От упаковки к компосту: исследование длинной в 10 лет

Шведский стол с едой в одноразовой пластиковой упаковке. Фото Ричарда Р. (@sepro)

Компостируемая упаковка – это упаковка, которая поддаётся ускоренному аэробному биологическому разложению в контролируемых условиях на промышленных площадках.

Компостируемые пластики не требуют раздельного сбора, сортировки, переработки в сопоставлении с традиционными пластиками. Но для достижения максимальной биологической разлагаемости они должны компостироваться вместе с органическими отходами наиболее распространенным аэробным способом компостирования.

Полимерные материалы, пригодные для компостирования

Такие материалы уже есть на рынке. Более того, они уже достаточно широко используются в упаковочной индустрии.

Давайте перечислим хотя бы некоторые из них:

- PLA (Polylactic Acid), полимолочная кислота. Это полимер, который получают из кукурузного крахмала. Самый распространенный на сегодняшний день компостируемый материал.

- PHBH (Polyhydroxybutyrate), полигидроксибутират. Это полимер, который получают путем ферментации растительного масла.

- BioPBS(Polybutylene succinate), полибутилена сукцинат. Это полимер, который получают из отходов сахарного тростника. В последнее время получает все большее распространение из-за хорошей устойчивости к температуре.

- PBAT (Polybutylene Adipate Terephthalate), полибутилена адипата терефталат. Единственный известный нам полимер, получаемый не из растительного сырья, но подверженный полному биоразложению при компостировании.

Так же хорошо компостируются бумага и картон, разумеется. Отлично разлагается и целлофан, который получают из целлюлозы – растительного сырья. В последние годы этот материал получил буквально второе дыхание из-за своих свойств биоразложения.

Вопрос повсеместного замещения традиционных пластиков компостируемыми недостаточно проработан в нашей стране. Использование компостируемых упаковочных материалов экологически и экономически оправдано только при условии создания инфраструктуры по переработке органических отходов в безопасное удобрение. Тем временем в США были проведены исследования компостируемой упаковки на 10 промышленных предприятиях в течении более 10 лет.

Весной 2024 года Консорциум по компостированию США (отраслевое объединение, возглавляемое Центром экономики замкнутого цикла при партнерской организации Closed Loop Partners), опубликовал новаторский отчёт, который восполняет критически важный пробел в данных для американской индустрии компостирования.

Партнерами Консорциума являются две организации – Альянс производителей компоста и Программа полевых испытаний компостирующих материалов США.

Альянс производителей компоста (CMA): проводит полевые испытания распада компостируемой упаковки и пересматривает критерии приемлемости для некоторых из крупнейших предприятий по производству компоста в США и Канаде.

Программа испытаний компостируемых продуктов в полевых условиях (CFTP): поддерживает предприятия промышленного компостирования методиками и тестовыми наборами. Затем специалисты собирают исходные данные о дезинтеграции продукта и об условиях производства компоста. Как международная некоммерческая исследовательская платформа, CFTP стремится понять, как компостируемые продукты разлагаются в реальных условиях.

В общей сложности в ходе исследования было протестировано более 23 000 единиц сертифицированной биоразлагаемой упаковки, контактирующей с пищевыми продуктами, в условиях крупномасштабного промышленного компостирования. В исследование были включены 31 тип упаковки и продуктов из волокон, а также биоразлагаемая пластиковая упаковка и продукты, такие как PLA и PHA, на 10 различных предприятиях по компостированию в США.

Отчет был опубликован в критический момент, когда биоразлагаемая упаковка становится альтернативой обычному пластику на фоне острого кризиса, связанного с отходами. Примерно треть мирового производства продуктов питания ежегодно выбрасывается – потери оцениваются в 230 миллиардов долларов. Почти 60% неконтролируемых выбросов метана на городских свалках вызваны выброшенными продуктами питания, что подчёркивает их значительное влияние на окружающую среду.

В настоящее время неуклонно растет спрос на органическую упаковку, пригодную для компостирования. В США этот рынок будет расти на 16% в год до 2032 года, в 4 раза быстрее, чем рынок традиционной пластиковой упаковки.

Сегодня индустрия компостирования в США находится в стадии трансформации. Среди задач отрасли – увеличение количества перерабатываемых пищевых отходов. Примерно 70% предприятий по компостированию, которые перерабатывают пищевые отходы, также принимают и перерабатывают некоторые виды компостируемой упаковки. Ведь часто люди сдают свои отходы именно в такой упаковке.

Чтобы биоразлагаемая упаковка полностью раскрыла свой потенциал в качестве решения для циклической экономики, важно, чтобы она разлагалась по окончании срока службы. Это возможно в сочетании с единообразной маркировкой и дизайном, которые позволяют отличать биоразлагаемую упаковку от небиоразлагаемой. Очень важна также политика, стимулирующая создание надёжной инфраструктуры для компостирования этих материалов. В исследовании Консорциум по компостированию фокусируется на том, как разлагается биоразлагаемая упаковка.

Предприятия по промышленному компостированию могут принимать компостируемую упаковку только в том случае, если они уверены, что эти материалы действительно разлагаются и не оказывают негативного влияния на их конечный продукт – здоровый компост! Тестирование на биоразложение, которое проводится в лабораторных условиях, имеет важное значение. Оно доказывает, что элемент действительно преобразуется на молекулярном уровне за счет микробной активности. Но не менее важны испытания в реальных условиях промышленного компостирования, ведь только так можно установить связь между лабораторными результатами и реальным распадом в промышленных и коммерческих условиях.

