Упаковочные материалы и их влияние на окружающую среду

Природные ресурсы используются по-разному, но в конечном итоге все возвращается в окружающую среду в виде отходов. Хотя иногда отходы утилизировали путем извлечения полезных веществ, повторного использования и рециркуляции, чаще всего отходы направляли в воду, на свалки и сжигали. В настоящее время мы гораздо больше знаем о последствиях использования ресурсов и воздействии на окружающую среду различных способов удаления отходов.

К основным сферам возникновения отходов относят:

- сельское хозяйство и садоводство;

- горнодобывающая промышленность;

- строительство и снос зданий;

- очистка сточных вод и водоемов;

- производство и торговля, то есть промышленные предприятия и офисы;

- сфера обслуживания, например, оптовая и розничная торговля, больницы,

- транспорт, образование и т.д.;

- бытовые отходы.

Общая масса всех отходов Великобритании составляет более 400 млн.

т/год. Использованная упаковка составляет около 8,5 млн. т/год (около 2%), из которых 3,4 млн. т/год - это бумага.

Аналогичные соотношения наблюдаются и в других развитых странах, однако бытует представление, что отходы - это в основном использованная упаковка. Хотя она и не составляет существенной части отходов в целом, она очень заметна там, где люди живут и работают. Многие аспекты образа жизни, известного как "используй и выброси", вполне приемлемы, но общество очень обеспокоено объемом накапливающейся использованной упаковки.

Наряду с отходами домашнего хозяйства использованная упаковка образуется в сферах оптовой и розничной торговли, производства и обслуживания, в путешествиях, на досуге, в образовании, здравоохранении - в общем, при любой деятельности. Это создает одну из проблем управления отходами, связанную с упаковкой, - отходы упаковки возникают в сравнительно небольших количествах в большом количестве мест.

Производство некоторых пластмасс и их влияние на окружающую среду

Для понимания экологических проблем, сопряженных с промышленным производством пластмасс, необходимо учитывать общие особенности любого химического процесса. Продукты обычно получают в жидкой среде при нагревании или охлаждении реакционного сосуда. Обычно полимерный продукт не является единственным в данной реакции, образуются также и другие вещества. Это означает, что после разделения продукт должен быть очищен, а нежелательные вещества должны остаться в реакционной среде. Количества взвешенных частиц на столько велики в стоках из реакторов, что их нельзя без специальной обработки направлять в моря, озера или реки. Главной проблемой является присутствие в них небольших количеств некоторых токсичных загрязнителей, таких как катализаторы, растворители, мономеры, зловонные вещества (содержащие серу или азот), которые трудно удалить из промстоков.

Другая проблема заключается в регулировании рН (нейтрализации) одной среды: поскольку органические молекулы реагируют медленно, может случиться, что новые связи образуются уже после того, как будет проведена обработка сточных вод, так что традиционные автоматизированные системы могут и не гарантировать требуемой степени чистоты отработанных вод. Таким образом, в производстве пластмасс основной проблемой является очистка водных промстоков.

Пластмассы, используемого в их производстве….. полусинтетические смолы

Полусинтетическими являются смолы, в которых природные высокомолекулярные соединения химически «модифицированы» (т.е. не разложены на более мелкие молекулы). В качестве примера можно привести природный продукт как целлюлоза, используемая для производства упаковочных пленок из целлофана, ацетата целлюлозы, этилцеллюлозы и нитрата целлюлозы. Регенерируемая целлюлозная пленка получается путем растворения очищенных волокон целлюлозы в щелочном растворе гидроксида натрия и сероуглерода, в котором образуется натриевая соль ксантата целлюлозы. Это производное целлюлозы представляет собой сиропообразный раствор ярко-красного цвета (обусловленного связью с серой). При продавливании его через длинную щель в баню с разбавленной серной кислотой регенерируется целлюлоза в виде чистой прозрачной пленки. Для целей упаковки ее необходимо обработать пластификаторами, такими как глицерин или этиленгликоль. Пластифицированную пленку нельзя запечатывать путем нагревания, и она все еще весьма проницаемая для паров воды. Поэтому ее покрывают с одной или с обеих сторон тонкой пленкой нитроцеллюлозы и воска или только синтетического пластика, например, поливинилденхлорида. Таким образом, имеются различные целлюлозные пленки, различающиеся толщиной и покрытием. Схема реакции и коммерческие коды целлюлозных пленок приведены ниже:

Из-за наличия серосодержащих соединений, обычно зловонных и токсичных, которые попадают в атмосферу и жидкие сбросы в процессе регенерации, предприятия, производящие целлюлозные пленки, вынуждены принимать меры для ограничения попадания этих вредных веществ в окружающую среду (CS2 и производные).

