A bioműanyag elnevezés nem egyetlen anyagra utal, hanem különböző tulajdonságokkal és alkalmazásokkal rendelkező anyagok egész családjára. A berlini székhelyű European Bioplastics szerint a műanyag akkor minősül bioműanyagnak, ha biológiai alapú, biológiailag lebomlik, vagy mindkét tulajdonsággal rendelkezik.
A „bioalapú” nem egyenlő a „biológiailag lebomló” kifejezéssel
A „bioalapú” kifejezés azt jelenti, hogy az anyag vagy termék részben vagy egészben biomasszából (növényekből, pl. kukorica, cukornád vagy cellulóz) származik. A biológiai lebomlás pedig egy olyan kémiai folyamat, amelynek során a kiindulási anyagokat a környezetben elérhető mikroorganizmusok – mesterséges adalékanyagok hozzáadása nélkül– természetes anyagokká alakítják át, mint például víz, szén-dioxid és komposzt. A biológiai lebomlás folyamata a környezeti feltételektől (például hely vagy hőmérséklet), az anyagtól és az alkalmazástól függ. A „bioalapú” nem egyenlő a „biológiailag lebomló” kifejezéssel.
Anyagtulajdonságok
A bioalapú vagy részben bioalapú műanyagok, mint például a PE, PP, PET, a hagyományos változataikkal azonos tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek a bioműanyagok technikailag egyenértékűek fosszilis társaikkal, mégis segíthetnek csökkenteni a termék szénlábnyomát.
Ezenkívül az olyan részben új anyagok, mint a PLA, PHA, cellulóz vagy keményítő alapú anyagok, teljesen új funkciókkal, például komposztálhatósággal és bizonyos esetekben optimalizált záró tulajdonságokkal kínálnak megoldásokat. A bioműanyagok számának növekedésével párhuzamosan az olyan tulajdonságok is jelentősen javultak, mint a rugalmasság, tartósság, nyomtathatóság, átlátszóság, záró tulajdonságok, hőállóság, fényesség és még sok más.
A három fő csoport
- bioalapú vagy részben bioalapú, biológiailag nem lebontható műanyagok, például bioalapú PE, PP vagy PET és bioalapú műszaki teljesítményű polimerek, például PTT vagy TPC-ET,
- biológiai alapú és biológiailag lebomló műanyagok, például PLA és PHA vagy PBS,
- fosszilis erőforrásokon alapuló és biológiailag lebomló műanyagok, mint például a PBAT.
A bioműanyagok előnyei
A bioalapú műanyag termékeknek két nagy előnye van a hagyományos változataikhoz képest: fosszilis erőforrásokat takarítanak meg a biomassza felhasználásával, mely (évente) regenerálódik, emellett közelebb vihetnek egy karbonsemleges jövőhöz. Ezenkívül az, hogy sok bioműanyag biológiailag lebomlik, lehetőséget kínál visszaforgatásukra életciklusuk végén.
Visszaforgatás
A biológiai lebomlás tulajdonsága nem attól függ, hogy az anyag milyen kiindulási anyagokból készült, hanem annak kémiai szerkezetétől. Más szóval, vannak 100%-ban bioalapú műanyagok, amelyek nem bomlanak le biológiailag, és vannak olyan 100%-ban fosszilis alapú műanyagok is, amelyek igen.
Ugyanakkor, a „biológiailag lebomló” kifejezés félrevezető lehet. A korrekt tájékoztatáshoz meg kell adni azt is, hogy milyen időkereten belül, illetve milyen körülmények között történik ez meg. Ezért a szakértők azt javasolják, hogy a gyártók a komposztálhatóság konkrétabb állítására összpontosítsanak, és ezt támasszák alá megfelelő szabványos hivatkozásokkal (pl. EN 13432 szabvány, OK kompost industrial TÜV AUSTRIA).