Это очень важно для укрепления доверия к индустрии компостирования. Многие из сегодняшних крупнейших предприятий по компостированию в США работают с постоянно меняющимся списком сырья, включая пищевые отходы. Эти системы отличаются от тех, которые использовались в первые годы компостирования дворовых и пищевых отходов. Коммерческое компостирование и компостируемая упаковка значительно эволюционировали и постоянно совершенствуются.

Компостируемая упаковка – это многообещающая инновация для перенаправления пищевых отходов со свалок на предприятия по компостированию, но для успеха инфраструктура должна быть готова и способна перерабатывать эти материалы. До 2024 года в открытом доступе было недостаточно информации о характеристиках компостируемой упаковки, но ситуация меняется. Данные полевых испытаний могут стимулировать дискуссии, решения и выработку политики, которые сформируют более устойчивое будущее для индустрии компостирования и компостируемой упаковки.

Вопреки распространенному мнению, биополимеры обычно хорошо распадаются при компостировании. Продукты на основе волокна не распадаются так же хорошо, как биополимеры в целом, хотя производители компоста более комфортно принимают волокна, потому что биопластики часто напоминают традиционные пластики и по ошибке сортируются в контейнер для органических веществ.

Компостирование является сложным процессом, на который влияет множество переменных: влажность, соотношение углерода к азоту, объемная плотность, аэрация. Данные отчета свидетельствуют о том, что ни одна переменная не может считаться ключом к успешному расщеплению компостируемых продуктов. Каждая переменная влияет на другие и надо учитывать их совокупное влияние на материалы, которые находятся в бурте.

Во-первых, сертифицированная компостируемая упаковка, контактирующая с пищевыми продуктами, эффективно разлагается на коммерческих предприятиях, которые строго следят за тем, чтобы условия были постоянными: влажность, температура, аэрация.

Во-вторых, упаковка из компостируемого пластика и волокна соответствовала пороговым значениям стандарта ASTM D6868-21 по дезинтеграции в полевых испытаниях (80% и 90%).

Наконец, распад упаковки из волокна улучшается при механическом или ручном перемешивании и постоянном уровне влажности выше 50%. Подробнее с выводами отчета можно ознакомиться здесь.

Метод «сетчатого мешка» занимает центральное место в испытаниях CMA в течение почти 10 лет. Образцы маркируются, помещаются в сетчатые мешки и укладываются слоями в свежеприготовленную компостную массу на коммерческом объекте. Затем мешки извлекаются, охлаждаются и подсушиваются. Полевые техники просеивают каждый мешок, и образцы отправляются в лабораторию для дальнейшей обработки. CMA оценивает визуальную дезинтеграцию, ведь производители больше всего опасаются по поводу внешнего загрязнения конечного продукта. Остатки волокна в готовом компосте, как правило, считаются менее проблематичными, чем остатки пластика, потому что остатки волокна часто продолжают разрушаться после активного компостирования, как и в условиях окружающей среды. Компостируемые биополимеры, с другой стороны, могут продолжать или не продолжать распадаться после активного компостирования и могут выглядеть как обычный пластик в готовом продукте.

Таким образом, компостируемые биополимеры должны демонстрировать >90% распада, в то время как продукты на основе волокна должны иметь >80% распада.

Все продукты и упаковка, протестированные в проекте, были либо сертифицированы BPI, либо находятся в процессе сертификации. Этот выбор гарантировал, что вредные химические вещества, такие как PFAS, не будут введены в процесс компостирования. Дезинтеграцию измеряли по процентному уменьшению веса и площади поверхности на ~47-й день и в конце фазы стабилизации компоста. Компостируемая упаковка оставалась в компостных буртах от 49 до 94 дней, в зависимости от технологии предприятия. Отличительным аспектом исследования является уровень данных и детализации параметров компостирования, таких как температура, влажность и многое другое, наряду с результатами дезинтеграции, которые были оценены как в поле, так и в лаборатории. Операторы отслеживали ежедневную температуру в бурте, еженедельные показания влажности и содержание кислорода, а также периодически измеряли объемную плотность, pH, соотношение углерода и азота, зрелость и стабильность компоста. Этот всесторонний сбор данных позволил соотнести условия компостирования с производительностью распада упаковки, что дало ценную информацию об эффективности различных процессов компостирования.

● Биоразлагаемая пластиковая упаковка и изделия из компостируемого материала успешно разлагаются при использовании пяти методов компостирования, а также на всех 10 предприятиях с различными сроками обработки и условиями эксплуатации, достигая в среднем 98% разложения по площади поверхности, что превышает отраслевые показатели, позволяющие достичь 90% или более высокого уровня разложения.

● Компостируемая упаковка и изделия из волокон в среднем распадаются на 83% по площади поверхности, что соответствует отраслевым стандартам. Результаты показали, что определенные условия эксплуатации, такие как переворачивание, перемешивание и постоянный уровень влажности выше 50%, способствуют более быстрому распаду упаковки и изделий из волокон.

Полученные результаты указывают на целесообразность использования сертифицированной компостируемой упаковки, контактирующей с пищевыми продуктами, в качестве альтернативного упаковочного решения по сравнению с одноразовой обычной пластиковой упаковкой. Было бы очень интересно и полезно, если бы производители компостируемой упаковки в Росси по примеру коллег из США провели крупномасштабные исследования в реальных условиях промышленного компостирования.

Это послужило бы толчком к развитию отрасли компостируемой упаковки в РФ, вызвало бы доверие потребителей упаковки и производителей компоста. Особое мнение по данному вопросу руководителя направления по работе с органами власти движения «РазДельныйСбор» Анны Гаркуши читайте в статье «Роль разлагаемых пакетов в решении проблемы отходов в России». Подписывайтесь на наш журнал – это бесплатно.