Экологичность в упаковке: почему водорастворимая пленка набирает популярность.

Концепция устойчивого развития быстро стала повседневной глобальной концепцией, и эта тенденция особенно заметна в упаковочной промышленности, где проблема пластиковых отходов становится все более актуальной. Сейчас существует жизнеспособная альтернатива традиционной пластиковой упаковке, включающая водорастворимые пленки, которые более биоразлагаемы и меньше загрязняют окружающую среду (1). В статье исследуются причины роста использования водорастворимых пленок в устойчивой упаковке и представлен обзор некоторых научных исследований, проведенных в этом отношении.

Экологические последствия использования традиционной пластиковой упаковки

Традиционная пластиковая упаковка является одной из главных причин ухудшения состояния окружающей среды во всем мире. Будучи небиоразлагаемым материалом, пластик сохраняется в окружающей среде сотни лет, вызывая сильное загрязнение суши и океана. Именно поэтому предприятия и правительства начали искать альтернативы традиционной пластиковой упаковке в виде биоразлагаемых упаковочных материалов, включая водорастворимые пленки (2).

Водорастворимые пленки, обычно производимые из поливинилового спирта, разлагаются в воде и сокращают количество отходов, попадающих в окружающую среду, почти вдвое. В свою очередь, учитывая, что глобальный кризис пластиковых отходов достигает тревожных масштабов, особенно в таких странах, как Индонезия, где прогнозируется резкое увеличение ежедневного производства мусора, водорастворимая пленка дает основания для оптимизма (3).

Биоразлагаемость и сокращение отходов

Большое преимущество водорастворимых пленок заключается в их биоразлагаемости. В то время как обычная пластиковая упаковка остается нетронутой на земле десятилетиями, водорастворимые пленки легко растворяются под действием воды и не оставляют токсичных остатков. Это делает их экологичными в упаковочных приложениях, связанных с моющими средствами, одноразовыми пакетами и медицинскими изделиями (4).

Кроме того, было установлено, что пленки, полученные естественным путем из целлюлозы, хитозана или ПВА, полностью биоразлагаемы, превращаясь в фрагменты за несколько дней или в течение нескольких недель при соответствующих условиях. По данным Чен и др. (2019), это гарантирует, что благодаря использованию этих материалов промышленность поможет сократить значительный вклад в загрязнение свалок и морской среды (5).

Универсальность в различных отраслях

Водорастворимые пленки используются в самых разных отраслях промышленности, включая фармацевтическую, сельскохозяйственную и пищевую. Водорастворимые пленки применяются для упаковки пищевых продуктов: продуктов быстрого приготовления, масел и соусов. Благодаря быстрому растворению в воде, они удобны в использовании для потребителей и являются выгодным решением для сокращения пластиковых отходов, образующихся из-за использования одноразовых пакетиков или мешочков (6).

Еще одно важное применение водорастворимых пленок – в фармацевтической и медицинской отраслях. Лекарственные препараты, легко растворяющиеся в воде, упаковываются в виде разовых доз с использованием этих пленок; таким образом, не требуется дополнительных отходов упаковки для таких лекарств. В медицине они используются для упаковки рассасывающихся шовных материалов и биоразлагаемых имплантатов (7).

Улучшение безопасности и гигиены продукции.

Причины все более широкого применения водорастворимых пленок включают в себя то, что они способствуют повышению безопасности и гигиены продукции. В отраслях, где высокие стандарты чистоты являются обязательными, таких как фармацевтика и пищевая упаковка, водорастворимые пленки, используемые в качестве барьеров против загрязнений, способствуют созданию стерильной, удобной в обращении упаковки. Таким образом, упаковка растворяется при использовании, что снижает риск загрязнения и обеспечивает безопасность продукции (8).

Энергоэффективность в производстве и использовании

В целом, процесс производства водорастворимых пленок является энергосберегающим, в отличие от традиционных методов производства пластмасс. Традиционное производство пластмасс является крупным потребителем энергии, что приводит к чрезмерным выбросам парниковых газов. Биоразлагаемые пленки, изготовленные из возобновляемых материалов, таких как ПВА, крахмал и целлюлоза, производятся энергосберегающими или низкоэмиссионными способами (9).

