Latvijā ir izstrādāts dabai draudzīgs, mitrumizturīgs, antibakteriāls, kompostējams papīra iepakojamais materiāls pārtikas produktiem

Eiropas Savienības (ES) tautsaimniecībā ik gadus izlieto 16 tonnas materiālu uz vienu iedzīvotāju, tostarp 6 tonnas no izmantotā materiāla nonāk atkritumos. Kopumā katru gadu ES tiek radīti 2,5 miljardi tonnu atkritumu – Latvijā viens iedzīvotājs katru gadu rada 333 kg sadzīves atkritumu (Eurostat dati). Ekonomiskās sadarbības un attīstības organizācijas aprēķini rāda, ka ekonomiskās aktivitātes pieauguma dēļ, laika posmā no 1995. gada līdz 2020. gadam, radīto atkritumu apjoms pieaugs par 45%. Esošajai situācijai risinājumus meklēt rosina ES direktīva 94/62/EK par iepakojumu un izlietoto iepakojumu, kas paredz pasākumus, kuru mērķis ir novērst izlietotā iepakojuma rašanos, nodrošināt atkārtotu lietošanu, pārstrādi un citas izlietotā iepakojumu reģenerācijas formas, tādejādi, samazinot šādu atkritumu galīgo apglabāšanu.

Pēc Eiropas Presēto šķiedru asociācijas (European Moulded Fibre Association) veiktajiem aptaujas datiem (Vācija, Francija, Polija) vairāk kā 60% aptaujāto respondentu uzskata, ka iegādājoties produktu, viņiem svarīgi (30%) vai pat ļoti svarīgi (33%), lai iepakojamais materiāls ir dabai draudzīgs. Kā svarīgākās iepakojuma materiāla īpašības nosaucot, biosadalīšanos vai pārstrādes iespējas, mehānisko izturību, lai iepakojums nodrošinātu produkta aizsardzību uzglabāšanas un transportēšanas laikā, kā arī materiāla spēju produktu ilgāk saglabāt svaigu. Tostarp 55% no respondentiem atzina, ka būtu gatavi maksāt nedaudz vairāk par ekoloģisku, 100% no dabas resursiem iegūtu iepakojamo materiālu, ja tas nodrošinātu tādas pašas vai augstākas īpašības, kā analogs materiāls, kas neatbilst „zaļā iepakojuma” prasībām.

Par projektu

Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts ERAF projekta „Dabai draudzīga presētā papīra iepakojuma materiāla, kas paredzēts saskarei ar pārtiku, izstrāde ar piedevām no atjaunojamiem dabas resursiem” (Līg. Nr. 2DP/2.1.1.1.0/14/APIA/VIAA/042) ietvaros ir izstrādājis presētās papīrmasas iepakojuma materiālu, kas ir izmantojams pārtikas produktu fasēšanai, transportēšanai un uzglabāšanai (piem. olu kastītes, augļu un ogu iepakojamais materiāls).

Projektā izstrādāts 100% dabā sadalošs, kompostējams, mitrumizturīgs, antibakteriāla pārtikas iepakojums, kas paredzēts saskarei ar pārtiku. Iepakojums iegūts no reciklētiem un reciklējamiem papīra materiāliem, aizstājot fosilos papīra īpašību uzlabojošās piedevas ar dabas polimēru.

Dabas polimēra izmantošana, kā piedeva un līmviela presētā papīra iepakojama materiāla ražošanā, atrisina vairākas problēmas:
1) uzlabo materiāla mitrumizturības un fizikāli mehāniskās īpašības, kas nodrošina drošu pārtikas produktu transportēšanu un uzglabāšanu;
2) piešķir iepakojumam antibakteriālas un antimikrobioloģiskās īpašības, lai pārtikas produkti saglabātos svaigi ilgāku laiku;
3) samazina notekūdeņu piesārņojumu iepakojuma ražošanas laikā, jo piedeva darbojas kā koagulants;
4) var veikt apdruku tieši uz iepakojamā materiāla;
5) nav nepieciešams veidot vairāku materiālu slāņu iepakojumu, kas apgrūtina otrreizējo pārstrādi;
6) iepakojamais materiāls ir kompostējams kopā ar pārtikas atkritumiem.

Jaunā materiāla īpašības

1) mehāniskā izturība;
Iegūtie rezultāti liecina, ka dabas polimēra pievienošana reciklētajām šķiedrām uzlabo to atlējumu fizikāli mehāniskās īpašības. Stiepes indekss uzlabojas gan sausā (1. attēls), gan mitrā (2. attēls) stāvoklī testētiem atlējumiem. Īpašības uzlabojas līdz noteiktai dabas piedevas koncentrācijai šķiedrās.

