Vienreizējās lietošanas trauki un galda piederumi, kā arī krūzes, bļodiņas, hamburgeru plēves iepakojumi un salmiņi pēc vienas lietošanas reizes tiek izmesti kopā ar ēdiena paliekām, veidojot milzīgu daudzumu atkritumu, jo īpaši masu pasākumos.
BPM izmantošana šajā jomā nozīmē būtiskas priekšrocības ne vien no ekoloģiskā, bet arī no ekonomiskā aspekta. Tādā veidā iespējams būtiski samazināt atkritumu savākšanas, otrreizējās pārstrādes un apglabāšanas izmaksas, jo šos izstrādājumus var kompostēt kopā ar ēdiena paliekām. Līdz ar to pazūd nepieciešamība izmantot dārgas atkritumu atdalīšanas metodes.
Jau šobrīd no BMP iespējams izgatavot visus sabiedriskajai ēdināšanai paredzētos piederumus. Galda piederumu ražotāji var radoši izmantot bioplastmasas iespējas – jebkura krāsa, izmērs un forma.
3. dārzkopība – dažādas plēves;
Lauksaimniecībā un dārzkopībā no bioloģiski noārdāmiem materiāliem izgatavotas mulčēšanas plēves un no kompostējamas BMP izgatavotus puķu podus izmanto galvenokārt to pielāgojamā kalpošanas laika dēļ, kā arī tādēļ, ka šie materiāli neatstāj pēdas augsnē. Tas palīdz ietaupīt darbu un laiku, jo izstrādājumus var atstāt sadalīties un tad ieart augsnē. Ziedošo augu un dārzeņus podus var kompostēt kopā ar dārzkopības un virtuves atkritumiem.
Izmaksu samazināšanas efektu var novērot, izmantojot no bioloģiski sašķeļamiem materiāliem izgatavotas saites, lentes un skavas, ko izmanto garu stādu un citrusaugļu stādu nostiprināšanai. Izstrādājumi, ko izmanto parasti un kuru pamatā ir tradicionālie materiāli, pēc ražas novākšanas jālikvidē manuāli. Izmantojot bioloģiski sašķeļamus izstrādājumus, tos var kompostēt kopā ar augiem. Savu efektivitāti pierādījušas arī kompostējamas sēklu lentes un no bioplastikas izgatavotas aktīvo komponentu kapsulas. Papildus tam bioloģiski noārdāmās plēves un tīklus izmanto lauksaimniecībā un sēņu audzēšanā, un arī kā koku un krūmu sakņu pārklājus. Arvien biežāk bioloģisku noārdāmus BMP materiālus izmanto dārzos, kur augus audzē pārdošanai. No BMP izgatavotas plēves, saites un tīkli palīdz nostiprināt jaunizveidotas nogāzes un uzbērumus un aizsargāt tos pret eroziju, līdz pietiekami attīstās augu saknes. Kapsētās no bioloģiski sašķeļamiem materiāliem izgatavotu augu grozu un podu izmantoša ir ērta un ekonomiski izdevīga.
Golfa laukumu īpašnieki gūst labumu no BMP, izmantojot sašķeļamus BMP mērķu objektus. Līdz ar to atlikušo objektu savākšana zaudē aktualitāti – mērķi paliek zemē un sadalās.
4. medicīna un higiēna.
Salīdzinot ar iepakojuma, sabiedriskās ēdināšanas vai dārzkopības jomu, medicīnas sektors izvirza pilnīgi atšķirīgas prasības produktiem, kas izgatavoti no atjaunojamas un absorbējamas plastmasas. Jānodrošina augstākie iespējamie kvalitātes standarti, kā rezultātā veidojas ārkārtīgi augstas izmaksas, kas dažkārt pārsniedz pat 1000 eiro uz kilogramu.
5. higiēnas produkti.
Specifisko īpašību dēļ BMP izmanto kā pamatu higiēnas produktu ražošanā. Šādi materiāli ir elpojoši un nodrošina ūdens tvaiku caurlaidību, taču vienlaikus arī ūdensizturīgi. No mīkstas BMP izgatavotu plēvi jau tagad izmanto, izgatavojot autiņbiksītes, apakšpalagus, urīna nesaturēšanai domātus izstrādājumus, sieviešu higiēnas preces un vienreizlietojamos cimdus.
