Пакувальна індустрія і навколишнє середовище

Людське суспільство в процесі свого існування та господарської діяльності суттєво змінило природне оточення. Втручання людини в природні процеси супроводжується також і негативними наслідками — скороченням площ лісів, зникненням багатьох видів рослин і тварин, підсиленням ерозії, забрудненням атмосфери, світового океану і навколишнього природного середовища, що може призвести до екологічної кризи. А тому, збереження природного середовища, з яким людське суспільство знаходиться в безпосередній взаємодії своїм життям і виробничою діяльністю, придатним для існування сучасних і майбутніх поколінь людства, повинно бути однією з важливих задач науки та виробництва.

Враховуючи це, завдання екології — науки про розвиток органічних співтовариств - слід визначати в більш широкому розумінні – як вивчення можливих реакцій біосфери на природні збурення і особливо, антропогенні навантаження, визначення їхніх допустимих границь і нормативів та вираження шляхів, що забезпечують виконання цих нормативів.

Не буде перебільшенням твердження, що за такого визначення в екології повинен бути здійснений безпрецедентний синтез наукових дисциплін – біології, геології, фізики і хімії, географії і економіки, історії і математичного моделювання та багато інших. Причому найскладніші фундаментальні проблеми в екології є сусідніми з прикладними питаннями, які необхідно вирішувати сьогодні, зараз, негайно.

Для реалізації ідеї нормативного підходу у сфері охорони довкілля розробляється спеціальний інструментарій, що включає:

ü побудову структури цілей і заходів, які реалізують цілі необхідного рівня;

ü оцінки витрат ресурсів і часу, необхідних для їхньої реалізації;

ü проведення експертної оцінки відносної важливості і значущості цілей;

ü оптимізацію всього комплексу програмних мікропроцесів за загального обмеження ресурсів, які надходять із всіх джерел на реалізацію природоохоронної програми.

Сьогодні вимоги до захисту навколишнього середовища стають все більш жорсткими і необхідними. Сучасний період стає поворотним для багатьох компаній, організацій, які вирішили встановити нові стандарти екологічності і безпечності продукції, витрачаючи певні суми для переходу на «зелені» технології. Це свідчить, що виробництво продукції харчування, пакувальних матеріалів і паковання має бути вільним від застосування ртуті, миш’яку, важких металів, токсичного полівінілхлориду, замінивши їх екологічно чистими матеріалами, які піддаються 100%-ному переробленню під час утилізації. Крім цього паковання, в якому продукція поставляється споживачеві, повинне бути виготовлене з максимальним використанням вторинної сировини. «Зелені» технології наближають продукцію до споживачів.

Споживачі будь-якої продукції (товарів) дуже чутливі до її якості. Це в наш час свідчить, що річ або продукт виготовлені без шкоди людині і довкіллю. В Західній Європі компанії, фірми, організації, які забувають про це, втрачають право належати до країни, що турбується про навколишнє середовище і здоров'я людини. Виробники пакувальної продукції, як і будь-якої іншої, намагаються підкреслити свою екологічність за допомогою виготовлення «Зелених» ліній товарів або виробів та перерахуванням частини коштів на захист навколишнього середовища та розвиток соціальної інфраструктури в регіонах, де отримують сировину для їхнього виробництва. Так, наприклад, деякі провідні підприємства Європи, підкреслюють свого причетність до екологічних аспектів своєї діяльності. Щорічно, підраховуючи втрати від викидів в атмосферу під час друкування своєї рекламної продукції, компанія висаджує по сусідству з підприємством необхідну для компенсації кількість дерев.

Застосування для упакування харчових продуктів комбінованих матеріалів, до складу яких входять різні полімери і фольга, гостро порушує питання щодо екологічної чистоти цих матеріалів і їхньої утилізації.

Питання утилізації скла, металів(жерсть, алюміній), паперу, картону і деревини технічно досить ясні і опробовані. Труднощі пов’язані з організацією збирання відходів, їхнім сортуванням і транспортуванням. Ця робота, в якій досягнуті значні позитивні результати, проводиться у всіх економічно розвинених країнах. Взагалі слід утилізувати як вторинну сировину практично усі відходи скла, металу, паперу.