Целлюлозные пленки в прошлом чаще всего использовались для упаковки хлеба, пирожных, имбирных пряников, ирисок, шоколодных конфет, печенья, хрустящего картофеля и т.д. Хорошие результаты были получены при использовании влагостойкой целлюлозной пленки для заворачивания фармацевтических и текстильных товаров, нуждающихся в защите от влаги.

Ацетатная пленка почти нерастворима в воде, но проявляет высокую проницаемость по отношению к кислороду и диоксиду углерода, а также водяному пару, поэтому она подходит для упаковки таких товаров, как фрукты, овощи и цветы, которые «дышат». Полностью синтетические пластмассы

Полностью синтетические пластмассы синтезируют из веществ (этилена, пропилена, бензола, толуола и др.), получаемых при крекинге нефти, а также из вторичных продуктов, таких как стирол, винилхлорид, этиленгликоль и фталевая кислота.

Нефтехимическая промышленность занимается переработкой (крекингом) сырой нефти с целью производства разнообразного углеводородного горючего и смазочных масел. Как нефтеперегонка, так и переработка нефти сопряжены с серьезными проблемами обращения с отходами.. Главной заботой являются загрязнения водных сбросов; газообразные вещества обычно горючие и могут быть сожжены перед выбросом в атмосферу. Водопотребление и объем промстоков в настоящее время сократились в нефтехимической промышленности, что привело к повышению концентраций нежелательных компонентов, и это необходимо учитывать при разработке технологии очистки промстоков. Хотя сегодня образуется только от 1 до 3 м3 водных стоков на тонну этилена, потенциал загрязнения окружающей среды остается существенным из-за большого объема производства (более 1000 тонн/сут).

31. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЗНАК СООТВЕТСТВИЯ

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Требования к выбранному экологическому знаку определены в государственном стандарте Республики Беларусь:

СТБ 1458-2004 «Экологический знак соответствия Республики

Беларусь. Форма, размеры, и технические требования»

Данный стандарт устанавливает форму, размеры и технические требования к экологическому знаку соответствия, применяемому в экологической маркировке в Республике Беларусь.

Экологический знак соответствия предназначается для информирования заинтересованных сторон о подтверждении соответствия продукции, системы управления окружающей средой, услуг в области охраны окружающей среды требованиям ТНПА в рамках Национальной системы подтверждения соответствия Республики Беларусь. Экологическим знаком соответствия имеют право в установленном порядке маркировать продукцию, эксплуатационную товаросопроводительную документацию, рекламные материалы заявители, подтвердившие соответствие:

– продукции требованиям ТНПА, устанавливающим экологические

критерии к данному виду продукции;

– системы управления окружающей средой требованиям

СТБ ИСО 14001;

– услуг в области охраны окружающей среды требованиям СТБ 1803.

При невозможности нанесения экологического знака соответствия непосредственно на продукцию, его можно наносить на наименьшую потребительскую упаковку (тару) или этикетку (ярлык). Допускается нанесение экологического знака соответствия на групповую упаковку, в том числе в черно-белом цвете. Знак, используемый для свидетельства экологической сертификации системы управления окружающей средой, наносится на групповую потребительскую тару, может использоваться при оформлении товаросопроводительной документации, рекламных материалов и фирменных бланков. Изображение экологического знака соответствия может быть выполнено любым технологическим способом, обеспечивающим четкое и ясное изображение знака в течение всего срока службы продукции. В настоящее время применение экологического знак соответствия, разработанного с цель внедрения экологической маркировки продукции в соответствии с международными стандартами серии ИСО 14020, на практике является весьма актуальным в Республике Беларусь.

32. Разлагающиеся пластмассы В то время как отходы бумажной упаковки разлагаются под действием воды и других природных факторов и с помощью биодеструкции могут быть элиминированы в довольно короткий срок, пластмассы не подвержены таким процессам, так как большинство пластиков обладают водоотталкивающими свойствами, что затрудняет возможные энзимные реакции. Более того, те энзимные биопроцессы, которые способны расщепить высокомолекулярные продукты, такие как белки, крахмал и целлюлоза, всегда начинаются на концах молекул; вероятность того, что в пластмассовом изделии концы молекул находятся как раз на поверхности, очень мала; к тому же, строение молекул большинства пластмасс не позволяет рассчитывать на желаемое расщепление.

