Tények, tévhitek a bioműanyag és biszfenol „A” csomagolóanyagról
A hétköznapi életben, a közösségi médiában és a „bulvársajtóban” is számos tévhit él a (műanyag) csomagolóanyagokkal kapcsolatban. Ezért ennek a cikknek az a célja, hogy tudományos szempontból is bemutassa a tévhiteket és a tényeket a bioműanyag, valamint a biszfenol A (BPA) csomagolóanyagok vonatkozásában.
Tisztázzuk a kifejezéseket!
Manapság a hétköznapi életben is egyre többet lehet hallani a bioműanyagokról. Legtöbben a hiper- és szupermarketek zöldséges pultjai mellett találkozhatnak velük. Egyre több helyen a klasszikus, átlátszó polietilén zacskók helyett már csak a többnyire fehéres-sárgás színű lebontható műanyag zacskókat lehet választani a zöldségek elviteléhez. Azonban számos tévhit él ezekkel szemben, ezért először is tisztázzuk, hogy mik is azok a bioműanyagok.
A European Bioplastics[1] szervezet és az MSZ EN 16575:2015 szabvány[2] alapján egy műanyag alapanyag bio-nak nevezhető, ha az bioalapú vagy biológiailag lebontható, vagy egyaránt bioalapú és biológiailag lebontható.
Ezek alapján a bioműanyagok három fő csoportba oszthatók[1]:
• bioalapú vagy részben bioalapú, de biológiailag nem lebontható műanyagok: bioalapú PE, PP, PET, illetve poli(trimetil-tereftalát) (PTT),
• bioalapú és biológiailag lebontható műanyagok: politejsav (PLA), polihidroxialkanoát (PHA), polibutilén-szukcinát (PBS),
• kőolajalapú műanyagok, amelyek biológiailag lebonthatók: poli(butilén-adipát-ko-tereftalát) (PBAT).
Fontos kiemelni, hogy a bioalapú és a biológiailag lebontható kifejezés nem ugyanazt jelenti. A bioalapú kifejezés csak azt jelenti, hogy az alapanyag vagy a termék részben vagy egészében biomasszából származik. Az MSZ EN 16575:2015 szabvány azt is definiálja, hogy a biomassza olyan biológiai eredetű anyag, amely növényekből, mikroorganizmusokból vagy állatokból származik, azonban nem számít annak a geológiai formába ágyazott vagy fosszilizált (megkövesedett) anyag. A bioműanyagok gyártása során felhasznált biomassza előállításához általában magas cukor- vagy keményítőtartalmú növényeket használnak: pl. kukorica, cukorrépa, burgonya, búza. Azonban a tévhitekkel ellentétben, a világon a teljes biomassza termelésnek csak a 0,028%-át használják fel bioműanyagok gyártására, illetve 1%-át bioüzemanyagok előállítására. Az előállított biomasszát döntően takarmányozásra (59%) és élelmezésre (13%)[1-4] használják fel.
A bioműanyagok lebonthatóságával kapcsolatban is számos tévhit létezik
Arról is lehet olvasni, hogy a bioműanyagok nem bomlanak le, csak széttöredeznek, illetve olyat is hallani, hogy nyugodtan eldobhatók a környezetben, mert úgyis lebomlanak maguktól. De vajon mi az igazság?
A biológiai lebonthatóság (biodegradáció) egy kémiai folyamat, amelynek során a környezetben rendelkezésre álló mikroorganizmusok lebontják a (mű)anyagot természetes anyagokra, pl. víz, szén-dioxid, komposzt. A biodegradáció olyan polimerek esetén megy végbe, amelyek hidrolitikusan instabil kötésekkel rendelkeznek a főláncban. Az ilyen kötésekkel rendelkező funkciós csoportok az észterek, anhidridek és amidok[5, 6]. A bioműanyagok biológiai lebonthatósága jelentősen függ a környezeti tényezőktől (pl. elhelyezkedés, közeg, hőmérséklet, páratartalom), illetve a bioműanyag tulajdonságaitól (pl. molekulatömeg, kristályosság, porozitás[5]) is. Hangsúlyozni kell, hogy a biológiailag lebontható polimereket elsősorban speciális körülmények között történő lebontásra tervezték, ezért más környezetben nem bomlanak le, vagy a lebomlásuk nagyon lassúvá válik. A biodegradáció leggyorsabban komposztban megy végbe. Ezt követi a talaj, az édesvíz, a tengervíz és végül a hulladéklerakó (1. táblázat). Tehát tévhit, hogy a biopolimer hulladék magától lebomlik a környezetben, azt ugyanúgy be kell gyűjteni és kezelni kell[7-9].
A biológiai lebontható polimereket gyakran össze szokták mosni, keverni az oxidatív úton „lebomló” (valóságban csak aprózódó) műanyagokkal. Az utóbbiak jelentős mértékben hozzájárultak a mikroműanyagok keletkezéséhez, ezért az egyszer használatos műanyagokról szóló 2019/904 irányelv (Single Use Plastics Directive) 2021. július 3-tól kivezette őket a piacról.
