1

Warszawa 4 czerwca 2019 r.

VII MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA

7 th Conference

COBRO – Instytut Badawczy Opakowań Łukasiewicz Research Network - COBRO - Packaging Research Institute

02-942 Warszawa, ul. Konstancińska 11

PRZYSZŁOŚĆ OPAKOWAŃ Z TWORZYW POLIMEROWYCH THE FUTURE OF PLASTIC PACKAGING

2

Program konferencji/ Conference Programme

COBRO – Instytut Badawczy Opakowań 02-942 Warszawa, ul. Konstancińska 11

3

Warszawa 4 czerwca 2019 r.

Tworzywa sztuczne w opakowaniach, stan obecny i trendy rozwojowe

Plastics in packaging, current state and trends

Hanna Żakowska, Grzegorz Ganczewski

4

Zagadnienia

Tworzywa polimerowe (sztuczne) stosowane do wytwarzania opakowań: podział, rodzaje polimerów, produkcja

Regulacje prawne dotyczące opakowań tworzyw polimerowych • Europejska strategia na rzecz tworzyw sztucznych w gospodarce o obiegu zamkniętym

• Projekt dyrektywy w sprawie ograniczenia wpływu niektórych produktów z tworzyw sztucznych

Trendy rozwojowe

5

Początki przemysłu tworzyw sztucznych sięgają połowy dziewiętnastego wieku

Pierwsze w historii sztucznie wytworzone tworzywa polimerowe (tworzywa sztuczne) były pochodnymi materiałów naturalnych: na przykład celuloid oparty na nitrocelulozie, który miał zastąpić kość słoniową czy tworzywa na bazie kazeiny.

Jednak rozwój przemysłu petrochemicznego spowodował, że przez następne dziesięciolecia stał się on głównym dostawcą technologii i materiałów polimerowych.

6

Współczesne zainteresowanie pochodnymi materiałów naturalnych - biotworzywami - pojawiło się ponad 30 lat temu, przede wszystkim pod kątem biodegradowalności i wykorzystania odpadów w recyklingu organicznym (kompostowaniu).

W tamtym czasie koncentrowano się głównie na końcu życia produktu w celu zredukowania odpadów kierowanych na składowiska oraz ograniczenia zaśmiecania środowiska odpadami.

W ostatnim dziesięcioleciu pierwszoplanowe stały się zagadnienia odnawialności źródeł materiałowych.

7

TWORZYWA POLIMEROWE (TW. SZTUCZNE) stosowane do wytwarzania opakowań

Niebiodegradowalne Biodegradowalne

Źródło surowców

Nieodnawialne Odnawialne Nieodnawialne Odnawialne

TWORZYWA KONWENCJONALNE

BIOTWORZYWA

PE-LD PE-HD PP PET PVC PS PC

Bio PE-LD Bio PE-HD Bio PET Bio PP

PCL PVAL

Kompozycje skrobiowe PLA PHAs PBS Folie celulozowe

PCL polikaprolakton PLA polilaktyd [poli(kwas mlekowy)] PHAs poli(hydroksyalkaniany) PBS polibursztynian butylenu PVAL alkohol poli(winylowy)

8

OPAKOWANIOWE TWORZYWA POLIMEROWE

TWORZYWA NIEBIODEGRADOWALNE

TWORZYWA BIODEGRADOWALNE

PRZEWIDZIANE DO RECYKLINGU

MATERIAŁOWEGO

PRZEWIDZIANE DO RECYKLINGU

ORGANICZNEGO (KOMPOSTOWANIE ORAZ

BIOMETANIZACJA)

9

PE polietylen PE-LD polietylen małej gęstości PE-LLD polietylen liniowy małej gęstości PE-MD polietylen średniej gęstości PE-HD polietylen dużej gęstości mPE polietylen metalocenowy PET poli(tereftalan etylenu) APET poli(tereftalan etylenu) z kwasem

