Opakowania & Etykietowanie
Ekologiczne opakowania – szklane, biodegradowalne i kompostowalne rozwiązania
Wstęp
Unia Europejska dąży do ograniczenia stosowania tworzywa sztucznych i ilości produkowanych odpadów opakowaniowych. Wynika to wprost z Dyrektywy 2019/904 w sprawie zmniejszenia wpływu niektórych produktów z tworzyw sztucznych na środowisko zwanej dyrektywą SUP oraz z Rozporządzenia (UE) 2025/40 w sprawie opakowań i odpadów opakowaniowych, (…) zwanym rozporządzeniem PPWR. UE zakłada zmniejszenie ilości produkowanych odpadów opakowaniowych w stosunku do 2018r. o 5% do 2030 r. o 10% do 2035 r. oraz o 15% do 2040 r. Wyprodukowane opakowania mają się w co najmniej 70% nadawać do recyklingu. Jednocześnie UE zakłada ambitne cele recyklingu odpadów opakowaniowych. Już do 31.12.2025 r. należy poddać recyklingow i co najmniej 65 % masy wszystkich wytworzonych odpadów opakowaniowych. Rozporządzenie PPWR zakłada dokładne wartości % wykonanego recyklingu opakowań w podziale na rodzaje opakowań i kolejne lata.
Jedną z odpowiedzi producentów i użytkowników opakowań jest próba odejścia od opakowań z tworzyw sztucznych na rzecz innych materiałów opakowaniowych uważanych za ekologiczne. Takimi materiałami jest szkło oraz duża grupa materiałów biodegradowalnych i kompostowalnych.
Wymagania podstawowe
Przemysł farmaceutycznych stawia stosowanym opakowaniom szczególne wymagania. Opakowania do produktów leczniczych w tym do kroplówek leków w zastrzykach, krwi i jej składników, szczepionek jak i zwykłych leków sprzedawanych pacjentom muszą spełniać najwyższe wymagania jakościowe. W tym celu stosuje się wymagania Farmakopei Europejskiej oraz Europejskiej Agencji Medycznej. Każde opakowanie musi wykazać się właściwą czystością chemiczną, musi zapewniać właściwą ochronę mechaniczną produktów oraz właściwą odporność na przenikanie tlenu, pary wodnej i promieniowania UV. Opakowania tego rodzaju podobnie jak same produkty podlegają nadzorowi Głównego Inspektora Farmaceutycznego (GIF) oraz Urzędowi Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych.
Opakowania szklane
Szkło jest najbardziej obojętnym chemicznie materiałem opakowaniowym. Nie przekazuje obcego smaku i zapachu do pakowanego produktu. Jest przyjemne w dotyku i dobrze prezentuje się wizualnie. Opakowania szklane ocenia się zgodnie z Monografią 3.2.1 Farmakopei Europejskiej. Głównym kryterium oceny jest stabilność hydrolityczna czyli odporność na wymywanie składników szkła przez zapakowany produkt. Ważnym kryterium oceny czy dany materiał jest rzeczywiście ekologicznych jest ślad węglowy opakowania czyli całkowita emisja gazów cieplarnianych przede wszystkim CO2 podczas pełnego cyklu życia produkt. Przy wyliczaniu śladu węglowego bierze się pod uwagę ilość CO2 jaka jest emitowana pod-czas pozyskiwania surowców potrzebnych do produkcji danego wyrobu, następnie to ile emituje się CO2 podczas samej produkcji wyrobu oraz jego dalszej dystrybucji (logistyka transport), wykorzystania i utylizacji. Na tym tle opakowania ze szkła nie wyglądają korzystnie. Są nieporównywalnie cięższe niż opakowania z tworzyw sztucznych a do ich produkcji zużywa się dużo więcej energii. Butelka o objętości 1 litra z PET waży 45g, butelka szklana nawet 427g. Przeciętna temperatura topnienia tworzyw sztucznych wynosi od 1260C dla polietylenu do 2600C dla PET, szkła 650-12000C. Kolejnym bardzo dużym problemem jest podatność szkła na tłuczenie się. Obecność odłamków szkła stanowi jedno z największych zagrożeń obecnością ciał stałych w pakowanych produktach.
Opakowania biodegradowalne i kompostowalne
Prawie każde opakowanie jest biodegradowalne czyli podlega degradacji biologicznej ale nie każde jest kompostowalne czyli nie ulega rozkładowi w kompostowni przemysłowej lub przydomowej w zakładanym czasie. Badania biodegradacji i kompostowania przeprowadza się zgodnie z normą PN-EN 13432 lub PN-EN 14995. Proces oceny zaczyna się od określenia składników opakowania i ich identyfikacji. Na tym etapie dokonuje się wstępnej oceny przydatności opakowania do biodegradacji i kompstowania. Jeżeli wiadomo że dany materiał nie ulega tym procesom można na tym etapie zakończyć ocenę, dotyczy to np. tworzyw tradycyjnych jak PE,PP, PET itp. Jeżeli opakowanie przejdzie ten etap oceny bada się zawartość pierwiastków (Zn, Cu, Ni, Cb, Pb, Hg, Cr, Mo, Se, As, F). Są to pierwiastki szkodliwe np. ołów, rtęć oraz pierwiastki biogenne np. selen oraz zawartość substancji lotnych i wilgoci. Następnie dokonuje się oceny zdolności opakowania do rozpadu fizycznego w procesie kompostowania w kompostowni przemysłowej lub przydomowej. Na końcu dokonuje się oceny zdolności do końcowej biodegradacji w ciągu 6 lub 12 miesięcy. Ostatnim etapem jest ocena uzyskanego kompostu pod kątem ekotoksyczności czyli zdolności do stymulowania wzrostu nasion i przyrostu biomasy wysianych roślin.
