ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗЛОЖЕНИЯ БИОУПАКОВКИ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
|
АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАДИЦИОННОЙ И БИОРАЗЛАГАЕМОЙ УПАКОВКИ 6
1.1 Традиционная упаковка 8
1.2 Биоразлагаемая упаковка 11
1.2.1 Полигидроксиалканоаты 17
1.2.2 Полилактиды 19
1.2.3 Другие сложные полиэфиры 20
1.2.4 Пластмассы на основе крахмала 20
1.2.5 Другие биологически разлагаемые пластмассы 21
1.3 Ключевые факторы и проблемы внедрения биоразлагаемой упаковки 21
1.3.1 Нормативно-правовая база в области обращения биоразлагаемой упаковки . 22
1.3.2 Сортировка и утилизация биопластиков 24
1.3.3 Ценовая политика 26
1.3.4 Перспективы биопластиков в России 27
1.3.5 Развитие мощностей использования биопластиков 29
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ ...32
2.1 Климатическая характеристика 33
2.2 Аэроклиматическая характеристика 34
2.3 Геоморфологическая и геологическая и характеристика района 35
2.4 Характеристика почвенного покрова 36
2.5 Гидрологическая характеристика 38
2.6 Растительный мир и животный мир 38
3 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗЛОЖЕНИЯ БИОУПАКОВКИ 40
3.1. Приборы исследования 42
3.2 Методы исследования 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 52
ПРИЛОЖЕНИЕ А 57
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 61
ПРИЛОЖЕНИЕ В 62
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАДИЦИОННОЙ И БИОРАЗЛАГАЕМОЙ УПАКОВКИ 6
1.1 Традиционная упаковка 8
1.2 Биоразлагаемая упаковка 11
1.2.1 Полигидроксиалканоаты 17
1.2.2 Полилактиды 19
1.2.3 Другие сложные полиэфиры 20
1.2.4 Пластмассы на основе крахмала 20
1.2.5 Другие биологически разлагаемые пластмассы 21
1.3 Ключевые факторы и проблемы внедрения биоразлагаемой упаковки 21
1.3.1 Нормативно-правовая база в области обращения биоразлагаемой упаковки . 22
1.3.2 Сортировка и утилизация биопластиков 24
1.3.3 Ценовая политика 26
1.3.4 Перспективы биопластиков в России 27
1.3.5 Развитие мощностей использования биопластиков 29
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ ...32
2.1 Климатическая характеристика 33
2.2 Аэроклиматическая характеристика 34
2.3 Геоморфологическая и геологическая и характеристика района 35
2.4 Характеристика почвенного покрова 36
2.5 Гидрологическая характеристика 38
2.6 Растительный мир и животный мир 38
3 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗЛОЖЕНИЯ БИОУПАКОВКИ 40
3.1. Приборы исследования 42
3.2 Методы исследования 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 52
ПРИЛОЖЕНИЕ А 57
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 61
ПРИЛОЖЕНИЕ В 62
На сегодняшний день промышленность упаковки очень зависит от пластмасс, полученных из нефти, которые вызывают беспокойство в отношении, как экономики, так и окружающей среды. В связи с постоянным увлечением розничного товарооборота в мире усиливается и рынок упаковки. По итогам 2015 года всего в мире было потреблено примерно 225 млн. тонн продукции, в то время как в 2000 году объем потребления составлял 150 млн тонн. К 2030 году прогнозируется рост объемов рынка на 30% [1].
Пластик - один из самых распространенных материалов, используемых сегодня для производства упаковки. Уникальные свойства пластика: легкость, гибкость и прочность - обеспечили ему популярность. Однако, по мере роста производства пластиковых изделий, стали очевидны и их недостатки [27].