Mechanikai újrahasznosítás
Számos biológiai alapú, de nem lebomló műanyag (pl. bioPET) a fosszilis alapúakhoz hasonlóan mechanikailag újrahasznosítható. Nem is kell új módszereket kitalálni visszaforgatásukhoz, mivel tulajdonságaik olyan mértékig megegyeznek hagyományos rokonaikéval, hogy – bár a fosszilisaktól külön gyűjtve, de – ugyanolyan technológiával újrahasznosíthatók. Ezenkívül a PLA egy olyan bioműanyag, amely potenciálisan újrahasznosítható, de az újrahasznosítási folyamata még nem lett kiépítve. A megfelelő válogatási technológia azonban már rendelkezésre áll. Amint a PLA kereskedelmi felhasználása és az eladások olyan mértékben növekednek, hogy fedezni tudják a szükséges beruházásokat, az újrahasznosító áramának kiépítése is költséghatékonyan megoldható lesz. Számos külföldi kutatás zajlik a témában jelenleg is.
Bioműanyag, mint megoldás a szemetelés kérdésére?
A biológiailag lebomló műanyagokat gyakran a probléma lehetséges megoldásának tekintik, mivel a mikroorganizmusok lebonthatják anélkül, hogy káros vagy mérgező maradványok keletkeznének a bomlás során.
A biológiai lebomlás folyamata azonban bizonyos környezeti feltételektől függ. Az ipari komposztálásra alkalmas termékek (az EN 13432 szabvány szerint) alkalmasak az ipari komposztáló üzemi körülményeire, de nem a természetben lévőkre.
A European Bioplastics állásfoglalása szerint a bioműanyag nem tekinthető a szemetelési problémák megoldásának, mert az a hulladék gondatlan kezelése, és nem ártalmatlanítási mód. Elengedhetetlen, hogy a fogyasztó továbbra is tudatában legyen annak, hogy a csomagolásokat megfelelő ártalmatlanítási és hasznosítási folyamatoknak kell alávetni, típusuktól függően.
Komposztálás
A biológiai lebomlás sebessége függ a hőmérséklettől (50-70 °C az ipari komposztálási eljárásra jellemző), a páratartalomtól (víz szükséges a folyamathoz), valamint a mikrobák számától és típusától. Az ipari komposztáló létesítményekben minden követelmény adott, és a tanúsított komposztálható műanyag termékeket 6-12 héten belül CO2-vé, vízzé és biomasszává alakítják.
Ahhoz, hogy szerves újrahasznosításra alkalmasak legyenek, a termékeknek és anyagoknak meg kell felelniük az ipari komposztálhatóságra vonatkozó EN 13432 európai szabvány szigorú kritériumainak. A sikeres tanúsítást követően ezek a termékek és anyagok elláthatók a „komposztálható” címkével (például biohulladék-gyűjtő zsákok, élelmiszer csomagolások, evőeszközök stb.).
Bioműanyag trendek
A bioműanyagok a biogazdaság lényeges részét képezik, és egy gyorsan növekvő, innovatív iparág, amely képes elválasztani a gazdasági növekedést az erőforrások kimerülésétől. A bioműanyagok világpiacán 2020ban Európa 44%-os részesedéssel volt jelen. Ez olyan tényezőknek tulajdonítható, mint például az egyszer használatos műanyagok tilalma, korlátozása, a növekvő környezetvédelmi aggályok, valamint a magán- és állami szervezetek növekvő kutatási és fejlesztési befektetései.
Az Európai Bizottság 2018-as körforgásos gazdaságra vonatkozó cselekvési tervében részletes bioműanyag kutatást dolgozott ki a klímasemleges gazdaságba való befektetés ösztönzésére irányuló stratégiájuk részeként. Emellett Észak-Amerikában és Ázsiában is növekedés várható. A növekvő népesség és urbanizáció, valamint a feltörekvő gazdaságok igényei várhatóan fokozzák a bioműanyagok iránti keresletet.
Jelenleg a bioműanyagok az évente előállított mintegy 368 millió tonna műanyag körülbelül 1%-át teszik ki. De a kereslet növekedésével és a kifinomultabb anyagok, alkalmazások és termékek megjelenésével a piac már nagyon dinamikusan növekszik. A bioműanyagok globális piacának értéke 2020-ban 9,17 milliárd USD volt, mely a Business Wire előrejelzése szerint hozzávetőleg 18%-os összetett éves növekedési rátát mutat 2020-2024 között.