Bioloģiski noārdāmas vai absorbējamas BMP iespējamā izmantošana ir daudzveidīga. Piemēram, termoplastmasas ciete kapsulu materiāla veidā var aizstāt tradicionālās želatīna kapsulas. Ķirurģiskos šuvju materiālus un absorbējamos implantus, piemēram, skrūves, naglas un plāksnītes, kas izgatavotas no poliaktīdiem un to kopolimēriem, var papildus izmantot kā aktīvo vielu depo.
Dažāds polimēru sastāvs ļauj ķirurgiem izmantot specifiskus impantus ar dažādu kalpošanas laiku, kuri pēc tam uzsūcas organismā. Līdz ar to pacientiem nav vajadzības veikt operācijas, kurās izņem tradicionālos implantus.
Visi jau minētie, kā arī daudzi citi produkti tagad pieejami arī Latvijas pircējiem, ražotājiem, dārzkopjiem un citiem interesentiem, tomēr tie ir dārgāki par parastās plastmasas izstrādājumiem. Svarīgi, ka, īstenojot EK nostādnes, BMP izstrādājumiem jākļūst par ikdienu, aizstājot tradicionālo plastmasu.
Dabā sastopami vairāku veidu polimēri, kurus var saukt par biopolimēriem. Biopolimēri ir, piemēram, ogļhidrāti un olbaltumvielas. Daudzi biopolimēri jau tiek ražoti ievērojamā daudzumā, lai gan parasti tos neizmanto plastmasas izgatavošanai. Pat tad, ja tikai nelielu daļu no jau ražotajiem biopolimēriem izmantotu plastmasas izgatavošanai, būtiski mazinātos mūsu atkarība no sintētiskās plastmasas, kas saražota no naftas produktiem.
Pašlaik pasaulē zināmi un pielietojami vairāki BMP dabiskie izejmateriāli.
Celuloze – visbiežāk sastopamais ogļhidrāts; celuloze ir 40 % no visas organiskās dabas.
Ciete – atrodama kukurūzā, kartupeļos, kviešos un dažos citos augos. Ik gadu tiek saražots vairāk nekā 35 miljoni tonnu cietes, un lielu daļu no tās izmanto citiem mērķiem, nevis pārtikas ražošanā, piemēram, papīra un kartona izgatavošanā, tekstilrūpniecībā un līmju ražošanā.
Kolagēns – visvairāk esošā olbaltumviela zīdītāju organismā. Želatīns ir denaturēts kolagēns, to izmanto desu apvalku, zāļu un vitamīnu kapsulu izgatavošanai, daudzās citās rūpniecības jomās, tostarp fotoindustrijā.
Kazeīns – komerciāliem nolūkiem to iegūst galvenokārt no govs vājpiena, izmanto līmēs, saistvielās, aizsargājošos pārklājumos un citos izstrādājumos.
Sojas olbaltumvielas un zeīns (no kukurūzas) – plaši sastopamas augu olbaltumvielas. Tās izmanto līmju izgatavošanai un kā papīra un kartona pārklājumu.
Poliesterus sintezē baktērijas, un lielā apjomā tos var komercializēt, izmantojot fermentācijas procesus. Pašlaik poliesterus izmanto biomedicīnā. Bioloģiski noārdāmos polimēros var pārveidot arī daudzus citus dabiskus materiālus.
Šīs dabiskās izejvielas ir plaši pieejamas, atjaunojamas un bioloģiski noārdāmas, un tās ir lielisks izejmateriāls bioplastmasai – videi draudzīgajai jaunākās paaudzes plastmasai. Patlaban visus jau minētos produktus – dažādus iepakojuma maisiņus, dārzkopības plēves, paliktņus – var iegādāties, zvanot pa tālruni 28338228; fakss 67471119. Vairāk par šo jauno plastmasas veidu, pielietojumu un pat izgatavošanu mājas apstākļos varat uzzināt mājaslapā www.bioplastics.lv.
Ciete un cietes maisījumi
Šobrīd visnozīmīgākais un plašāk izmantotais BMP materiāls ir termoplastmasas ciete, kas veido aptuveni 80 % no BMP tirgus. Tīrai cietei piemīt spēja absorbēt mitrumu, tādēļ to izmanto zāļu kapsulu ražošanā farmācijas sektorā.