Из-за большого разнообразия видов пластиковых отходов их сложно переработать, а при попадании в окружающую среду они сохраняются в ней сотни лет, почти не подвергаясь разложению. Тем самым нанося немалый вред окружающей среде. Значительное количество продукции, изготовленной из полимеров, в конце своего жизненного цикла не используется повторно и не перерабатывается, а захоранивается на полигонах вместе с другими отходами. Кроме того, практически любой способ использования полимерных отходов в качестве вторичных материальных или энергетических ресурсов зачастую опасен для окружающей среды. Решением данной проблемы является использование для производства и потребления упаковок из биоразлагаемых материалов: в этом случае отработавшая полимерная продукция может быть утилизирована путем компостирования или анаэробной ферментации, хотя в настоящее время второй способ имеет некоторые ограничения, связанные с технологическим процессом. Таким образом, основная часть потока полимерных отходов может стать составляющей естественного кругооборота углерода в природе, поскольку является углеродно-нейтральной субстанцией, полученной из возобновляемых ресурсов [3].
Теоретической основой послужили работы, посвященные в целом экологичности биоразлагаемой упаковки Искакова Р. Р. и Питлеваная В.В. [29], Васильева Н. Г.[17], Волостнова О. И. [19], Суслова Т.Н. [40], Грошева А.Б. [25], Асякина Л.К. [11], Кирш И.А. [32], Шевцова Р.Г. [60], Татарникова Я.Н. [55], Сдобникова О.А. [14], в том числе и ее особенности, схемы утилизации посредством компостирования и биологического разложения Степанова Е.Н. [54], Любешкина Е. [39].
Виды и свойства биоразлагаемой упаковки изучены, благодаря научным статьям Лешина А. [38], Зелке С. [43], Булгакова В. П. [16].
Также изучались работы, Чудинова В.Н. [59], Курманбаева К. [35], Родионов Д.А. [52]. И зарубежная литература, в которой отражены перспективы использования и эффективность деструкции [1,2,3,4,5,6,7,8].
Актуальность работы:
Одним из способов решения проблем утилизации традиционного пластика является создание биодеградируемых материалов. Согласно ГОСТ Р 54530-2011, биоразложение (биодеградация) в общем случае представляет собой распад какого-либо вещества в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Основополагающая идея получения биоразлагаемых пластиков - повтор природных циклов развития [24].
В связи с этим на рынке появляются биоразлагаемые полимеры и необходимо изучить эффективность их деградации на примере Западной Сибири с учетом особенностей климата, также в качестве контрольного образца будет использован традиционный пластик. Таким образом, будет выявлено действительно ли использование «биоразлагаемых» упаковочных материалов соответствует действительности эффективного разложения или же это маркетинговый ход для привлечения потребителя .
Объект исследования: процесс разложения отходов потребления из
биоразлагаемых полимеров.
Предмет исследования: биоразлагаемая упаковка.
Цель исследовательской работы - оценить эффективность разложения биоупаковки в условиях Западной Сибири.
Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Выполнить анализ нормативно-правовой базы в области обращения с биоупаковкой.
2. Изучить специфику разных типов упаковки и освоить методику
исследования разложения биоупаковки в естественных условиях.
3. Выявить тенденции изменения массы и внешнего вида биоупаковки в
процессе ее разложения.
4. Оценить эффективность разложения упаковки из биоразлагаемых
материалов.
В работе были использованы следующие методы: метод обзора литературы, метод анализ имеющейся нормативно-правовой документации, а также экспериментальный метод исследования.
Новизна работы: Данное исследование по изучению эффективности деградации биоупаковки на территории Западной Сибири осуществляется впервые.
На защиту выносятся следующие защищаемые положения:
1) Существующие экономико-технические, ценовые и законодательные барьеры существенно препятствуют эффективности использования, производству и утилизации биоразлагаемой упаковки.
2) Анализ состава исследуемого материала показал, что большинство из них изготавливаются из искусственных синтетических полимеров и поэтому не являются биоразлагаемыми на 100 %.
Данная работа представлена в сборниках научных трудов III и IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экология и управление природопользованием» в Томском Государственном университете. И в ежегодной LXX научной студенческой конференции Биологического института ТГУ «Старт в науку» 2021 года.
За оказание помощи в написании выпускной магистерской диссертации выражаю благодарность своему научному руководителю Яблочкиной Наталье Леонидовне.