izoftalowym CPET wysoko krystaliczna forma

poli(tereftalanu etylenu) PETG kopolimer kwasu tereftalowego

z glikolem etylenowym i dwumetanolocykloheksanem

OPET orientowany poli(tereftalan etylenu) PA poliamid OPA orientowany poliamid

SYMBOLE POLIMERÓW STOSOWANYCH DO WYTWARZANIA OPAKOWAŃ

PP polipropylen OPP orientowany polipropylen PS polistyren EPS spieniony polistyren OPS orientowany polistyren PS-HI kopolimer styrenu z butadienem PVAL poli(alkohol winylowy) PVC poli(chlorek winylu) PVDC poli(chlorek winylidenu) PVAC poli(octan winylu) PC poliwęglan E/AA kopolimer etylen-kwas akrylowy E/EA kopolimer etylen-akrylan etylu E/MA kopolimer etylen-kwas metakrylowy E/VAC lub EVA kopolimer etylen-octan

winylu E/VAL lub EVOH kopolimer etylen-alkohol

winylowy

TWORZYWA KLASYCZNE Z ROPY NAFTOWEJ NIEBIODEGRADOWALNE

10

Barierowość dla pary wodnej PP, PE-HD, PE-LD

Barierowość dla gazów E/VAL, PVDC, PA, PET

Odporność na tłuszcze, w tym oleje Jonomer, PET, PP, PA

Wytrzymałość mechaniczna PA, PP, PE-HD

Odporność na temperaturę utrwalania termicznego

PA, PP, PET, E/VAL

Dobra podatność do zgrzewania i dobra wytrzymałość połączeń zgrzewanych

mPE, jonomer, E/VAC, PE-LD, PE-HD,

Zdolność łączenie polimerów niełączących się ze sobą

Jonomer, E/VAC, E/MA, E/AA (pośrednie warstwy wiążące przy wytłaczaniu i współwytłaczaniu)

Duża przezroczystość PET, PE-LD, E/VAC, PA, OPP

Barierowość dla gazów Al lub metalizowana folia z tworzywa sztucznego (>17 m. 100% barierowość)

Właściwości polimerów wykorzystywane przy wytwarzaniu opakowań w tym wielowarstwowych

11

PlasticsEurope raport "Tworzywa sztuczne - Fakty 2017”

Światowa produkcja tworzyw konwencjonalnych w 2017 r. wyniosła 348 mln ton

Europa - 64 mln ton

Sektor opakowaniowy pozostaje największym odbiorcą tworzyw (39,9% - 140 ml ton)

Tworzywa

12

BIOTWORZYWA OPAKOWANIOWE

Tworzywa ze źródeł odnawialnych

Tworzywa biodegradowalne (w tym produkowane przez klasyczną syntezę chemiczną z monomerów pochodzenia naturalnego oraz produkowane przez mikroorganizmy lub zmodyfikowane bakterie):

Skrobia termoplastyczna (TPS), mieszanki skrobi z poliestrami alifatycznymi i kopoliestrami alifatyczno-aromatycznymi, estry skrobi, mieszanki skrobi z surowcami naturalnymi;

Poliestry hydroksykwasów pochodzenia mikrobiologicznego - poli(hydroksyalkaniany) PHAs, w tym kopolimery kwasu masłowego, walerianowego i heksanowego PHBV, PHBH;

Poli(kwas mlekowy) (PLA) oraz tworzywa z udziałem PLA; Estry celulozy, mieszanki celulozy, celuloza regenerowana;

Tworzywa tradycyjne, niebiodegradowalne (bio PE, bio PP, bio PET)

Tworzywa biodegradowalne ze źródeł nieodnawialnych

Syntetyczny poliester alifatyczny - polikaprolakton (PCL); Syntetyczne i półsyntetyczne alifatyczne kopoliestry (AC) i poliestry (AP); Syntetyczne kopoliestry alifatyczno-aromatyczne (AAC); Polimery rozpuszczalne w wodzie – alkohol poli(winylowy) (PVAL).

13

14

15

16

Zdolności produkcyjne biotworzyw w 2017 r. w podziale na sektory przemysłowe

17

Produkcja tworzyw polimerowych od 1950 do 2014

Światowa produkcja konwencjonalnych tworzyw polimerowych

Europejska produkcja konwencjonalnych tworzyw polimerowych

Światowa produkcja biotworzyw

Pro

du

kcja

mln

to

n

[http://www.nova-institute.de/][http://www.plasticseurope.pl/]

2017 348

2017 64

2017 2

94/62/EC Dyrektywa dotycząca opakowań i odpadów opakowaniowych Nowelizacja: 2004/12/WE; 2005/20/WE; 2013/2/UE, 2015/720/UE, 2018/852/UE

