Videi draudzīgi, bioloģiski noārdāmi un pārstrādājami pārtikas iepakojuma materiāli šobrīd ir viena no pasaules galvenajām prioritātēm. Saskaņā ar Eurostat datiem, 2022. gadā plastmasas iepakojuma atkritumi Eiropas Savienībā sasniedza 16,1 miljonu tonnu, padarot plastmasu par otro nozīmīgāko iepakojuma materiālu pēc papīra un kartona. Šis apjoms veido aptuveni 19% no kopējā iepakojuma atkritumu daudzuma, kas bija 83,4 miljoni tonnu. Globālā mērogā iepakojums ir galvenais plastmasas atkritumu avots, veidojot aptuveni 40% no pasaules plastmasas atkritumiem.
Jaunā ES Iepakojuma un iepakojuma atkritumu regula (PPWR) paredz, ka no 2030. gada iepakojumam būs jāatbilst pārstrādājamības klasēm A, B vai C, kur:
- A klase: ≥95% pārstrādājams
- B klase: ≥80% pārstrādājams
- C klase: ≥70% pārstrādājams
Turklāt C klases iepakojums tiks pakāpeniski izņemts no tirgus līdz 2038. gadam.
Atbildot laikmeta izaicinājumiem un prasībām, Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts izstrādā inovatīvu kompozītmateriālu pārtikas iepakojumam, kurā apvienots otrreiz pārstrādāts polimērs, kviešu salmi un biorafinēšanas produkti – funkcionalizēts lignīns un suberīnskābes, kas iegūtas no bērza koksnes atkritumiem. Šie atlikumi kalpo par izejvielu, lai uzlabotu izstrādātā materiāla pārstrādājamību un īpašības.
Topošais iepakojums būs piemērots beramo pārtikas produktu uzglabāšanai un iepakošanai, vienlaikus nodrošinot mehānisko stiprību, hidrofobitāti un pretmikrobu aktivitāti. Pateicoties augstajam kviešu salmu pildījuma īpatsvaram un bioloģiskas izcelsmes piedevām, šis materiāls būs bioloģiski noārdāms, tādējādi ievērojami samazinās videi kaitīgo plastmasas komponentu ietekmi.
Jaunā iepakojuma pamatā ir hibrīda polimēru matrica, kas apvieno pārstrādātu polipropilēnu ar bioloģiski noārdāmo polipienskābi (PLA). Šī matrica tiek pildīta ar modificētiem kviešu salmiem — šķietami vienkāršu lauksaimniecības atlieku, kas, rūpīgi apstrādāta, kļūst par vērtīgu izejvielu. Papildus tiek izmantotas arī bioloģiski aktīvas piedevas no koksnes biorafinēšanas blakusproduktiem — natronlignīna un suberīnskābes. Pētnieki izstrādā bezatkritumu lignīna pārstrādes metodes un optimizē suberīnskābju ekstrakciju, lai tās izmantotu kā dabiskus plastifikatorus un pārstrādes uzlabotājus (1.attēls).
Šis projekts atbild uz vienu no Eiropas Savienības izvirzītajām stratēģiskajām prioritātēm — attīstīt iepakojuma risinājumus, kas balstās bioloģiski noārdāmās un pārstrādātās sastāvdaļās. Tā ir daļa no plašākas misijas: pārveidot iepakojuma nozari, samazinot tās ietekmi uz vidi un vienlaikus pievienojot vērtību vietējiem biomateriāliem.
Projekta vadītāja Dr.habil.chem. Galija Šuļga uzsver: "Projekta pētījumus uzsākām 2024. gada 2. janvārī. Pētījuma sākums bija saistīts ar lignīna ieguvi no sākotnējām un ar sārmu apstrādātajām bērza skaidām, izmantojot sodas delignifikācijas procesu. Iegūtie sodas lignīna paraugi tika raksturoti pēc elementu un funkcionālā sastāva, izmantojot analītiskās (saskaņā ar TAPPI protokoliem) un instrumentālās metodes (FTIR, UV, Py-GC/MS, dinamiskā gaismas izkliede), un salīdzināti. Zāģu skaidu pirmapstrāde ar sārmu samazināja skābo grupu un metoksilgrupu saturu lignīnā, salīdzinot ar sākotnējo zāģu skaidu lignīna ķīmisko sastāvu, bet apstrādāto zāģu skaidu gadījumā palielināja sodas lignīna un pulpa ražu. Neatkarīgi no pH, lignīna koloīdo daļiņu izmēri no hidrolizētajām skaidām bija lielāki nekā sākotnējo atlikumu daļiņu izmēri, kas tika saistīts ar soda lignīna molekulu ciešāk saistīto struktūru."
"Izmantojot dažādus ekstrakcijas līdzekļus, laboratorijas apstākļos tika veikta suberīnskābju ekstrakcija no bērza tāss. Tika noteikti suberīnskābju ekstrakcijas procedūras optimālie depolimerizācijas parametri. Iegūtie suberīnskābju paraugi tika raksturoti pēc elementu un funkcionālā sastāva, šķidruma hromatogrāfijas un DTG. Šajā posmā tiek iegūtas biopiedevas, kuras sastāv no sodas lignīna un hītozana, ar to kovalorizāciju ar mehānoķīmisko metodi planetāra lodīšu dzirnavās, mainot komponentu masas attiecību, radikāļu iniciatoru devu un pH. Vienlaikus tiek pētīti komponentu kovalorizācijas tehnoloģiskie parametri planetāra lodīšu dzirnavās, piemēram, ātrums un ilgums. Pētījuma rezultāti ir iekļauti zinātniskās asistentes, LU Medicīnas un Dzīvības Zinātņu fakultātes maģistrantes Valērijas Kudrjavcevas maģistra darbā. Darbs tiks aizstāvēts LU šī gada jūnija pirmajā dekādē, " turpina projekta vadītāja.
Bioloģiski noārdāmā iepakojuma tirgus izaugsmes prognozes:
- Tirgus apjoms: 2022. gadā globālais bioloģiski noārdāmo iepakojuma materiālu tirgus tika novērtēts aptuveni 88 miljardu dolāru apmērā. Prognozēts, ka līdz 2032. gadam tas sasniegs 169 miljardus dolāru (pieaugums 6,8% gadā). (Avots: Custom Market Insights, 2023)
- Reģionālā izaugsme: Āzijas un Klusā okeāna reģions tiek uzskatīts par straujāk augošo tirgu, savukārt Eiropa saglabā lielāko tirgus daļu, pateicoties stingriem vides aizsardzības noteikumiem un augstai patērētāju informētībai par ilgtspējīgiem risinājumiem. (Avots: EIN Presswire, 2023).
Projekta tips: LZP FLPP
Projekta numurs: lzp-2023/1-0605