Пластик - один из самых распространенных материалов, используемых сегодня для производства упаковки. Уникальные свойства пластика: легкость, гибкость и прочность - обеспечили ему популярность. Однако, по мере роста производства пластиковых изделий, стали очевидны и их недостатки [27].
Из-за большого разнообразия видов пластиковых отходов их сложно переработать, а при попадании в окружающую среду они сохраняются в ней сотни лет, почти не подвергаясь разложению. Тем самым нанося немалый вред окружающей среде. Значительное количество продукции, изготовленной из полимеров, в конце своего жизненного цикла не используется повторно и не перерабатывается, а захоранивается на полигонах вместе с другими отходами. Кроме того, практически любой способ использования полимерных отходов в качестве вторичных материальных или энергетических ресурсов зачастую опасен для окружающей среды. Решением данной проблемы является использование для производства и потребления упаковок из биоразлагаемых материалов: в этом случае отработавшая полимерная продукция может быть утилизирована путем компостирования или анаэробной ферментации, хотя в настоящее время второй способ имеет некоторые ограничения, связанные с технологическим процессом. Таким образом, основная часть потока полимерных отходов может стать составляющей естественного кругооборота углерода в природе, поскольку является углеродно-нейтральной субстанцией, полученной из возобновляемых ресурсов [3].
Теоретической основой послужили работы, посвященные в целом экологичности биоразлагаемой упаковки Искакова Р. Р. и Питлеваная В.В. [29], Васильева Н. Г.[17], Волостнова О. И. [19], Суслова Т.Н. [40], Грошева А.Б. [25], Асякина Л.К. [11], Кирш И.А. [32], Шевцова Р.Г. [60], Татарникова Я.Н. [55], Сдобникова О.А. [14], в том числе и ее особенности, схемы утилизации посредством компостирования и биологического разложения Степанова Е.Н. [54], Любешкина Е. [39].
Виды и свойства биоразлагаемой упаковки изучены, благодаря научным статьям Лешина А. [38], Зелке С. [43], Булгакова В. П. [16].
Также изучались работы, Чудинова В.Н. [59], Курманбаева К. [35], Родионов Д.А. [52]. И зарубежная литература, в которой отражены перспективы использования и эффективность деструкции [1,2,3,4,5,6,7,8].
Актуальность работы:
Одним из способов решения проблем утилизации традиционного пластика является создание биодеградируемых материалов. Согласно ГОСТ Р 54530-2011, биоразложение (биодеградация) в общем случае представляет собой распад какого-либо вещества в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Основополагающая идея получения биоразлагаемых пластиков - повтор природных циклов развития [24].
В связи с этим на рынке появляются биоразлагаемые полимеры и необходимо изучить эффективность их деградации на примере Западной Сибири с учетом особенностей климата, также в качестве контрольного образца будет использован традиционный пластик. Таким образом, будет выявлено действительно ли использование «биоразлагаемых» упаковочных материалов соответствует действительности эффективного разложения или же это маркетинговый ход для привлечения потребителя .
Объект исследования: процесс разложения отходов потребления из
биоразлагаемых полимеров.
Предмет исследования: биоразлагаемая упаковка.
Цель исследовательской работы - оценить эффективность разложения биоупаковки в условиях Западной Сибири.
Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Выполнить анализ нормативно-правовой базы в области обращения с биоупаковкой.
2. Изучить специфику разных типов упаковки и освоить методику
исследования разложения биоупаковки в естественных условиях.
3. Выявить тенденции изменения массы и внешнего вида биоупаковки в
процессе ее разложения.
4. Оценить эффективность разложения упаковки из биоразлагаемых
материалов.
В работе были использованы следующие методы: метод обзора литературы, метод анализ имеющейся нормативно-правовой документации, а также экспериментальный метод исследования.
Новизна работы: Данное исследование по изучению эффективности деградации биоупаковки на территории Западной Сибири осуществляется впервые.
На защиту выносятся следующие защищаемые положения:
1) Существующие экономико-технические, ценовые и законодательные барьеры существенно препятствуют эффективности использования, производству и утилизации биоразлагаемой упаковки.