молекулы органических веществ могут разлагаться под действием солнечного света (УФ), кислорода и воды; однако этот процесс в случае пластиков также существенно заторможен благодаря присутствию антиоксидантов. Полиэтиленовая бутылка, оставленная на пляже, становится рыхлой только через 2 или 3 года и только после этого становится возможным разложение. Захоронение или выбрасывание на свалку пластиков уменьшает воздействие света и кислорода, и в результате они сохраняются еще дольше (10 или более лет). Однако уже существуют удачные попытки сократить «время жизни» пластиков. Можно внедрить в полимерную цепь участки, очень чувствительные к действию солнечного света (или УФ-облучения при переработке) и атмосферному воздействию, — по этим местам молекулы будут атакованы, распадутся на более мелкие фрагменты, лучше растворимые в воде и подверженные поэтому биодеструкции. Кроме того, могут быть подобраны светочувствительные антиоксиданты, которые утрачивают быстрее свои защитные свойства, тем самым способствуя ускорению реакций [173, 174].

В последнем десятилетии обнадеживающие результаты по повышению способности пластмасс к биодеструкции были достигнуты путем введения добавок биоразлагающихся продуктов, таких как крахмал или химически модифицированный крахмал, в полимерную матрицу. Однако крахмал, будучи «упакован» в синтетический материал, такой как полиэтилен, не будет подвергаться биоразложению, если не будет обеспечен доступ к нему путем разрушения окружающего полимера. Таким образом, действие света, вызывающее процессы фотодеструкции и окисления является необходимым для этого типа пластмасс.

Ряд действительно биоразлагаемых пластмасс был произведен ICI и поступил на рынок в 1990 году под торговой маркой «BIOPOL». В основном, этот полимер получают поликонденсацией оксимасляной и различных количеств оксивалерьяновой кислот. Из оксикислот получают гомополимер (полиоксибутират) или сополимер.

Как и в случаях естественных высокомолекулярных продуктов, таких как целлюлоза, крахмал, белки, PIOPOL при захоронении биоразлагается с помощью бактерий, присутствующих в почве, и не нуждается в предварительном воздействии света.

Производство «так называемых» и «реальных» биоразлагаемых пластмасс не следует рассматривать как попытку смириться (или даже стимулировать) «замусоривание», но как метод решения проблем, связанных с переработкой пластмасс в сельскохозяйственном секторе, где используется большое количество пленок для укрытия овощей и фруктов с целью повышения урожая.

33. Стерилизация упаковочных материалов. При необходимости стеклянные и металлические упаковки можно стерилизовать после заполнения и закрывания, что также служит тестом на правильное запечатывание упаковок. Что касается пластиков, то предпочтительнее предварительная стерилизация. Рассмотрим некоторые технические подробности, для того чтобы получить представление о возможных вторичных эффектах.

Стерилизация пустых пластиковых упаковок, или вообще пластмасс, горячим воздухом, паром, γ-излучением является эффективной, но может изменить цвет и прочность материалов.

В случае стерилизации сухим горячим воздухом наилучшее уничтожение микробов достигается при следующих условиях: 160 мин при 160°С или 60 мин при 170°С или 30 мин при 180°С. Эти периоды являются длительными потому, что теплоперенос в горячем воздухе медленный. Немногие пластмассы, такие как нейлон 6 или тефлон, выдержат такую высокую температуру, а эти пластики не используются в упаковочном секторе; большинство других деформируются или плавятся.

Стерилизация паром требует 20 мин при 120°С. В данном случае также полистирол и используемые полиэфиры коробятся; полипропилен становится молочно-белым и т.д. Такие изменения цвета указывают на структурную модификацию. Для стерилизации γ-лучами рекомендуемая доза составляет 25-10⁵ рад; при этом обычно происходит изменение цвета. изменяется предел прочности на разрыв в зависимости от дозы облучения. облучение на более низких уровнях вызывает большее изменение прочности: это происходит потому, что кислород из воздуха имеет достаточно времени при облучении для диффузии внутрь пластика и его окисления. В случае поливинилхлорида быстро образуется НСl, вызывая некоторые вторичные реакции; более того, поливинилхлорид склонен очень легко изменять окраску.