Значно складніший стан з відходами полімерного паковання. Склад полімерів різноманітний, але ще різноманітніші їхні комбінації в численних ламінатах, у тому числі з папером і картоном. У цій складній проблемі важлива, насамперед, чітка ідентифікація полімерних відходів, які повинні бути марковані числовими знаками, що визначають вид полімеру, для полегшення їхнього сортування перед регенерацією.

Основними перспективними заходами, проведеними в різних країнах і спрямованими на зменшення забруднення навколишнього середовища, є:

- вишукування способів зниження маси відходів за рахунок застосування матеріалів меншої товщими, раціональної форми паковань;

- вторинне перероблення відходів у нові матеріали і вироби;

- утилізація спалюванням (як показав досвід ряду країн, спалювання 2 т відходів паковання заміняють 1 т нафтової сировини);

- розроблення нових видів паковань і матеріалів, що підлягають деструкції під дією світла, мікроорганізмів і кисню повітря;

- застосування багатооборотної тари (з числом оборотів до 100 і вище).

Характеристика екологічної чистоти пакувальних матеріалів і паковань стала найважливішим критерієм визначення його застосування для фасування і зберігання продуктів харчування.

У Швейцарії зроблена спроба оцінити кількісно екологічну характеристику паковань. За одиницю забруднення прийнята величина UBP (коефіцієнт забруднення середовища пакованням), що оцінюється комплексом показників, які враховують склад паковання, масу, можливість його утилізації і інші. Якщо UBP не перевищує показника 20-30, паковання має екологічну чистоту («зелене паковання»). Якщо ж значення UВР перевищує 100-110, то паковання визнається екологічно неприйнятним. Як приклад слід призвести паковання для олії — полімерний пакет+картон/45/; паперовий пакет для упакування фруктів/21/; паковання для м’яса – папір + поліетилен /28/; пакет для кави – сульфатна целюлоза + алюміній /824/; паковання Тетра-Брик /90/. Науковці вважають застосування пакувальних матеріалів з величиною показника UBP вище 100 недоцільним.

Аналізуючи вітчизняний і зарубіжний досвід застосування пакувальних матеріалів у харчовій та інших галузях промисловості, слід відзначити деякі напрямки розвитку індустрії пакувальних матеріалів, паковання і технологічних процесів упакування продуктів харчування та утилізування відходів паковання:

- перш за все – це зниження витрат напівфабрикатів зі зберіганням корисного обсягу виробництва таких матеріалів;

- зниження маси 1 м² матеріалів зі зберіганням чи навіть підвищенням їхніх міцнісних властивостей;

- підвищення бар’єрних властивостей шляхом сполучення з полімерами чи з алюмінієвою фольгою;

- підвищення технологічності шляхом сполучення з термопластами для здійснення термозварювання;

- удосконалювання способів формування таропакувальних виробів, у тому числі одержання багатошарових ламінатів співекструзією;

- розроблення паковань, що активно сприяють технологічним процесам оброблення і зберігання харчових продуктів, придатних для мікрохвильового нагрівання, включення антиокислювачів, водопоглиначів і інших добавок;

- розроблення зручного для споживачів паковання (швидке розкриття, застосування як посуд тощо);

- підвищення декоративності шляхом нанесення багатоколірного друку;

- застосування багатооборотної тари;

- удосконалення процесу збирання відходів, сортування і утилізації;

- розроблення матеріалів, що деструктуються під впливом світла, мікроорганізмів, кисню.

Папір має переваги перед синтетичними матеріалами, оскільки він піддається регенерації і менш забруднює навколишнє середовище, для його виготовлення використовується вторинне волокно.

Виробництво паперу і пакувальних матеріалів мокрим способом як і раніше залишається перспективним, а нові технології сухого формування, виготовлення нетканих матеріалів (NONWOVENS) не будуть мати успіху і широкого застосування.

Основною сировиною залишаються рослинні волокна, зокрема, із хвойної деревини, також будуть застосовувати листяні породи деревини крім традиційних її видів (тополя, береза, бук тощо.), а також акацію, дуб, тропічні породи і однолітні рослини.

З однолітніх рослин більш широке застосування знайдуть солома з жита, пшениці, рису, бамбуку, ріпаку, відходи від перероблення льону та конопель,багаси, а також макулатура. Синтетичні волокна через низькі здатність зв’язування між собою і структуротворення не знайдуть широкого застосування навіть із застосуванням хімічних добавок.

