STRESZCZENIE: Wśród wielu działań podejmowanych w celu przejścia do modelu gospodarki o obiegu zamkniętym istotnym elementem jest idea ekoprojektowania. W odniesieniu do ekoprojektowania opakowań na szczególną uwagę zasługuje recykling odpadów z tworzyw sztucznych, zamyka on bowiem obieg dość licznej grupy materiałów polimerowych. Stosowanie podstawowych zasad związanych z recyklingiem może ułatwić zarówno same procesy wtórnego przetwarzania, jak i uzyskanie surowców odpowiedniej jakości, które można wykorzystać przemysłowo.
ABSTRACT: Among the actions taken to transition to the circular economy model, an important element is the idea of ecodesign. Regarding the ecodesign of packaging, special attention deserves recycling of plastic waste, closing the circulation of a fairly large group of polymers. The application of basic recycling principles can facilitate both the recycling processes themselves as well as obtaining quality raw materials that can be used industrially.
Tworzywa sztuczne (polimerowe) w opakowaniach
Do produkcji opakowań jest wykorzystywana szeroka gama tworzyw sztucznych charakteryzująca się cechami przydatnymi z perspektywy optymalizacji procesów pakowania, przechowywania i transportu produktów. Odpowiednio dobrane polimery (kopolimery) wraz z dodatkami modyfikującymi ich właściwości nadają opakowaniom odpowiednie cechy fizykomechaniczne i chemiczne oraz użytkowe, które umożliwiają przetwórstwo i zapewniają właściwą ochronę pakowanych produktów. Z perspektywy procesów recyklingu różnorodność tworzyw sztucznych w opakowaniach poużytkowych sprawia jednak duże trudności już podczas selektywnej zbiórki i sortowania. Wiąże się z dodatkowymi kosztami wynikającymi z konieczności segregacji odpadów na określone grupy polimerowe, większość technologii recyklingu bazuje bowiem na odpadach jednorodnych.
Warto zwrócić uwagę, iż pojęcie „tworzywa sztuczne” obejmuje wszystkie materiały polimerowe – z tworzyw ropopochodnych, ze źródeł odnawialnych, a także biodegradowalne i kompostowalne. Biorąc jednak pod uwagę masę tworzyw sztucznych wykorzystywaną do wytwarzania opakowań, dominującymi materiałami są tradycyjne tworzywa ropopochodne.
Metody recyklingu
Pojęcie recyklingu zawarte jest w ustawie o odpadach [1]. Recykling oznacza odzysk, w ramach którego odpady są ponownie przetwarzane na produkty, materiały lub substancje wykorzystywane w pierwotnym celu lub innych celach; obejmuje to ponowne przetwarzanie materiału organicznego (recykling organiczny), nie obejmuje jednak odzysku energii i ponownego przetwarzania na materiały, które mają być wykorzystane jako paliwa lub do celów wypełniania wyrobisk.
Opakowania z tworzyw polimerowych można poddać trzem formom recyklingu.
I. Recykling materiałowy (mechaniczny) – powszechnie stosowany w przypadku opakowań z klasycznych polimerów ropopochodnych, wykorzystujący termoplastyczne właściwości tworzywa. Ten rodzaj przetwórstwa dotyczy głównie czystych (jednorodnych) polimerów lub ich mieszanin.
II. Recykling organiczny – przewidziany dla opakowań z materiałów biodegradowalnych1, spełniających kryteria kompostowalności. Recykling organiczny oznacza obróbkę tlenową (kompostowanie) lub beztlenową (biometanizacja) biodegradowalnych części odpadów opakowaniowych, przeprowadzoną w kontrolowanych warunkach i przy wykorzystaniu mikroorganizmów, prowadzącą do wytworzenia stabilnych pozostałości organicznych lub metanu (deponowanie odpadów na składowisku nie jest traktowane jako forma recyklingu organicznego).
III. Recykling chemiczny (surowcowy) polega na częściowej degradacji tworzywa do związków niskocząsteczkowych lub całkowitej depolimeryzacji (do związków wyjściowych lub ich pochodnych).
Ekoprojektowanie – zasady zapewnienia przydatności do recyklingu
Wśród wielu działań podejmowanych w celu przejścia do modelu gospodarki o obiegu zamkniętym istotnym elementem jest idea ekoprojektowania. Ekoprojektowanie w odniesieniu do opakowań należy rozumieć jako projektowanie opakowań zgodnie z aspektami środowiskowymi przy zachowaniu wymagań związanych z funkcją i rolą opakowań w łańcuchach dostaw oraz przy uwzględnieniu potrzeb wszystkich ogniw uczestniczących w ich cyklu życia (producenci, użytkownicy, konsumenci, dystrybutorzy, zakłady odzysku itd.), a także wymiaru społecznego i ekonomicznego. Istotnym instrumentem wspomagającym ekoprojektowanie jest metoda oceny cyklu życia LCA (ang. Life Cycle Assessment), która właściwie użyta może ukazać pełny obraz wpływu opakowania na środowisko w całym jego cyklu życia, poczynając od pozyskiwania surowców potrzebnych do wytworzenia, a kończąc na fazie odpadów.