OPAKOWANIA I ODPADY OPAKOWANIOWE AKTY PRAWNE UNII EUROPEJSKIEJ

NORMY I RAPORTY TECHNICZNE CEN

EN 13193:2000 EN 13427:2004 EN 13428:2004 EN 13429:2004 EN 13430:2004 EN 13431:2004 EN 13432:2000 CR 13695-1:2000 CR 13695-2:2002 CR 13688:2000 EN 14045 EN 14046 EN 14047 EN 14048 CR 13504:2000 CR 13910:2000 EN 13437

DECYZJE KOMISJI

1997/129/EC (identyfikacja materiału opakowaniowego) 1997/138/EC>2005/270/EC (formularze sprawozdawcze) 1999/177/EC>2009/292/EC (met. c. zwolnienie skrzynek i palet) 2001/171/EC>2006/340/EC (met. c. zwolnienie opakowań szklan.) 2001/524/EC 2005/C44/13 (normy zharmonizowane) 2018/896/UE (sposób obliczania zużycia lekkich toreb handlowych)

No

rmy z

ha

rmo

niz

ow

an

e

18

2018/852/UE w ramach unijnej strategii a na rzecz tworzyw sztucznych w gospodarce o obiegu zamkniętym

dyrektywa 2004/12/WE podwyższającą poziomy odzysku i recyklingu, 2005/20/WE przesuwającą obowiązek zrealizowania wyższych poziomów odzysku i recyklingu państwom wstępującym do UE, 2013/2/UE wprowadzającą bardziej szczegółową definicję opakowań oraz 2015/720/UE dotyczącą ograniczeń w zużyciu lekkich toreb handlowych, 2018/852/UE podwyższającą poziomy recyklingu

19

W 2015 r. Komisja Europejska przedstawiła pakiet dotyczący budowania gospodarki o obiegu zamkniętym (tzw. circular economy).

POPRZEDNI MODEL

produkcja - użytkowanie - usunięcie odpadu

OBECNY MODEL

produkcja - użytkowanie - wykorzystanie odpadu w kolejnym

cyklu produkcyjnym

Idea gospodarki o obiegu zamkniętym polega na zamknięciu cyklu życia produktu

produkcja

użytkowanie

odpady

recykling

surowce z recyklingu

20

Opakowania w modelu gospodarki opakowaniowej w obiegu zamkniętym

do końca 2025 r. co najmniej 65% masy wszystkich grup odpadów opakowaniowych należy poddać recyklingowi, a poziomy dla określonych grup odpadów wynoszą: 50% tworzywa sztuczne, 25% drewno, 70% stal, 50 % aluminium, 70% szkło, 75% papier i tektura.

do końca 2030 r. co najmniej 70% masy wszystkich grup odpadów opakowaniowych należy poddać recyklingowi, a poziomy dla określonych grup odpadów wynoszą: 55 % tworzywa sztuczne, 30% drewno, 80% stal, 60% aluminium 75% szkło, 85% papier i tektura.

Wymienione poziomy recyklingu będą obliczane na podstawie masy materiału po procesie sortowania do recyklingu.

21

Tworzywa sztuczne są ważnym materiałem wykorzystywanym w życiu codziennym oraz gospodarce. Wzrost ich produkcji wymaga jednak działań mających na celu właściwe zagospodarowanie odpadów oraz ograniczenie zanieczyszczeń, powodowanych przez wyroby jednorazowego użytku.

Koncepcja obiegu zamkniętego powinna mieć odniesienie do etapu projektowania, użytkowania, ponownego użycia i recyklingu wyrobów z tworzyw sztucznych.

Do 2030 roku (zgodnie z celem Strategii) wszystkie opakowania z tworzyw sztucznych wprowadzane na rynek UE powinny być przydatne do ponownego użycia lub recyklingu.

STRATEGIA NA RZECZ TWORZYW SZTUCZNYCH W GOSPODARCE O OBIEGU ZAMKNIĘTYM

22

W UE potencjał związany z recyklingiem odpadów z tworzyw sztucznych był niewykorzystany.

Poziom ponownego użycia i recyklingu zużytych tworzyw sztucznych jest niski, szczególnie w porównaniu z innymi materiałami, takimi jak papier, szkło lub metale.