Lai cieti varētu apstrādāt arī ar termoplastikas metodēm, tai pievieno vielas elasticitātes un plasticitātes uzlabošanai, piemēram, sorbitolu un glicerīnu. Mainot šo piedevu daudzumu, materiāla īpašības var pielāgotām noteiktām vajadzībām (šādu cieti sauc arī par termoplastisko cieti).
Termoplastiskā ciete ir tikai viena viela, no kuras var izgatavot BMP uz cietes bāzes. Otra būtiska maisījumu sastāvdaļa ir ūdeni atgrūdoši un bioloģiski sašķeļami polimēri, piemēram, poliesteris, poliestera amīdi, poliestera uretāni un polivinilspirti. Tādējādi vienu plastmasas maisījumu veido 2 fāzes: nepārtrauktā un hidrofobā polimēra fāze un dispersā un hidrofilā cietes fāze. Sakausēšanas procesa laikā ūdenī šķīstošā, dispersā cietes fāze un ūdenī nešķīstošā nepārtrauktā plastmasas fāze tiek savienotas, veidojot ūdensizturīgu cietes plastmasu.
Šīs zināšanas kalpoja par pamatu tālākai attīstībai, un visbeidzot tika radīta cietes plastmasa (EP 0596437, EP 0799335). Cietes maisījumus un savienojumus izgatavo un izstrādā individuāli tālākai izmantošanai plastmasas rūpniecībā, ņemot vērā paredzamo lietošanas jomu. Pašreizējās ražošanas iekārtas ļauj izgatavot no cietes granulāta plēvi, ar dziļās izvilkšanas metodi veidotu nelocīto plēvi, lējumus zem spiediena un pārklājuma materiālus. Šādu izstrādājumu piemēri ir maisiņi pārnēsāšanai, jogurta trauciņi, tases, puķu podi, galda piederumi, autiņbiksīšu plēve, papīrs un kartons ar pārklājumu.
Termoplastiski modificēt cieti var arī ķīmisku izmaiņu ceļā (konvertējot cietes esterī vai cietes ēterī ir lielu aizvietošanas spēju). Šāda apstrāde pagaidām nav īpaši izplatīta vai dzīvotspējīga, jo tai ir lielas saistītās izmaksas.
Labs jaunums ir tas, ka Latvijā var iegādāties arī plastmasas maisiņus, kas ražoti no kukurūzas cietes, un pēc lietošanas izmest pie organiskajiem atkritumiem vai kompostā. BMP ir jaunākās paaudzes bioloģiski noārdāma plastmasa, kas ražota no dabiskām izejvielām – kukurūzas vai kviešu cietes un olbaltumvielām. Tādā veidā tiek saudzēti neatjaunojamie enerģijas avoti: nafta, dabasgāze, akmeņogles. Šāda plastmasa faktiski nerada problēmas saistībā ar atkritumu apsaimniekošanu, jo produkti bioloģiski sadalās.
No BMP ražo iepirkumu maisiņus, iepakojuma plēves, iepakojuma paliktņus dažādiem produktiem, atkritumu savākšanas maisus, arī vienreizējās lietošanas traukus un galda piederumus. Šie produkti ir dārgāki par parastās plastmasas izstrādājumiem, tomēr tā ir videi draudzīga izvēle.
Sekojot zaļajam virzienam, Flexoplastic uzsācis biopolietilēna maisiņu ražošanu, kļūstot par vienīgo šāda materiāla izgatavotāju Baltijā. Padomju laikos Vangažos iesāktās un betona rūpnīcas pelēkās aprises cieši pieguļ modernajam, pirms 3 gadiem celtajam Flexoplastic ražotnes korpusam. Jau kādu laiku papildu polietilēna iepakojumam šis uzņēmums vienīgais Baltijā ražo arī biopolietilēna izstrādājumus, tādējādi apmierinot arvien pieaugošo pieprasījumu pēc dabai nekaitīgiem materiāliem. Visā pasaulē notiek cīņa pret polietilēna iepakojumu, un uzņēmumam nākas uz to reaģēt. Mūsu veiksme ir tas, ka rūpnīca ir jauna un ražošanas bāze – moderna. Tas, ka bioplastmasu no kukurūzas un kartupeļu cietes var ražot ar jau esošajām iekārtām, arī ļāva mums tik operatīvi reaģēt uz pieprasījumu tirgū.