Ze względu na dużą grupę polimerów wykorzystywanych do wytwarzania opakowań, różne metody formowania opakowań oraz różne ich rodzaje (opakowania jednostkowe, zbiorcze i transportowe), ekoprojektowanie opakowań z tworzyw sztucznych obejmuje szeroki obszar zagadnień, wśród których jest bardzo istotna problematyka recyklingu, gdyż zamyka on obieg materiałów polimerowych. Podstawowe zasady, które należy uwzględnić w ekoprojektowaniu, to:
1. W uzasadnionych przypadkach ograniczanie rodzajów polimerów stosowanych do wytwarzania opakowania oraz dobór materiałów polimerowych, dla których dostępne są technologie recyklingu
Różnorodność tworzyw, tak pożądana przy formowaniu opakowań i zapewnieniu im dobrej charakterystyki użytkowej, w kontekście recyklingu może stanowić znaczące utrudnienie. Z tego względu w uzasadnionych przypadkach należy ograniczać rodzaje polimerów do tych, dla których w rejonach, gdzie kończy się życie funkcjonalne opakowania, zainstalowane są technologie recyklingu. Pod kątem recyklingu polimery preferowane w opakowaniach to przede wszystkim: PE-HD, PE-LD, PP, PET. Projektując opakowania, należy jednak wziąć pod uwagę bariery w recyklingu wynikające z pozostałości pakowanego produktu. Obecność takich pozostałości jak tłuszcze stałe i płynne może w znacznym stopniu utrudniać ponowne przetwórstwo.
2. Dobór elementów opakowania z uwzględnieniem rodzajów akceptowanych połączeń polimerów oraz form konstrukcyjnych, które nie stanowią barier w recyklingu
Dobierając elementy opakowania z różnych tworzyw, należy zastosować akceptowane połączenia polimerowe. Zestawienie akceptowanych i niewskazanych połączeń wg wytycznych Komitetu ds.
Recyklingu Opakowań z Tworzyw Sztucznych (Francja) zestawiono w tab. 1. Warto podkreślić, że im mniej w opakowaniu elementów dodatkowych oraz im łatwiej je usunąć, tym prościej przetworzyć odpady opakowaniowe na wartościowy surowiec wtórny. Najkorzystniejszym dla recyklingu wariantem jest wykonanie opakowania z wartościowego, w miarę możliwości jednorodnego polimeru i zastosowanie dodatkowych elementów oraz składników (takich jak etykiety, klej, zamknięcie), które nie utrudniają ponownego przetwórstwa.
Właściwy dobór materiałów polimerowych w opakowaniu jest również istotny ze względu na metody segregacji odpadów. Do segregacji różnych typów tworzyw powszechnie stosuje się tanią metodę flotacyjną „tonie/pływa”, która uwzględnia gęstość polimeru. Dlatego podczas doboru elementów opakowań z różnych tworzyw należy uwzględnić wymagania tej metody, aby w trakcie procesu mycia i segregacji flotacyjnej udało się oddzielić od siebie materiały polimerowe. Na rys. 1 pokazano zachowanie się różnych tworzyw w wodzie.
Przykłady opakowań mogących stwarzać problemy w recyklingu zestawiono na fot. 1-3.
Udział PVC jest barierą w recyklingu butelek wykonanych z PET, podczas suszenia płatków PET (rozdrobnione butelki) następuje bowiem degradacja tworzywa PVC, co uniemożliwia uzyskanie surowca z recyklingu dobrej jakości. Etykiety foliowe wykonane z PVC, zwłaszcza etykiety z folii termokurczliwej w formie rękawa ciasno opasujące pobocznicę butelki, nie powinny być stosowane do butelek z PET, gdyż:
– PVC zawiera chlor, który pod wpływem wysokiej temperatury może doprowadzić do degradacji poliestru;
– zbliżona gęstość (PVC 1,38 g/cm3, PET 1,38-1,41 g/cm3) uniemożliwia segregację flotacyjną;
– w temperaturze przetwarzania PET następuje degradacja PVC (różne temperatury przetwórstwa). PVC pod wpływem temperatury zmienia barwę – żółknie, potem staje się brązowy, a następnie czarny;
– oddzielenie PET od PVC może się odbywać za pomocą pola elektromagnetycznego, ale system takich separatorów przy dużym udziale PVC (etykiety) znacznie obniża wydajność procesu płatkowania i nie zapewnia wymaganej czystości PET;
– segregacja odpadów z PET przy zwiększonym udziale PVC znacznie podnosi koszty procesu recyklingu, powodując jego nieopłacalność.
Znaczny udział PVC w odpadach z PET może sprawić, że wartościowy surowiec będzie deponowany na składowisku odpadów, gdyż zakłady recyklingowe nie będą w stanie zapewnić wymaganej jakości surowca wtórnego (udział PVC poniżej 50 mg/kg, niektóre zakłady udział ten przewidują jedynie na poziomie 10-20 mg/kg) [3].