Водорастворимые пленки также обеспечивают энергоэффективность при их использовании. Например, в упаковке моющих средств такие пленки растворяются в воде при комнатной температуре; таким образом, это снижает потребление энергии, обычно используемой для нагрева воды при стирке. Это позволит экономить энергию, но в то же время уменьшит воздействие продукции на окружающую среду на всех этапах ее жизненного цикла (10).

Сокращение загрязнения микропластиком

Помимо того, что пластик вносит существенный вклад в производство обычных пластмасс, он также связан с одной из главных экологических проблем: проблемой микропластика, представляющей серьезную опасность для морской жизни и экосистем. Традиционная пластиковая упаковка легко распадается на мельчайшие частицы, которые остаются в океанах и водоемах на протяжении сотен лет, загрязняя морские экосистемы и попадая в пищевую цепь.

Водорастворимые пленки отличаются тем, что они полностью растворяются в воде и, следовательно, не способствуют образованию микропластика. Исследования пленок на основе ПВА, например, показали, что эти материалы полностью растворяются в воде и не приводят к загрязнению микропластиком. Эта характеристика делает их идеальной альтернативой для тех отраслей промышленности, которые хотят минимизировать свое воздействие на окружающую среду, особенно в тех областях, где продукт контактирует с водой (11).

Технологические достижения и персонализация

За последние несколько лет технологии производства водорастворимых пленок значительно продвинулись. Сегодня поставщики предлагают все больше индивидуальных решений, отвечающих разнообразным потребностям самых разных отраслей промышленности. Примерами специальных пленок являются пленки с заранее определенной степенью растворимости, механической прочностью и влагостойкостью, соответствующие конкретным требованиям.

Упаковка продуктов питания также идет в ногу со временем благодаря развитию пленочных технологий, которые позволяют использовать дополнительные антиоксидантные и антимикробные свойства для продления срока годности скоропортящихся материалов. Например, хитозановые и целлюлозные пленки, среди прочих, обладают большим потенциалом в качестве экологически чистых, биоразлагаемых упаковочных материалов с дополнительной ценностью с точки зрения антимикробной активности, подходящей для сохранения продуктов питания (12).

Биоразлагаемая упаковка для пищевой промышленности

Пищевая промышленность перешла на водорастворимые пленки, поскольку они позволяют сократить количество пластиковых отходов. Продукты питания в одноразовой упаковке, такой как пакетики и мешочки, считаются одним из видов пластиковых отходов; таким образом, замена материалов на водорастворимые пленки позволит уменьшить эту проблему. Водорастворимые пленки полностью изменили упаковку, поскольку растворяются в воде, исключая возможность попадания мусора на свалки.

Исследования показывают, что съедобные водорастворимые пленки демонстрируют высокую эффективность в упаковочных приложениях, например, для соусов или продуктов быстрого приготовления, приготовленных из гидроколлоидов, таких как целлюлоза и крахмал. Эти пленки обладают не только экологичными свойствами, но и предоставляют возможность создания инновационных решений, повышающих удобство для потребителя при упаковке (13).

Экономическая целесообразность и масштабируемость

Однако стоимость водорастворимых пленок со временем постепенно снижалась и стала экономически доступной для компаний. Первоначально производство биоразлагаемых альтернатив пластику было более дорогостоящим, что ограничивало возможности их массового производства. Однако развитие производственных процессов и источников сырья сделало такие пленки более экономически выгодными и масштабируемыми для массового производства (14).

Водорастворимые пленки представляют собой недорогой и легко масштабируемый вариант для всех компаний, желающих отказаться от традиционных пластмасс в пользу более экологичных альтернатив, особенно в условиях растущего давления со стороны регулирующих органов на сокращение пластиковых отходов во всем мире.

Заключение

Благодаря своей экологичности, биоразлагаемости и изменчивости, водорастворимые пленки открывают множество заманчивых перспектив в будущем упаковки. От предотвращения образования пластиковых отходов до повышения безопасности и гигиены продукции — водорастворимые пленки обладают рядом преимуществ перед традиционной пластиковой упаковкой. Поскольку различные отрасли, вероятно, продолжат поиск более экологичных альтернатив, водорастворимые пленки, скорее всего, займут ведущее место в области устойчивой упаковки в будущем. В некоторых отраслях, таких как фармацевтика и здравоохранение, широкое внедрение этой технологии со временем может уменьшить экологический след и способствовать созданию более экологичного будущего.