1. attēls. Dabas piedevas ietekme uz papīra stiepes izturību mitrā stāvoklī

Reciklēto šķiedru gadījumā lūzuma punkts ir aptuveni 2,5-3% dabas polimēra koncentrācija. Pēc šīs koncentrācijas sasniegšanas, mehāniskās īpašības vairāk neuzlabojas. Pievienojot dabas polimēra reciklētajām šķiedrām, stiepes indekss sausā veidā uzlabojas par 31%, bet mitrā stāvoklī par 364% jeb 3 reizes, salīdzinot ar kontroles paraugu bez piedevas.

2. attēls. Dabas piedevas ietekme uz papīra stiepes izturību sausā stāvoklī

2) ūdens uzsūkšana un atgrūšana;

Pētījuma rezultāti uzrāda, ka dabas polimēru var izmantot kā mitruma aģentu reciklēto papīra šķiedru materiālos. Palielinoties dabas polimēru koncentrācijai atlējumos, ūdens uzsūcamība samazinās. Straujš uzsūcamības samazinājums vērojams diapazonā 0 – 1% hitozāna piedevas. Dabas polimēra koncentrācijas tālāka palielināšana sorbcijas rezultātus uzlabo tikai nedaudz. Saskaņā ar literatūras datiem un arī mūsu novērojumiem, zemāko ūdens uzsūcamību uzrāda atlējumi, kuru sastāvā ir 2.5 – 3% dabas polimēra.

3. attēls. Ūdens sorbcija uz papīra virsmas COBB tests

4. attēls. Papīra iepakojuma ūdens atgrūšanas vizuāls novērojums

Papīra virsmas ūdens atgrūšanu var vērtēt arī vizuāli (4.attēls). Novērojot ūdens sorbciju / atgrūšanu uz papīra iepakojuma virsmas, redzams, ka papīrs nesamirkst līdz pat 5 minūtēm.

3) antibakterialitāte;

Antimikrobiālā aktivitāte tika atklāta testā, kas veikts saskaņā ar standartu EN ISO 20645:2004 – Straphyloccus aurus un Escherichia coli gadījumos (5.attēls).

5. attēls. Antimikrobiālā aktivitāte

4) biosadalīšanās;

Kā redzams 6.1., 6.2., 6.3., 6.4. attēlos, materiāla vizuāla destrukcija ir novērojama pēc 10 dienām un 15 dienām. Savukārt 6.5.attēlā jau redzams, ka parauga destrukcija notikusi tik lielā apmērā, ka gravimetriska analīze vairs nav precīza, jo pieļaujams, ka nav iespējams augsnē atrast visus nesadalījušos paraugus. 6.6. attēlā redzams, ka pēc 25 dienām ir novērojamas stabilas sairšanas pazīmes, bet pēc 30-40 dienām paraugi bija sairuši tik tālu, ka vairs nebija izdalāmi no augsnes.

6.attēls. Papīra paraugu ar dabas polimēru piedevu vizuāls novērtējums.
(6.1. att – 0 dienas, 6.2. att. – 5. dienas, 6.3 att. – 10 dienas, 6.4. att. – 15 dienas, 6.5. att. – 20 dienas, 6.6. att. – 25 dienas)

Pēc 1. tabulā apkopotajiem rezultātiem, var redzēt, ka pēc 5 dienām paraugi ir sadalījušies par 10-20% – vidēji ap 15%. Pēc 10 dienām augsnē papīra paraugs ar dabas piedevām sadalījies par 22-30%, pēc 15 dienām – 37-42%. Pēc 20 dienām paraugs augsnē ir sadalījies vairāk, kā par 50%, kas ir novērojams vizuāli, taču gravimetriski vairs nav precīzi konstatējams, jo nav iespējams no augsnes precīzi izdalīt visus nesadalījušos sīkās parauga daļiņas. Pēc 40 dienām paraugu var uzskatīt par pilnībā sadalījušos. Būtiskas atšķirības starp paraugiem ar dažādu hitozāna saturu netika konstatētas.

1. tabula. Paraugu biosadalīšanās rezultāti procentos atkarībā no piedevas veida un koncentrācijas.

Secinājumi

Projekta ietvaros ir izstrādāts dabai draudzīgs, mitrumizturīgs, antibakteriāls, kompostējams papīra iepakojamais materiāls, kas paredzēts saskarei ar pārtiku, ar piedevām kas iegūtas no atjaunojamiem resursiem.

Papildus informācija par projektu: http://www.kki.lv/new/projekts/dabai-draudziga-preseta-papira-iepakojuma-materiala-kas-paredzets-saskarei-ar-partiku-0

Latvijas Valsts Koksnes ķīmijas institūts
Dzērbenes iela 27, Rīga, LV-1006
www.kki.lv

Kontaktpersonas:

Laura Vīķele
e-pasts: laura.vikele@gmail.com
tālr.: + 371 22 440 088

Uldis Grīnfelds,
e-pasts: uldisg@edi.lv,
tālr.: + 371 26134140

Inese Šāble,
e-pasts: inese.sable@inbox.lv,
tālr.: 29141882

Projekts realizēts ar Eiropas Rekonstrukcijas un attīstības fonda finansiālu atbalstu.