Polimery biodegradowalne
Nowe biodegradowalne polimery wchodzą na rynek. Temu procesowi towarzyszy ciągłe wycofywanie innych produktów oraz pojawianie się i znikanie firm działających w tej branży. Choć niszowy rynek działa już od ponad 20 lat, występują na nim różne przeszkody: między innymi wysokie ceny, brak infrastruktury przemysłowej i ograniczające przepisy.
Według raportu z badań rynkowych przeprowadzonych przez firmę BCC (Business Communications Company), wielkość światowego rynku polimerów biodegradowalnych szacuje się obecnie na 52.000 ton. Następuje postęp w technologii, obniżka cen, opracowywane są nowe produkty i pojawiają się nowe rynki. Roczny wzrost ciągle znacznie przewyższa przyrost produktu narodowego brutto. Na koniec dekady przewiduje się wielkość rynku na poziomie powyżej 90.000 ton.
Raport dotyczy polimerów, które producenci określają jako "w pełni biodegradowalne". Większość definiuje polimer w pełni biodegradowalny jako całkowicie przetwarzany przez mikroorganizmy na dwutlenek węgla, wodę i humus. W przypadku biodegradacji bez udziału powietrza, produktami rozkładu są dwutlenek węgla, metan i humus.
Północnoamerykański rynek polimerów biodegradowalnych nie czyni takich postępów jak te w Europie czy Japonii. Głównymi siłami napędowymi tego rynku w USA są przepisy i perspektywa wzrostu cen za składowanie odpadów - przy czym nie zanosi się na zmiany w żadnej z tych dziedzin w ciągu najbliższych pięciu lat.
Jeśli chodzi o zastosowania, to w roku 2005 prawie 47% rynku polimerów stanowiły opakowania. Jednak opakowania kompostowe przejmą rynek, pochłaniając prawie 50% rynku w roku 2010. Inne wyroby - medyczne/higieniczne, rolnicze i powłoki papieru - odgrywają mniejszą, ale nie mniej ważną rolę w wielkości całego rynku, stanowiąc 11% wszystkich zastosowań w roku 2005.
Aby zapewnić ciągły wzrost w Ameryce Północnej, wdrożone muszą być systemy lub infrastruktura zbiórki i przetwarzania polimerów biodegradowalnych, konsumenci muszą być chętni do zaakceptowania niedogodności i kosztów związanych z ich stosowaniem, a polimery biodegradowalne muszą być postrzegane przez wszystkie strony jako realistyczna i dostępna opcja utylizacji odpadów. Są to zatem duże wymagania jeśli mają być spełnione w niedługim terminie.
Jest tylko kilku dużych uczestników rynku. Przewodzą im NatureWorks LLC w Ameryce Północnej oraz Novamont i Basf w Europie. W Japonii jest wiele firm, ale produkują one stosunkowo małe ilości, niektóre dysponują tylko instalacjami pilotowymi.
Polimery biodegradowalne pozostaną rynkiem niszowym przez co najmniej dziesięć lat, a być może na zawsze. Jednak jest wystarczająca liczba firm które chcą inwestować czas i pieniądze w wypracowanie zyskownej działalności polegającej na produkcji i dostarczaniu takich materiałów.
***
Polimery biodegradowalne opracowano kilkadziesiąt lat temu, ale wprowadzanie ich na rynek następowało powoli. Ich rozwój jest powolny ponieważ są one droższe i mają gorsze właściwości fizyczne od konwencjonalnych tworzyw. Ważnym czynnikiem przyczyniającym się do tak wolnego rozwoju były też, przynajmniej do lat dziewięćdziesiątych, niedostateczne zachęty dla przetwórców do wykorzystywania materiałów biodegradowalnych w swoich wyrobach.
Jednak według Instytutu Studiów Perspektywicznych Technologii Komisji Europejskiej sytuacja ulega zmianie.