Növekedési tényezők
A bioműanyagok piacának növekedését számos tényező támogatta, mint például a biológiailag lebomló élelmiszer csomagolóanyagok piacának növekedése, a növekvő kukoricakeményítő-piac, a fogyasztói elektronikai cikkek iránti növekvő kereslet és a bioműanyagok hulladékkezelési előnyei.
A piac bizonyos kihívásokkal is szembesült, mint például az ingadozó kőolajárak és a fogyasztói félreértések a bioműanyag-ártalmatlanítással kapcsolatban.
Szegmensek
A bioműanyag globális piaca típusonként a következőképpen szegmentálható: biológiailag lebomló és biológiailag nem lebomló. Utóbbiak szegmense 47,8%-os részesedéssel bírt 2020-ban ezen a piacon. Összességében ezen műanyagok felhasználásában növekedés várható az elektronikai berendezések, autóipari és fogyasztási cikkek iránti kereslet miatt.
A bioműanyagokat többek között fröccsöntés segítségével felhasználják elektronikai cikkek gyártására, a mobiltelefonoktól, a fejhallgatókon át, a porszívókig.
Egyes nem lebomló bioműanyagok kiváló kémiai és mechanikai tulajdonságaik, hosszú ideig tartó folyamatos teljesítményük és magas hőstabilitásuk miatt tartós termékek széles skálájának előállítására szolgálhatnak.
A biológiailag lebomló műanyagok piacának meghatározó részesedését a rugalmas csomagolási szegmens birtokolta. A becslések szerint ez a szegmens regisztrálja a leggyorsabb növekedést 2021 és 2028 között.
A csomagolási alkalmazás 62,3%-os bevételi részesedéssel vezette a piacot 2020-ban. A szegmens növekedésének kulcstényezője a bioműanyagok növekvő felhasználása. A csomagolóanyagok többségét jelenleg hagyományos műanyagokból állítják elő, és hulladéklerakókba kerülnek. Ezen változtatni kell, mert előbb-utóbb tarthatatlanná válik a helyzet.
Ellenpontok
Ha a bioműanyagok válnának a normává, akkor az előállításukhoz szükséges növények termesztéséhez és feldolgozásához szükséges energiát is figyelembe kell vennünk. Egy statisztika szerint azonban, még ha az összes műanyag bioalapú forrásra váltana is, az az összes mezőgazdasági terület mindössze 5%-át tenné ki. Mindazonáltal ez növelheti az erdőirtás veszélyét, ha ilyen módon akarnának új termőföldeket kialakítani a műanyagokhoz használt növények termesztéséhez.
A bioműanyagok betakarításából, finomításából vagy szállításából származó kibocsátás továbbá újabb lehetséges problémákat vet fel. Nehéz lehet tehát megmondani, hogy ezeknek a polimereknek a teljes szénlábnyoma valóban kisebb-e, mint hagyományos társaiké. Valószínű, hogy még számos kutatást kell a témában végezni, hogy erre választ kapjunk.
Konklúzió
Noha egyelőre nehéz megmondani, hogy teljes szénlábnyomuk pontosan mennyiben különbözik hagyományos társaikétól, a bioműanyagok rendkívül ígéretes alternatívát kínálhatnak a műanyagok okozta környezeti aggályokra. Többségük mechanikailag, biológiailag vagy mindkét módon újrahasznosítható, jó lehetőségeket kínálva arra, hogy a belőlük előállított termékek életciklusuk végén ne egy szemétlerakóban végezzék.
Fontos ugyanakkor azt is hangsúlyozni, hogy a megfelelő tájékoztatás és edukáció is elengedhetetlen része annak, hogy ez sikeresen működhessen. A megfelelő visszagyűjtés, újrahasznosítás vagy az ipari komposztálókban való elhelyezés nélkül ezek a termékek is hosszú évtizedekig vagy évszázadokig rombolhatják a látképet ott, ahol lerakták vagy eldobálták őket, hasonlóan hagyományos műanyag társaikhoz.
Mindazonáltal, ha megfelelően kezeljük őket, a bioműanyagok jó eséllyel ajtót nyithatnak egy tisztább, zöldebb jövő felé.
Csaba Péter Gábor