Ссылки

1. Лю С., Ши М., Ло Ю., Чжоу Л., Ло З.Р., Оон З.Дж. и др. Разлагаемые и растворимые тонкопленочные материалы для применения в экологически чистых электронных устройствах нового поколения. Прикладные науки. 2020;10(4):1320.

2. Khoo HH, Tan RB, Chng KW. Воздействие обычных пластиковых и биоразлагаемых пакетов на окружающую среду: Часть 1: Производственный жизненный цикл. Международный журнал оценки жизненного цикла. 2010;15:284–93.

3. Хуссейн МА, Мишра С, Агравал Й, Раторе Д, Чокши НП. Сравнительный обзор биоразлагаемой и традиционной пластиковой упаковки. Interactions. 2024;245(1):126.

4. Vandermeulen GWM, Boarino A, Klok H. Биодеградация водорастворимых и вододисперсных полимеров для сельскохозяйственных, потребительских и промышленных применений — проблемы и возможности для устойчивых материальных решений. Журнал полимерной науки. 2022 15 июня;60(12):1797–813.

5. Чен Дж., Чен Ф., Мэн И., Ван С., Лонг З. Окисленная микрокристаллическая целлюлоза улучшает термопластичные композитные пленки на основе крахмала: термические, механические свойства и водорастворимость. Polymer. 2019;168:228–35.

6. Демиркан Б., Велиоглу Ю.С. Революционизация одноразовой пищевой упаковки: всесторонний обзор термосвариваемых, водорастворимых и съедобных пакетов, мешочков, мешочков или пакетиков. Критические обзоры в области пищевой науки и питания. 20 декабря 2023 г.; 1–21.

7. Jin SH, Kang SK, Cho IT, Han SY, Chung HU, Lee DJ и др. Водорастворимые тонкопленочные транзисторы и схемы на основе аморфного оксида индия-галлия-цинка. ACS Appl Mater Interfaces. 2015 Apr 22;7(15):8268–74.

8. Pires AF, Díaz O, Cobos A, Pereira CD. Обзор последних разработок в области съедобных пленок и покрытий — с акцентом на материалы на основе сыворотки. Foods. 2024;13(16):2638.

9. Ван М., Цзя С., Лю В., Линь С. Водонерастворимая и гибкая прозрачная пленка на основе карбоксиметилцеллюлозы. Углеводные полимеры. 2021;255:117353.

10. Абдулла ЗВ, Донг Ю. Биоразлагаемые и водостойкие нанокомпозитные пленки из поливинилового спирта (ПВА)/крахмала (СТ)/глицерина (ГЛ)/галлуазитовых нанотрубок (ГНТ) для экологичной упаковки пищевых продуктов. Frontiers in materials. 2019;6:58.

11. Шанмугам К., Дустоссейни Х., Варанаси С., Гарнье Г., Батчелор В. Наноцеллюлозные пленки в качестве барьеров для воздуха и водяного пара: перерабатываемая и биоразлагаемая альтернатива полиолефиновой упаковке. Устойчивые материалы и технологии. 2019;22:e00115.

12. Ядав М., Бехера К., Чанг Ю.Х., Чиу Ф.К. Композитные пленки на основе хитозана, армированные нанокристаллами целлюлозы, с УФ-защитным барьером для экологичной упаковки. Полимеры. 2020;12(1):202.

13. Розенблум Р.А., Чжао Ю. Съедобные, водорастворимые и антиоксидантные пленки на основе гидроксипропилметилцеллюлозы или изолята соевого белка для упаковки сафлорового масла. Журнал пищевой науки. Январь 2021 г.;86(1):129–39.

14. Del Curto B, Barelli N, Profaizer M, Farè S, Tanzi MC, Cigada A, et al. Poly-Paper: A sustainable Material for Packaging, Based on Recycled Paper and Recyclable with Paper. Journal of Applied Biomaterials & Functional Materials. 2016 Oct 2;14(4):490–5.