STRATEGIA NA RZECZ TWORZYW SZTUCZNYCH W GOSPODARCE O OBIEGU ZAMKNIĘTYM

23

Oczekuje się, że przyjęta strategia

spowoduje, że recykling stanie się opłacalnym rozwiązaniem dla przedsiębiorstw,

ograniczy ilość odpadów z tworzyw sztucznych,

powstrzyma zaśmiecanie mórz,

zachęci do inwestowania i wprowadzania innowacji (zminimalizowanie odpadów z tworzyw sztucznych u źródła),

pobudzi zmiany na świecie.

STRATEGIA NA RZECZ TWORZYW SZTUCZNYCH W GOSPODARCE O OBIEGU ZAMKNIĘTYM

24

Odpady z tworzyw w UE 2015

25

Projekt dyrektywy w sprawie ograniczenia wpływu niektórych produktów z tworzyw

sztucznych na środowisko

Głównym celem inicjatywy jest zapobieganie powstawaniu i ograniczanie odpadów morskich z produktów jednorazowego użytku z tworzyw sztucznych oraz narzędzi połowowych zawierających tworzywa sztuczne

Problem odpadów morskich ma charakter transgraniczny, ponieważ w środowisku morskim dochodzi do przemieszczania się odpadów

Odpady z tworzyw sztucznych są transportowane przez prądy morskie, niekiedy na bardzo duże odległości. Mogą one zostać wyrzucone na ląd, ulec rozpadowi na mikrodrobiny lub uformować zwarte obszary, na których odpady morskie są uwięzione w wirach oceanicznych.

26

Szokujące zdjęcia Morza Karaibskiego - wielkie wysypisko śmieci Czytaj więcej na https://nt.interia.pl/technauka/news-szokujace-zdjecia-morza-karaibskiego-wielkie-wysypisko-smiec,nId,2463389#utm_source=paste&utm_medium=paste&utm_campaign=other

COBRO 27

“Environmental Science & Technology”. Im większa rzeka, tym więcej śmieci “Ilość plastiku na metr sześcienny wody jest znacznie wyższa w wielkich rzekach niż w małych. Zawartość plastiku w wodzie rośnie w nieproporcjonalnie wyższym tempie niż rozmiar rzeki” 80-95 proc. całego plastiku trafiającego mórz i oceanów na Ziemi pochodzi z zaledwie 10 rzek. Osiem z tych rzek – Jangcy, Indus, Rzeka Żółta (Huang He), Hai He, Ganges, Rzeka Perłowa, Amur i Mekong – znajduje się w Azji, dwie pozostałe, Nil i Niger, w Afryce.

COBRO 28

29

Ograniczenie stosowania 2022-2026

1. kubki na napoje, w tym ich pokrywki i wieczka 2. opakowania na żywność, takie jak pudełka, z pokrywką lub bez,

stosowane w celu umieszczania w nich żywności, która jest przeznaczona do bezpośredniego spożycia (na miejscu lub na wynos) oraz spożywanej bezpośrednio z pojemnika i gotowej do spożycia bez dalszej obróbki, takie jak opakowania na żywność typu fast food

Opakowania jednorazowego użycia z tworzyw sztucznych

Zakaz wprowadzania do obrotu

1. opakowania wykonane z oksydegradowalnych tworzyw sztucznych 2. talerze 3. opakowania żywności z EPS takie jak pudełka, z pokrywką lub bez,

stosowane w celu umieszczania w nich żywności, która jest przeznaczona do bezpośredniego spożycia (na miejscu lub na wynos) oraz spożywanej bezpośrednio z pojemnika i gotowej do spożycia bez dalszej obróbki, takie jak opakowania na żywność typu fast food

4. opakowania z EPS na napoje, w tym ich zamknięcia i wieczka; 5. kubki z EPS na napoje, w tym ich zamknięcia i wieczka.

30

Zamknięcia połączone na trwale podczas etapu zamierzonego użytkowania

Opakowania na napoje o pojemności do trzech litrów, takie jak butelki na napoje, w tym ich zakrętki, oraz wielomateriałowe opakowania na napoje, w tym ich zamknięcia, ale nie:

• szklane lub metalowe pojemniki na napoje, których zakrętki i wieczka wykonane są z tworzyw sztucznych;

• pojemniki na napoje przeznaczone i wykorzystywane do mającej płynną postać żywności specjalnego przeznaczenia medycznego