Частка напівцелюлози і деревної маси в композиції виробів буде зростати. Для одержання целюлози будуть використовуватися енергозберігаючі способи і технології, спрямовані на охорону навколишнього середовища. Особливе місце займає застосування мінеральних наповнювачів. Проводяться роботи, спрямовані на виробництво паперу з вмістом наповнювача до 70%. За нейтрального способу проклеювання буде використовуватися більше карбонату кальцію замість коаліну. Прогнозується впровадження папероробних машин (ПРМ) зі швидкістю 2000 м/хв.. і робочою шириною понад 10 м, як звичайне явище.

В умовах жорсткої ринкової конкуренції найважливішим напрямком розвитку паковання є зниження витрат на його виготовлення за рахунок економії матеріалу. Для тари з гофрокартону витрати на сировину складають 50,7% витрат на виробництво, для металів та полімерів (залежно від виду) –– 40-60%. Однак, як показують результати досліджень в сфері виробництва пляшок і банок з полімерів або картонного паковання для напоїв, можливості для подальшої економії матеріалу дуже обмежені. А розвиток таких способів торгівлі, як, наприклад, Е-Соmmerce (продаж через інтернет), в окремих випадках може призвести навіть до підвищення витрат пакувального матеріалу. І все-таки тенденція до зниження витрат матеріалу залишається актуальною в майбутньому. Значення фактору економії є важливим з огляду на зростання застосування полімерів і підвищення цін на сировину.

Все частіше і гостро ставиться проблема щодо більш широкого використання репродуктивної сировини, оскільки паковання з відтвореної біологічно розщеплюваної сировини, інтерес до якої зростає разом з підвищенням екологічної свідомості населення, дає змогу завершити кругообіг матеріалів з великою вигодою для навколишнього природного середовища.

Харчові продукти біологічно розкладаються, в той час як паковання, зазвичай не завжди. Це пов’язано з тим, що пакувальним матеріалом є не тільки папір, а часто використовується складне паковання – алюмінієва фольга, пластик і папір – все разом.

У відповідності з статистичною інформацією в розвинених країнах світу відходи паковання (ВП)складають від 3 до 7% від загального обсягу твердих побутових відходів(ТПВ). При цьому встановлюється пряма залежність кількості ВП від рівня доходів населення. Саме, мабуть, через це в розвинених країнах світу понад 30 років тому увагу громадськості було звернуто до проблеми утилізації ВП. У Європі національні системи поводження з ВП складають на основі вимог Директиви 94/62/ЄС про паковання і відходи паковання, яка була прийнята Європейським парламентом 20 грудня 1994 року. Це дає можливість попередити або суттєво знизити негативний вплив ВП на навколишнє середовище країн – членів ЄС, а також третіх країн, забезпечити функціонування внутрішнього ринку, уникнути перешкод для торгівлі, порушень або обмежень конкуренції в межах (рамках) ЄС.

В Україні проблема утилізування ВП стала проявлятись на кінець 90-х років ХХ століття, зростаючи з підвищенням виробництва вітчизняних продуктів харчування. Однак до цього часу в Україні не знайдена і не створена своя модель системи поводження з ВП, повністю відсутня чітка державна політика у сфері поводження з ТПВ.

В Україні накопичено від 20 до 30 млрд. т відходів (така різниця в цифрах підтверджує відсутність достовірної і повної інформації). Це в середньому 50 тис. т на 1 км² території України. Серед цих відходів 60 млн. т припадає на ВП. На 1 тис. дол. США внутрішнього валового продукту (ВВП) в розвинутих країнах ЄС щорічно утворюється 32 кг відходів, в Польщі – 124 кг, Угорщині 324 кг, Україні – 15 тис. кг. ТПВ в Україні розміщуються на 5 тисячах сміттєзвалищ і полігонів, 177 з яких перенавантажені, а 467 не відповідають нормам екологічної безпеки, і підлягають спалюванню на двох існуючих в Україні сміттєспалювальних заводах. – у Києві та Дніпропетровську.

З іншого боку, в країні створена розгалужена організаційна структура в сфері поводження з ТПВ, кожний орган якої у відповідності до затверджених положень в тому або іншому ступені, приймає участь в реалізації державної політики в цьому напрямку.