Puszka z PET z zamknięciem aluminiowym nie jest dostosowana do technologii recyklingu opakowań z PET (urządzenia do rozdrabniania tworzywa nie są dostosowane do rozdrabniania metalu). Podobnie jest w przypadku butelek z PET z zamknięciem kabłąkowym (fot. 3.).
3. Analiza możliwości stosowania alternatywnych rozwiązań w przypadku opakowań wielomateriałowych z udziałem tworzyw sztucznych
Dla wielu opakowań wielomateriałowych z udziałem tworzyw sztucznych recykling może być nieuzasadniony ekonomicznie i technicznie. Przykład stanowią opakowania typu blister składające się z kształtek uzyskanych przez termoformowanie sztywnych folii z tworzywa sztucznego oraz zadrukowanych podkładek tekturowych połączonych ze sobą poprzez zgrzewanie, w których włókna celulozowe zostały trwale wgrzane w tworzywo. Przykład takiego opakowania po próbie rozdzielenia materiałów składowych przedstawiono na fot. 4. Tworzywo z włóknami celulozowymi nie nadaje się do recyklingu. Z tego względu warto szukać alternatywy przez zastosowanie opakowania z udziałem tworzywa bez zastosowania tektury.
4. Stosowanie na opakowaniu znaków mogących ułatwić procesy związane z recyklingiem
Nanoszenie na opakowaniach symbolu materiału, z jakiego wykonane jest opakowanie (duża różnorodność surowców polimerowych) oraz innych znaków stosowanych w ramach systemu gospodarki odpadami ułatwia dalsze wykorzystanie tychże opakowań w procesach recyklingu. Przykład znaku identyfikującego polipropylen zamieszczono na fot. 5.
Zaleca się stosowanie na opakowaniach również znaków wskazujących na przydatność do recyklingu materiałowego lub organicznego w przypadku dokonania analizy potwierdzającej taką przydatność w oparciu o odpowiednie akty normatywne. Znaki takie mogą być użyteczne przy segregacji odpadów opakowaniowych przez mieszkańców i wskazują pojemnik, w którym należy umieścić opakowanie poużytkowe. Mogą być również pomocne w dalszych etapach przygotowania odpadów do recyklingu.
Krajowy znak przydatności do recyklingu materiałowego zamieszczono na rys. 2. Może być zastosowany po przeprowadzonej analizie zgodnie z kryteriami zawartymi w normie PN-EN 13429.
Międzynarodowy znak przydatności do recyklingu został określony w normie PN-EN ISO 14021: 2016 [5]. Jest on znany pod nazwą „Möbius loop” (rys. 3). Znak ten jest graficzną formą deklaracji producenta o spełnieniu wymagań w zakresie możliwości wykorzystania materiału do recyklingu.
Dla opakowań biodegradowalnych stosowane są znaki informujące, iż opakowanie spełnia wymagania przydatności do kompostowania (recykling organiczny), potwierdzone certyfikatem wydanym przez uprawnioną jednostkę certyfikującą. Przykłady takich znaków przedstawiono na rys. 4-5.
5. Uwzględnienie możliwości wykorzystania materiałów uzyskanych z recyklingu do produkcji nowych wyrobów
Surowiec z recyklingu może być wykorzystany do wytwarzania nowych opakowań. Przykładem takiego opakowania może być np. butelka PET EcoGreen do napoju 7Up wykonana w 100% z recyklingu (PepsiCo).
Podsumowanie
W ramach modelu gospodarki opakowaniami w obiegu zamkniętym systemy recyklingu odgrywają bardzo istotną rolę, a dla wielu materiałów polimerowych recykling materiałowy jest podstawową metodą odzysku.
Pośród zagadnień dotyczących recyklingu materiałowego oraz organicznego w ujęciu ekoprojektowania należy zwrócić uwagę na pozytywną rolę opakowań w zakresie ograniczania strat towarowych, co ma swój wymiar ilościowy i wartościowy.
W ekoprojektowaniu opakowań pod kątem modelu gospodarki opakowaniowej o obiegu zamkniętym należy uwzględnić aspekty systemów recyklingu.
Literatura
[1] Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (t. j. Dz. U. z 2019 r. poz. 701 ze zm.)
[2] Designing recyclable plastic bottles. Comité Technique de Recyclage des Emballages Plastiques, 2004
[3] Żakowska H.: Systemy recyklingu odpadów opakowaniowych w aspekcie wymagań ochrony środowiska, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań 2008
[4] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 3 września 2014 r. w sprawie wzorów oznakowania opakowań (Dz. U. 2014, poz. 1298)
[5] Norma PN-EN ISO 14021: 2016-06 Etykiety i deklaracje środowiskowe – Własne stwierdzenia środowiskowe (Etykietowanie środowiskowe II typu)
Joanna Karwowska, Hanna Żakowska
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