Стерилизация β-лучами (электронами) приносит меньше вреда пластиковым упаковкам, но глубина их проникновения в пищу меньше. УФ-облучение также можно использовать, так как оно убивает микробы благодаря образованию озона из кислорода воздуха. На практике, однако, имеющиеся источники излучения, по-видимому, обладают «микробоубойной» мощностью, не достаточной, чтобы их можно было применить при высоких скоростях упаковки. Химические вещества в виде газов, (например, окись этилена) или в растворе (например, 30% раствор перекиси водорода в воде) вполне подходят.

Важной особенностью стерилизации окисью этилена является ее токcичность и воспламеняемость: при работе с ней должны применяться cпециальные меры безопасности; более того, все остатки газа должны быть тщательно удалены. Содержание окиси этилена в полимере поcле стерилизации изменяется от 100 ррm в поликарбонатах до 50 000 ррm даже более в пластифицированном поливинилхлориде. Газ также может вызвать образование токсичных веществ.

Окислительное действие перекиси водорода в меньшей степени ухудшает свойства пластмасс, потому что обработка краткая и затрагивает только поверхность.

Таким образом, можно сделать заключение, что несколько стерилизаций (в случае возможного повторного использования материалов) или использование комбинации методов стерилизации сопряжены, в случае пластмасс, с многими непредсказуемыми вторичными эффектами, в основном, разрушительного или токсичного свойства.

Классификация упаковок

В зависимости от способа миграции, упаковочные материалы подразделяют на три класса:

Класс 1 Упаковка, не проявляющая феномена миграции. Эта идеальная ситуация возможна для различных типов упаковки при условии, что температура и природа упакованного продукта должным образом согласованы Идеальные условия нулевой миграции могут реализоваться для твердых (сухих) продуктов (мука, сахар, кофе, соль, сушеные фрукты и овощи и т.д.), находящихся в контакте с инертными материалами (стекло, жесть бумага) в безводной атмосфере. Некоторые пластики, такие как нейлон и, до известной степени, полиэтилен и полиэфиры, эпокси-смолы (для покрытия банок) и пленки целлюлозы, можно включить в этот класс при их использовании для упаковки твердых сухих продуктов, не содержащих масел. Идеальные сочетания, исключающие миграцию, имеют большее отношение к теории, чем практике: например, сахарный песок нельзя упаковать в стеклянную тару из-за ее хрупкости и веса; что касается возможностей обмена, для этой цели одинаково подходят бумага и картон, если атмосфера сухая. Бумаги и картоны, необработанные или улучшенного качества, не годятся для упаковки жидкостей или водосодержащих продуктов. Аналогичным образом, незащищенные металлические банки нельзя использовать для кислотных жидкостей (овощных или фруктовых соков) из-за способности металлов и их оксидов (поверхностные слои на основе из алюминия) реагировать с кислотами. Для упаковки жидких продуктов (за исключением щелочных реагентов) идеальным материалом с нулевой миграцией представляется стекло. В случае сильно кислых растворов ионы некоторых металлов, таких как кальций и натрий, могут замещаться ионами водорода; что касается кислых пищевых продуктов (рН < 4,5), этот обмен почти не имеет места и, более того, он безвреден, так как ионы указанных металлов присутствуют в большинстве продуктов питания (см. таблицу 2.3).

Пластмассовые пленки можно так же считать «идеальным» упаковочным материалом для замороженных продуктов, если замораживание проводится быстро, и упаковка удаляется сразу после размораживания.

Класс 2 У паковка, порождающая «независимую» миграцию, т.е. не вызываемую упакованным продуктом. Большинство термопластичных полимеров, используемых для упаковки, относятся к этому классу. Мигрантами являются летучие компоненты, чаще всего это мономеры, — либо привнесенные из реакционной смеси в процессе получения полимера, либо образовавшиеся при термическом распаде в процессе формования [58, 60-63].

Миграция этих компонентов осуществляется путем диффузии. Молекулы мигрантов диффундируют к поверхности пластика и испаряются в воздух. В силу их возможной токсичности (например, винилхлорид, стирол) или возможных изменений органолептических свойств упакованных продуктов эти миграции должны быть ограничены

Класс 3 Упаковка, в которой происходит «зависимая» миграция, индуцированная содержимым упаковки. Такие явления обмена имеют место в случае большинства упакованных товаров: как уже было показано при описании материалов класса 1, «зависимая» миграция определяется контактом с жидкой средой и, в меньшей степени, температурой. Феномен зависит от физико-химических свойств обоих контактирующих элементов — от типа упаковки и природы упакованного продукта.