Головними проблемами системи управління в галузі є:

- недостатня законодавча і нормативна база;

- відсутність системного підходу у сфері поводження з ТПВ на місцевому рівні;

- відсутність технічної політики щодо створення умов збирання та утилізації відходів;

- монополізування ринку в малих і середніх містах країни;

- недостатня кваліфікація спеціалістів щодо вирішення питань проблеми.

На основі зазначеного можна підсумувати, що існуюча державна політика у сфері поводження з ТПВ є недостатньо ефективною для вирішення нинішніх проблем – продовжується накопичення як ТПВ, так і нових проблем з їхнім використанням, утилізацією і впливом на навколишнє середовище.

Створення регуляторних актів, аналіз стану і прогнози розвитку ситуації, державна політика утворення відходів паковання, системи збирання, сортування, підготовки до перероблення відходів, зв'язок цієї проблеми з проблемами навколишнього середовища в кожному регіоні країни – далеко не повний перелік задач і заходів на всіх рівнях: від державних чиновників до пересічних громадян і органів виконавчої влади.

Адже ТПВ – це насамперед використане паковання, а не сміття, не непотріб, а цінна сировина для вторинного перероблення. Тому шлях до вирішення проблеми — це роздільне збирання ТПВ у місцях їхнього утворення, через сортування, підготовку до перероблення, отримання з них високоякісної конкурентоспроможної продукції – картону, інших матеріалів, в тому числі для виготовлення паковання. Ці заходи є реальними для впровадження, цьому свідчить значний досвід у вирішенні цієї проблеми багатьох Європейських країн. Не слід забувати, що кожна тонна макулатури зберігає 17 дерев або замінює 900 кг целюлози.

Турбота щодо захисту довкілля також є фундаментальним довгостроковим напрямком глобального розвитку, включаючи пакувальний екодизайн, екологістику, ековиробництво, так само як і рисайлинг мінералів, зниження маси цих матеріалів і відновлення джерел сировини.

Пакувальна індустрія підтверджує свою здатність відповідати вимогам споживачів, компаній, фірм щодо якості та вартості виготовленої нею продукції, її конкурентоспроможності на національному та міжнародному ринках.

Тому першочергово повинні бути визначені і виконуватись правильні і реальні пріоритети, оскільки лідером ринку може стати тільки той виробник, хто зможе забезпечити не тільки високу і стабільну якість продукту, але і сучасне паковання для нього, яке відповідає високим вимогам Європейських і міжнародних стандартів, в тому числі санітарно-гігієнічним нормам, правилам та умовам утилізації.

Основні напрямки технологій і процесів виробництва пакувальних матеріалів і паковань, що відповідають сучасним потребам – це нанотехнології, плазмове оброблення, біополімери і біотехнології, призначення яких забезпечити спеціальні функції кінцевому запакованому продукту, як: збереження свіжості і форм, створення бар’єрів для водяних парів, газу або різних запахів, облік продукції, запобігання підробці, відповідальність санітарно-гігієнічним вимогам і екологічним стандартам.

Характерна риса наночасток є відношення площі поверхні до об’єму і, як слідство, велика поверхнева енергія. Наноматеріали в матеріалознавстві – це перехід на нанорівень – тобто в цій сфері стали проводити дослідження на частках розміром 10^{-9 м.}

Під плазмовим обробленням розуміють сукупність технологічних процесів оброблення матеріалів низькотемпературною плазмою, що створюється газорозрядним пристроєм — плазмотроном. Це спосіб довготривалого та рівномірного впливу, наприклад, на пакувальний матеріал з метою модифікації його поверхневої енергії, для підвищення адгезії, водо — жировідштовхувальних бар’єрних властивостей виготовленого з нього паковання, інших характеристик, що забезпечують схоронність якості запакованого продукту протягом необхідного терміну.

Біополімери – це полімери, що отримані із природної та регенерованої сировини, як хітозан (панцири водяних тварин), протеїн із сироватки (відходи приготування сиру). Полімери такої структури повністю біорозкладні, маючи відмінні бар’єрні властивості.

На перший погляд складається враження, що ніякого ефекту від проведення природоохоронних заходів не буде отримано і витрати на охорону довкілля будуть сприйматись суспільством як невідворотні, але не ефективні витрати. Але це не так. За оцінками, виконаними експертами ФРН, втрати від антропогенної діяльності, які спричиняються навколишньому середовищу, складають щорічно 7 – 8% внутрішнього валового продукту.