Grupę materiałów biodegradowalnych i kompostowalnych możemy podzielić na
- Biopolimery;
- Skrobię termoplastyczną (TPS);
- Estry celulozy i celulozę regenerowaną
Do biopolimerów zaliczamy tworzywa sztuczne pochodzące z procesów fermentacji np. polilaktyd, polikwas mlekowy PLA uzyskiwany z kwasu mlekowego pochodzącego z bakterii mlekowych. Polihydroksyalkaniany PHA wytwarzane między innymi przez bakterie Alcaligenes eutrophus. Stosując różne bakterie możemy sterować długością łańcucha hydroksykwasów z których składają się PHA. Najprostszą i najczęściej występującą odmianą PHA jest polihydroksymaślan PHB. Polimery i kopolimery kwasu 3-hydroksymasłowego, polihydromaślan PHB oraz kwasu 3-hydroksywalerianowego (PHV) również syntezowane przez mikroorganizmy.
Biopolimery można również wytworzyć z surowców syntetycznych ale ulegających biodegradacji np. PGA poliglikolid, poli(kwas glikolowy) najprostszy poliester alifatyczny otrzymywany w procesie dimeryzacji kwasu glikolowego z otwarciem pierścienia.
Najprostszym kryterium oceny faktycznej przydatności danego materiału do zastosowań praktycznych jest jego skala produkcji. Mimo szerokiego marketingu według dostępnych danych cała światowa produkcja tego rodzaju tworzyw nie przekracza 0,49% tonażu tworzyw sztucznych wyprodukowanych na świecie w 2023r. Wynika z małej odporności tych tworzyw na działanie czynników chemicznych, warunków atmosferycznych oraz wysokiej przepuszczalności tlenu i pary wodnej. Ten ostatni czynnik ma bardzo duże znaczenie dla branży farmaceutycznej bo wprost wpływa na termin przydatności leku do użycia. Ewentualne modyfikacje poprawiające te właściwości mogą wpływać na zdolność materiałów do biodegradacji i kompostowania.
Skrobia termoplastyczna TPS
Skrobię TPS otrzymuje się ze skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej. W Polsce na skalę pilotażowo-produkcyjną TPS produkuje Grupy Azoty S.A. Materiał ten ze względu na małą odporność chemiczna i fizyczną nadaje się do kontaktu tylko z produktami suchymi.
Estry celulozy i celuloza regenerowana jak sama nazwa wskazuje są pochodnymi celulozy, może to być np. octan celulozy, azotan celulozy. Na rynku dostępne są komercyjne rozwiązania w postaci np. folii wykonanych z tych materiałów. Należy pamiętać ze wyroby z regenerowanej celulozy przeznaczone do kontaktu z żywnością muszą spełniać wymagania dyrektywy 2007/42/ WE oraz rozporządzenia Ministra Zdrowia dotyczącego dopuszczalnego składu chemicznego. Podobnie jak w przypadku biopolimerów przed zastosowaniem tych materiałów należy sprawdzić ich oporność na pakowany produkt i oczekiwaną przenikalność gazów.
Podsumowywanie
Farmakopea Europejska nie zawiera monografii dotyczących żadnej z wymienionych grup materiałów co dodatkowo utrudnia wykorzystanie ich w przemyśle farmaceutycznym. Obecnie wszystkie opisane wyżej rozwiązania są głównie interesującymi kierunkami rozwoju opakowań niż możliwościami zastąpienia opakowań z tradycyjnych tworzyw sztucznych.
Bibliografia
1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/904 z dnia 5 czerwca 2019 r. w sprawie zmniejszenia wpływu niektórych produk-tów z tworzyw sztucznych na środowisko
2. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2025/40 z dnia 19 grudnia 2024 r. w sprawie opakowań i odpadów opako- waniowych, zmiany rozporządzenia (UE) 2019/1020 i dyrektywy (UE) 2019/904 oraz uchylenia dyrektywy 94/62/WE
3. PN-EN 13432:2002 Opakowania – Wymagania dotyczące opakowań przydatnych do odzysku przez kompostowanie i biodegradację. Pro-gram badań i kryteria oceny do ostatecznej akceptacji opakowań
4. PN-EN 14995:2009 Tworzywa sztuczne – Ocena zdolności do kompo-stowania. Program badania i specyfikacja
5. h t t p s : / / w w w . e u r o p e a n – b i o p la s t i c s . o r g / b i o p la – stics-market-development-update-2024/#:~:text=Bioplastics%20 production%20at%20 close%20to%2060%%20capacity,produc- tion%20vs.%202.47%20million%20tonnes%20production%20 capacities) dostęp 16.05.2025
6. Dyrektywa Komisji 2007/42/WE z dnia 29 czerwca 2007 r. w sprawie materiałów i wyrobów wykonanych z folii z regenerowanej celulozy przeznaczonych do kontaktu ze środkami spożywczymi.
7. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 15 stycznia 2008 r. w sprawie wykazu substancji, których stosowanie jest dozwolone w procesie wy-twarzania lub przetwarzania materiałów i wyrobów z innych tworzyw niż tworzywa sztuczne przeznaczonych do kontaktu z żywnością.
Autorzy
-
Adam Fotek
Ekspert ds. Badań w Laboratorium Badawczym J. S. Hamilton Poland Sp. z o.o.