Widoczne, czytelne i nieusuwalne oznakowanie informujące o: - odpowiednich metodach gospodarowania odpadami lub niewskazanych

sposobach unieszkodliwiania odpadów - obecności tworzyw sztucznych i o wynikającym z tego negatywnym

wpływie zaśmiecania na środowisko

Obowiązek znakowania kubków na napoje

31

Koszty rozszerzonej odpowiedzialności producenta

1. opakowania na żywność, takie jak pudełka, z pokrywką lub bez, stosowane w celu umieszczania w nich żywności;

2. paczki i owinięcia wykonane z elastycznych materiałów zawierające żywność przeznaczoną do bezpośredniego spożycia bez żadnej dalszej obróbki;

3. opakowania na napoje o pojemności do trzech litrów, takie jak butelki, w tym ich zakrętki i zamknięcia oraz wielomateriałowe opakowania na napoje, w tym ich zakrętki i wieczka;

4. kubki na napoje, w tym ich pokrywki i wieczka; 5. lekkie torby na zakupy

Selektywna zbiórka do recyklingu

Butelki na napoje o pojemności do trzech litrów, w tym ich zakrętki i wieczka do 2025 r. zebranie 77 % masy wprowadzonych do obrotu do 2029 r. zebranie 90 % i masy wprowadzonych do obrotu

32

Udział surowca z recyklingu

1. od 2025 r. butelki na napoje, których głównym składnikiem jest

politereftalan etylenu (PET), zawierały co najmniej 25 % tworzywa pochodzącego z recyklingu (obliczane jako średnia dla wszystkich butelek PET wprowadzonych do obrotu na terytorium danego państwa członkowskiego)

2. od 2030 r. butelki na napoje zawierały co najmniej 30 % tworzywa pochodzącego z recyklingu

33

Upowszechnianie wiedzy i informacja dla konsumentów oraz zachęcanie do odpowiedzialnego zachowania

1. opakowania na żywność, takie jak pudełka, z pokrywką lub bez, stosowane w celu umieszczania w nich żywności

2. paczki i owinięcia wykonane z elastycznych materiałów zawierające żywność przeznaczoną do bezpośredniego spożycia bez żadnej dalszej obróbki

3. Opakowania na napoje o pojemności do trzech litrów 4. kubki na napoje, w tym ich zamknięcia i wieczka 5. lekkie torby na zakupy

34

TRENDY ROZWOJOWE Projektowanie opakowań i innowacje w

zakresie przydatności do recyklingu oraz metod segregacji;

Wykorzystanie surowców z recyklingu do produkcji opakowań;

Ograniczanie wielomateriałowości i rodzajów tworzyw w opakowaniach jednorazowych

35

Akceptowane i niewskazane połączenia różnych tworzyw sztucznych w opakowaniach

Materiał opakowania

Materiał dodatkowy

PE-HD PE-LD PP PVC PS PET EVOH PA

Ma

teri

ał

do

min

ują

cy

PE-HD 1 1 2 3 3 3 2 3

PE-LD 1 1 2 3 3 3 2 3

PP 2 2 1 3 3 2 2 3

PVC 2 2 2 1 2 3 2 3

PS 2 2 2 2 1 3 3 3

PET 2 2 2 3 3 1 2 2

PA 3 3 2 3 3 3 3 2

PC 3 3 3 3 3 1 3 2

1- akceptowany 2- akceptowalność ograniczona 3- nieakceptowany

36

Tworzywa przydatne do recyklingu

Segregacja flotacyjna tworzyw

37

PODSUMOWANIE

Producenci i użytkownicy niektórych opakowań jednorazowego użycia z tworzyw polimerowych będą musieli przygotować się na ograniczenia związane regulacjami prawnymi.

Projektowanie opakowań z tworzyw polimerowych pod kątem recyklingu

Biotworzywa są wciąż we wczesnym stadium rozwojowym i zajmują niewielką niszę rynkową, chociaż świadomość na ich temat szybko wzrasta, czemu towarzyszy wzrost produkcji i zastosowań. Dalszy rozwój będzie związany z udoskonalaniem właściwości, dostępnością oraz obniżeniem cena także z wprowadzaniem systemów zbiórki odpadów organicznych do kompostowania.

Dziękuję za uwagę

dr hab. inż. Hanna Żakowska Dyrektor

Sieć Badawcza Łukasiewicz – COBRO – Instytut Badawczy Opakowań

02-942 Warszawa, ul. Konstancińska 11 Tel. 22 842 20 11 w. 18, e-mail: ekopack@cobro.org.pl

38