Nowe systemy produkcji na dużą skalę powodują obniżkę kosztów, a zaawansowane metody polimeryzacji i mieszania umożliwiają zwiększenie wytrzymałości i trwałości tych materiałów. Ponadto producenci żywności i napojów szukając dodatkowego uznania w oczach coraz bardziej świadomego ekologicznie społeczeństwa zaczęli stosować tworzywa biodegradowalne w różnych rodzajach opakowań.
W niektórych przypadkach do stosowania materiałów biodegradowalnych zachęcają także przepisy lokalne i państwowe.
Polimery biodegradowalne, zwłaszcza pochodzące ze źródeł naturalnych, stanowią niewielką cząstkę rynku tworzyw. W niedawno opublikowanym raporcie na temat polimerów biodegradowalnych pochodzenia biologicznego stwierdza się, że materiały te będą miały w Europie w roku 2010 udział w rynku polimerów na poziomie 1-2%, a do roku 2020 udział ten zwiększy się do nie więcej niż 5%.
Opakowania żywności to jedno z głównych zastosowań tworzyw biodegradowalnych. Pojemniki, folie i pianki wykonane z tych materiałów stosuje się do pakowania mięsa, nabiału, artykułów piekarniczych, warzyw i owoców. Inne szerokie zastosowania to jednorazowe butelki i kubki na wodę, mleko, soki i napoje. Ponadto talerze, miski, tacki, worki do zbierania i kompostowania odpadów organicznych, torby w supermarketach. Zwiększa się stosowanie tych wyrobów do produkcji folii dla rolnictwa.
W odróżnieniu od innych tworzyw sztucznych, polimery biodegradowalne mogą być rozkładane w środowisku przez mikroorganizmy takie jak bakterie i grzyby. Polimer na ogół uważa się za biodegradowalny jeśli w całości ulega rozkładowi w glebie lub w wodzie w ciągu 6 miesięcy. W wielu przypadkach produktami rozkładu są dwutlenek węgla i woda. Wszelkie inne produkty rozkładu należy sprawdzać pod kątem toksyczności i bezpieczeństwa.
Tworzywa biodegradowalne można wytwarzać z surowców odnawialnych, takich jak cukry pochodzące z kukurydzy, albo z surowców petrochemicznych. Można je stosować samodzielnie albo w połączeniu z innymi żywicami albo dodatkami. Polimery biodegradowalne można przetwarzać stosując większość standardowych technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych, włącznie z termoformowaniem, wytłaczaniem, formowaniem wtryskowym i rozdmuchowym. Większość tworzyw biodegradowalnych należy d klasy poliestrów, choć kilka uzyskiwanych jest z innych materiałów, takich jak modyfikowana skrobia. Podczas gdy poliestry aromatyczne, takie jak PET, mają dobre właściwości mechaniczne, są raczej odporne na działanie mikroorganizmów. Poliestry alifatyczne z kolei są bardziej podatne na rozkład, ale nie są tak mocne jak ich aromatyczne odpowiedniki. Aby poprawić właściwości fizyczne biodegradowalnych poliestrów alifatycznych wbudowuje się czasem w ich łańcuchy cząsteczkowe inne monomery - alifatyczne albo aromatyczne.
Niektóre popularne polimery biodegradowalne to:
polihydroksyalkanolany (PHA), polikwas mlekowy (PLA), syntetyczny poliester alifatyczny, modyfikowany PET, modyfikowana skrobia.
Postęp w zakresie polimerów biodegradowalnych dokonuje się na kilku frontach, jednak mało prawdopodobne jest by w najbliższej przyszłości stanowiły one cos więcej niż niewielką cząstkę całego rynku tworzyw sztucznych. Jednak rosnąca świadomość ekologiczna konsumentów oraz polityka rządów sprzyjająca ochronie zasobów naturalnych przyczyniają się do wzrostu sprzedaży polimerów biodegradowalnych. W szczególności rosnąca popularność "zielonych" opakowań daje szereg możliwości innowacji i poszerzenia rynku.