В щелочной или кислой среде стекло может обменивать ионы натрия или кальция; в случае изделий из стекла, содержащего свинец (хрусталь или некоторые виды цветной глазури на керамике), ионы свинца или кадмия могут обмениваться с ионами кислорода из водной среды. Для стеклянных изделий допустимые значения миграции свинца и кадмия составляют 1 мг/дм² (5 ррm) и 0,1 мг/дм² (0,5 ррm), соответственно. Для керамической упаковки разрешены следующие значения миграции: свинец — 2,5±0,25 мг/л (т.е. примерно 2,5/6 = 0,4 мг/дм²); кадмий — 0,25±0,025 мг/л (т.е. 0,04 мг/дм²). При контакте с водой (рН = 7) и маслами стекло ведет себя как нейтральный материал (миграция = 0). Жесть и алюминий при контакте с кислотными или щелочными водными средами подвергаются коррозии, в результате которой ионы металла переходят в раствор. Кроме того, в зависимости от металла пищевые продукты могут стать токсичными при отбеливании (например, овощных соков [122]) и вызываемыми ими изменениями органолептических свойств. Данные по предельной миграции и требования, предъявляемые к чистоте жести, используемой для изготовления банок, приведены в таблице

35. Экологическое маркирование упаковки и её цели. «Экологическая маркировка – комплекс сведений экологического характера о продукции, процессе или услуге, входящий в состав их маркировки и (или) сопроводительной документации»1.

Экологическая маркировка служит инструментом информирования об экологических особенностях продукции и процессов ее разработки, производства и использования. Экомаркировка — это именно знак экологичности, а не знак качества или безопасности, хотя эти аспекты также принимаются во внимание.

Экологическая маркировка служит для правительств основанием к поощрению удачного экологического опыта, а для бизнеса – средством продвижения экологичных товаров на рынок. Многие страны имеют собственные системы экологической маркировки, но при всем их многообразии основные цели экологической маркировки следующие:

• защита окружающей среды. Посредством использования государственных и (или) неправительственных программ экологической маркировки органы власти могут оказывать влияние на предпочтения потребителей и поощрять производство и потребление экологичных товаров и услуг. В этой связи экологически ориентированные услуги выступают рыночным средством заявления об экологических преимуществах;

• поощрение экологичных инноваций и лидерства в этой области. Программы экологической маркировки через распространение экологических знаков предлагают рынку стимулировать экологические инициативы и развитие бизнеса в этой области. Через продвижение продукции, уменьшающей антропогенную нагрузку на окружающую среду, компании могут создать или укрепить свои позиции в рыночной нише и сформировать позитивное отношение потребителей;

• информирование потребителей об экологических аспектах. В странах, где информированность потребителей в отношении окружающей среды высока, использование экологической маркировки позволяет направить их выбор именно на экологически дружественные товары и услуги. Тогда как в странах с низкой информированностью потребителей экомаркировка может использоваться для распространения информации о возможностях различного потребительского выбора5.

В международных стандартах ИСО серии 14 000 определены требования к экологической маркировке, которые призваны:

• снизить неопределенность в отношениях потребитель — поставщик, поскольку широкое распространение различных экологических знаков вызывает недоверие потребителя ко всем знакам;

• способствовать улучшению экологических показателей и снижению антропогенной нагрузки на окружающую среду на всех стадиях жизненного цикла, включая производство, использование и утилизацию продукции и упаковки;

• содействовать развитию международной торговли, так как экологический знак — всегда один из объектов рассмотрения при экспорте и импорте продукции;

• позволять потребителю делать осознанный выбор.

Международный стандарт ИСО 14 020 определяет следующие основные принципы экологической маркировки:

Экологические знаки и декларации должны быть точными, проверяемыми, уместными и не вводящими в заблуждение.

Экологическая маркировка и декларация должны основываться на объективных критериях и методах оценки, обеспечивающих достаточную точность и воспроизводимость используемых данных.

Информация, используемая для обеспечения экологической маркировки, должна быть доступной для заинтересованных сторон6.

Согласно ГОСТ Р ИСО 14 020–2000, экологические этикетки и декларации дают информацию о продукции или услугах в отношении их общих экологических характеристик, одного или нескольких экологических аспектов. Покупатели и потенциальные покупатели могут использовать эту информацию при выборе продукции или услуг, если такой выбор основывается на соображениях экологичности или других факторах7.