Hova tovább? Hová kerüljön a szelektív gyűjtésben?
A biopolimerek esetén gyakran felmerülő kérdés, hogy életciklusuk végén melyik hulladékgyűjtő edénybe kerüljenek, miképpen lehet őket újrahasznosítani. Ennek megválaszolásához érdemes a különböző bioműanyagok típusait két csoportra bontani. A hagyományos műanyagok bioalapú változatai – mint pl. bio-PE, bio-PET – technikailag egyenértékűek a fosszilis eredetű társaikkal. Az egyetlen különbség a kiinduló anyag forrása, ami általában bioetanol. Ezek az anyagok a hagyományos társaikkal együtt, egy hulladékáramban újrahasznosíthatók, tehát elhelyezhetők a sárga fedelű szelektív edényben[11–13]. Ezzel szemben, Magyarországon a biológiailag lebontható polimerek – függetlenül attól, hogy bio- vagy kőolaj alapúak – visszagyűjtése és kezelése már nehézkesebb. Ennek egyrészt oka, hogy csekély a mennyiségük: a Magyar Műanyagipari Szövetség (MMSZ)adatai szerint 2020-ban 529 tonna PLA-t és 220 tonna keményítőalapú kompaundot dolgoztak fel a hazai cégek. Ez azt jelenti, hogy a Magyarországon feldolgozott polimereknek csupán kb. 0,1%-a biológiailag lebontható polimer, amely hasonló a nemzetközi adathoz (kb. 0,2%)[3]. Alapvetően a biológiailag lebontható műanyagok ugyanúgy újrahasznosíthatóak, mint a PET-palack vagy a PE-, PP-fólia. Azonban számos kutatás kimutatta[14, 15], hogy csekély mennyiségük miatt a szelektív műanyag hulladékáramba kerülve, csak rontják a hagyományos műanyagok újrahasznosíthatóságát. Külföldi példák alapján szelektíven gyűjthetők lennének komposztálási céllal a bio- és a kerti zöldhulladékkal együtt is, azonban Magyarországon erre még csak korlátozottan van lehetőség. Emiatt napjainkban hazánkban még nincs általános érvényű jó megoldás a biológiailag lebontható polimer hulladék lakossági gyűjtésére és kezelésére.
A jelölésekkel sem vagyunk tisztában?
A bioműanyagok mellett a biszfenol A-val (BPA) kapcsolatban is számos tévhit kering a köztudatban. A „BPA-mentes” jelölés széles körben elterjedt a fogyasztói termékeken, gyakran olyan termékeken is, amelyekben eleve nem használnak BPA-t: például polietilén (PE) vagy polipropilén (PP) alapú termékeken. Ennek több indoka is van. Először is, a „BPA-mentes” jelölés növeli a termékek iránti bizalmat, mivel a fogyasztók egyre tudatosabban választják az egészségbarát alternatívákat. Másodszor, a gyártók ezen jelöléssel kívánják megkülönböztetni termékeiket a versenytársakétól még akkor is, ha az adott termék BPA-tól mentes. Végül, a szigorodó szabályozások és a BPA-alternatívák keresése további ösztönzést ad a „BPA-mentes” címkék alkalmazására. Fontos azonban megjegyezni, hogy a BPA-t helyettesítő anyagok – mint például a biszfenol-S (BPS) és a biszfenol-F (BPF) – hasonló endokrin zavarokat okozó hatásokkal rendelkezhetnek. Ezért a szakemberek számára elengedhetetlen, hogy naprakész tudással rendelkezzenek a BPA-ról és annak alternatíváiról, valamint folyamatosan nyomon kövessék a szabályozási változásokat és kutatási eredményeket. De mi is az a BPA?
A biszfenol A (BPA) egy széles körben használt vegyipari alapanyag, amelyet elsősorban a polikarbonátok és epoxigyanták előállításához alkalmaznak. Mivel a polimerizációs reakciók sosem 100%-os konverzióval mennek végbe, a polimer termékben maradhat kis mennyiségű elreagálatlan monomer. Ez a BPA esetén azért jelent gondot, mert a kémiai szerkezete hasonló az ösztrogénéhez, így kötődni képes az ösztrogénreceptorokhoz, és módosíthatja a hormonális jelek átvitelét. Ez a hormonális egyensúly felborulásához vezethet, különösen érzékeny populációkban, mint például csecsemők, gyerekek és terhes nők. Az Európai Unió szigorú szabályozásokat vezetett be a BPA használatának korlátozására, különösen az élelmiszercsomagolásokban és gyermekgondozási cikkekben. A BPA szerepel a REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) rendelet „igen nagy aggodalomra okot adó anyagok” (SVHC) listáján[16]. Az élelmiszerrel érintkező anyagokat szabályozó EU 10/2011 rendelet[17] meghatározza a BPA maximális migrációs határértékeit élelmiszercsomagolások esetében. Élelmiszerekkel érintkezésbe kerülő anyagokból csak korlátozott mennyiség (0,05 mg/kg) oldódhat ki az élelmiszerbe.