2) Анализ состава исследуемого материала показал, что большинство из них изготавливаются из искусственных синтетических полимеров и поэтому не являются биоразлагаемыми на 100 %.
Данная работа представлена в сборниках научных трудов III и IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экология и управление природопользованием» в Томском Государственном университете. И в ежегодной LXX научной студенческой конференции Биологического института ТГУ «Старт в науку» 2021 года.
За оказание помощи в написании выпускной магистерской диссертации выражаю благодарность своему научному руководителю Яблочкиной Наталье Леонидовне.
Согласно анализу, литературных данных и результатам проведенных исследований можно утверждать, что биоразлагаемая упаковка в естественной среде действительно может разлагаться частично или полностью. Но эффективность деградации биоразлагаемых материалов зависит от многих факторов - климатических, почвенных, наличия других отходов и др. Для улучшения эффективности биоразложения необходимо такую упаковку собирать отдельно от других отходов, а размещать ее лучше не на традиционных полигонах, а на площадках, предусматривающих в том числе и специализированную активную бактериальную среду (площадки компостирования). Полигоны должны быть оборудованы так, чтобы к пластику был постоянный доступ воды, солнечного света и кислорода.
Кроме того, в производстве и использовании подобных полимеров существуют серьезные проблемы, которые связаны с высокими затратами на производство, труднодоступностью сырья и оборудования. Но возможно со временем, найдутся и другие альтернативы, которую окажутся более эффективными и не такими затратными.
По проделанной работе можно сделать следующие выводы:
1. В сравнении с традиционным пластиком, самыми эффективным по степени разложения оказались пакеты из магазина «re: Store» (40 % деградации в летний период в почве) и биоразлагаемые пакеты для мусора от компании Грифон (почти 10 % независимо времени и от среды, кроме воздушной).
2. Самой активной средой для разложения независимо от свойств упаковки
оказалась почва. Для образцов, размещенных в почве, отмечены наибольшие показатели уменьшения массы как для традиционного пластика (на 40 - 60 %), так и для
биоразлагаемой упаковки (на 20 - 40%).
3. Несмотря на то, что биоразлагаемость не была заявлена производителем для таких материалов как картон и крафт-пакеты, образцы этой упаковки распадаются на мелкие фрагменты намного эффективнее, чем образцы из биополимеров. В водной среде картон и крафт-пакеты полностью разложились.
4. Особенности климатических условий Западной Сибири не позволяют эффективно разлагаться биоупаковке, так как высокая влажность и низкие температуры почвы, в том числе ее промерзание в зимний период, а также недостаток солнечной радиации замедляют процесс деградации.
Кроме того, в производстве и использовании подобных полимеров существуют серьезные проблемы, которые связаны с высокими затратами на производство, труднодоступностью сырья и оборудования. Но возможно со временем, найдутся и другие альтернативы, которую окажутся более эффективными и не такими затратными.
По проделанной работе можно сделать следующие выводы:
1. В сравнении с традиционным пластиком, самыми эффективным по степени разложения оказались пакеты из магазина «re: Store» (40 % деградации в летний период в почве) и биоразлагаемые пакеты для мусора от компании Грифон (почти 10 % независимо времени и от среды, кроме воздушной).
2. Самой активной средой для разложения независимо от свойств упаковки
оказалась почва. Для образцов, размещенных в почве, отмечены наибольшие показатели уменьшения массы как для традиционного пластика (на 40 - 60 %), так и для
биоразлагаемой упаковки (на 20 - 40%).
3. Несмотря на то, что биоразлагаемость не была заявлена производителем для таких материалов как картон и крафт-пакеты, образцы этой упаковки распадаются на мелкие фрагменты намного эффективнее, чем образцы из биополимеров. В водной среде картон и крафт-пакеты полностью разложились.
4. Особенности климатических условий Западной Сибири не позволяют эффективно разлагаться биоупаковке, так как высокая влажность и низкие температуры почвы, в том числе ее промерзание в зимний период, а также недостаток солнечной радиации замедляют процесс деградации.