Interesanti: Mazda auto ražotāji paziņojuši, ka iecerējuši turpināt iesāktos biomateriālu izpētes un izgatavošanas darbus, kas dos iespēju līdz 2013. gadam aprīkot Mazda ražotās automašīnas ar BMP bamperiem un vadības paneli. Pirmais Mazda modelis, kura interjerā izmantoti 2 veidu biomateriāli, bija Premacy RE Hybrid. Taču japāņu kompānija nolēmusi padarīt „zaļākus” ne tikai hibrīdauto modeļus, bet arī pārējo sēriju automašīnas.
Zinātnisko pētījumu „Bioplastmasas projekts” (Bioplastic Project) Mazda ražotāji izstrādājuši kopīgi ar Hirosimas universitāti, izgatavojot jauna veida BMP, kuras pamatā celuloze. Autoražotāji uzsver, ka celulozes izmantošana BMP ražošanā neietekmēs mežu resursus, jo izgatavošanas procesā tiks izmantotas koku apstrādes paliekas un skaidas. Topošie PP bamperi un vadības paneļi būs pietiekami izsturīgi pret karstumu un triecienu, kā arī piemēroti ilggadējai ekspluatācijai. Turklāt Mazda ražotāji arī strādās, lai biomateriāla ražošanas izmaksas būtu pēc iespējas zemākas.
Pašreiz pie BMP un citu biomateriālu ieviešanas autobūvē visaktīvāk strādā japāņu autoražotāji. Toyota arvien plašāk izmanto BMP un no sojas pupiņām iegūtus materiālus. Uzņēmumā Mazda radīts jauns materiāls autosalonu apdarei Biotechmaterial – absolūti brīvs no naftas pārstrādes produktiem, tomēr pietiekami noturīgs pret abrāziju un bojājumiem saules gaismas ietekmē, kā arī ugunsdrošs automašīnu sēdekļu pārvalkiem.
1 hektārs zemes = x tonnu biopolimēru
Polilaktīdu (PLA) iegūst no kukurūzas – aptuveni 2-3,7 t no 1 ha lauksaimniecības zemes.
Polihidroksialkonāti (PHA) ir poliesteri ar lineāru ķēdi, kas dabā rodas no cukuriem vai lipīdiem bakteriālas fermentācijas ceļā. No 1 ha zemes var iegūt aptuveni 1 t PHA.
MaterBi (Novamont radīti sveķi no kukurūzas un eļļu saturošām sēklām), 1 kg MaterBi nepieciešami aptuveni 0,5 kg kukurūzas un 1,4 kg eļļas sēklu. No 1 ha lauksaimniecības zemes var iegūt aptuveni 2,5 tonnas šī materiāla.
Pasākumā Nokia World 2007 prezentēts videi draudzīgais telefons Nokia 3110 Evolve ar biopaneli, kura ražošanā vairāk nekā 50 % izmantoti atjaunojami materiāli, kas aizvieto citu telefonos izmantotos tradicionālos termoplastmasas materiālus. EcoGen plastmasa ir PHBV (poli-hidroksibutirāta kovaleriāts), kas, saskaņā ar prestižā izdevuma Forbes Magazine teikto, ir “viena no 5 molekulām, kas izmainīs pasauli”. Lai no šī bioloģiski noārdāmā materiāla izgatavotu praktiskus mājas piederumus, Design Ideas izmantoja Karlsrūes (Vācija) Mākslas un dizaina universitātes dizaina speciālista profesora Hans Maier-Aichen pieredzi. Profesors vada Eiropā, Ķīnā un Amerikā strādājošu inženieru komandu. EcoGen var izturēt 110° temperatūru un normālos lietošanas apstākļos ekspluatācijas laiks ir neierobežots. Pirmā EcoGen vannas istabas piederumu kolekcija (krūze, pudele ar dozatoru ziepēm, ziepju trauks, zobu suku turētājs, atkritumu tvertni) tirgū nonāca 2008. gada aprīlī.