A BPA használata 2011 júniusa óta EU-szerte tilos a cumisüvegekben. 2018 szeptembere óta pedig a csecsemőknek és a 3 év alatti gyermekeknek szánt élelmiszereket tartalmazó műanyag palackokban és csomagolásokban is. A 3 éves kor alatti gyermekek számára készült játékokból, valamint a gyermek szájába adandó játékokból kioldódó BPA mennyiségére vonatkozó kioldódási határérték 0,04 mg/l BPA. Az Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság (EFSA) 2023 áprilisában újraértékelte az élelmiszerekben lévő BPA-val kapcsolatos közegészségügyi kockázatokat, és napi 0,2 nanogrammban állapították meg a tolerálható napi bevitelt testtömeg-kilogrammonként a korábbi, napi 4 mikrogramm testtömeg-kilogrammonkénti ideiglenes szint helyett[18].
A kutatás a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH) K 142517 és PD 146135 pályázatainak a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott támogatásával készült. Gere Dániel kutatása a Bolyai János Kutatási Ösztöndíj (BO/00894/23/6) és a Kulturális és Innovációs Minisztérium ÚNKP-23-5BME-453 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott szakmai támogatásával készült.
Az irodalomjegyzék a szerzőknél és a szerkesztőségben elérhető, ill. a www.transpack.hu oldalon megjelenő online változatban teljes terjedelmében, részletesen feltüntetésre kerül.
Köszönetnyilvánítás
A kutatás a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH) K 142517 és PD 146135 pályázatainak a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott támogatásával készült. Gere Dániel kutatása a Bolyai János Kutatási Ösztöndíj (BO/00894/23/6) és a Kulturális és Innovációs Minisztérium ÚNKP-23-5-BME-453 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott szakmai támogatásával készült.
Irodalomjegyzék
[1] European Bioplastics: Frequently asked questions on bioplastics. European Bioplastics e.V., Berlin (2021).
[2] MSZ EN 16575: Bioalapú termékek. Szakszótár (2015).
[3] Skoczinski P., Carus M., Tweddle G., Ruiz P., de Guzman D., Ravenstijn J., Käb H., Hark N., Dammer L.: Bio-based building blocks and polymers – Global capacities, production and trends 2022 – 2027. Nova-Institut GmbH, Hürth (2023).
[4] IfBB – Institute for Bioplastics and Biocomposites: Biopolymers – Facts and statistics 2023. Hochschule Hannover, Hannover (2024).
[5] Farah S., Anderson D. G., Langer R.: Physical and mechanical properties of PLA, and their functions in widespread applications – A comprehensive review. Advanced Drug Delivery Reviews, 107, 367-392 (2016). https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.06.012
[6] Khan W., Muthupandian S., Farah S., Kumar N., Domb A. J.: Biodegradable polymers derived from amino acids. Macromolecular Bioscience, 11, 1625-1636 (2011). https://doi.org/10.1002/mabi.201100324
[7] Fredi G., Dorigato A.: Recycling of bioplastic waste: A review. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 4, 159-177 (2021). https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.06.006
[8] Letcher T. M.: Plastic waste and recycling. Academic Press, Cambridge (2020).
[9] Lamberti F. M., Román‑Ramírez L. A., Wood J.: Recycling of bioplastics: routes and benefits. Journal of Polymers and the Environment, 28, 2551-2571 (2020). https://doi.org/10.1007/s10924-020-01795-8
[10] Nova-Institut: Biodegradable polymers in various environments. Nova-Institut GmbH, Hürth (2021).
[11] Di Bartolo A., Infurna G., Dintcheva N. T.: A review of bioplastics and their adoption in the circular economy. Polymers, 13, 1229 (2021). https://doi.org/10.3390/polym13081229
[12] European Bioplastics: Bioplastics packaging – combining performance with sustainability European Bioplastics e.V., Berlin (2020).
[13] Zhu Y., Romain C., Williams C. K.: Sustainable polymers from renewable resources. Nature, 540, 354-362 (2016). https://doi.org/10.1038/nature21001
[14] Gere D., Czigany T.: Future trends of plastic bottle recycling: Compatibilization of PET and PLA. Polymer Testing, 81, 106160 (2020). https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.106160
[15] La Mantia F. P., Botta L., Morreale M., Scaffaro R.: Effect of small amounts of poly(lactic acid) on the recycling of poly(ethylene terephthalate) bottles. Polymer Degradation and Stability, 97, 21-24 (2012). https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2011.10.017
[16] https://echa.europa.eu/hu/hot-topics/bisphenols (2024.07.02.)
[17] A Bizottság 10/2011/EK rendelete ( 2011. január 14. ) az élelmiszerekkel rendeltetésszerűen érintkezésbe kerülő műanyagokról és műanyag tárgyakról, https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2011/10/oj/hun
[18] https://www.efsa.europa.eu/en/news/bisphenol-food-health-risk (2024.07.02.)
