Актуальні аспекти розробки та використання біополімерних матеріалів для одноразового паковання

Abstract

У статті представлено огляд сучасного стану та тенденції виробництва і використання біополімерів для одноразового паковання. Проведено порівняння з традиційними пластиками та зроблено акцент на екологічних перевагах і механізмах біодеградації пластиків, здатних до біологічного розкладання. Визначено недоліки біополімерів, які перешкоджають їх поширеному використанню та заміні пластмас на основі викопної сировини, серед яких відзначаються нижчі експлуатаційні властивості, вища вартість, нерозвиненість інфраструктури збору, сортування та компостування. Проаналізовано основні типи біополімерів для одноразового паковання. Визначено, що у теперішній час серед біополімерів, які розкладаються, найбільші обсяги виробництва припадають на полілактид (37,1%), що майже у 7–8 разів перевищують цей показник для інших досить популярних біорозкладних матеріалів і робить його найперспективнішим матеріалом у пакованні. Особливу увагу приділено композитним сумішам на основі полілактиду, крохмалю та целюлози, які володіють синергетичним ефектом компонентів, високою біорозкладністю та механічною міцністю. Розглянуто перспективні напрямки досліджень щодо створення нових складів біополімерів з використанням сільськогосподарських відходів, зокрема, коноплі, бавовни, льону, очерету, соломи зернових, які поліпшують властивості матеріалів та моуть сприяти зменшенню їх вартості. Проаналізовано актуальні дослідження у напрямку модифікації біопластиків із застосуванням нанотехнологій та введенням наночасток оксиду цинку, срібла, діоксиду титану, міді і інших сполук, що дозволяють покращити механічні характеристики, термічну стабільність, регульовану біорозкладність біополімерам та надати матеріалам антимікробних властивостей. В статті наголошується на необхідності інформування споживачів стосовно правильного сортування біорозкладних паковальних матеріалів одноразового використання та відзначається необхідність удосконалення управління відходами біорозкладного па ковання щодо створення інфрастуктури збору, сортування та компостування таких відходів. The article provides an overview of the current state and trends in the production and use of biopolymers for disposable packaging. A comparison with traditional plastics is conducted, emphasizing the environmental benefis and biodegradation mechanisms of biodegradable plastics. The disadvantages of biopolymers that hinder their widespread use and replacement of fossil-based plastics are identifid, including lower performance properties, higher cost, and underdeveloped collection, sorting, and composting infrastructure. The main types of biopolymers for disposable packaging are analyzed. It has been determined that, at present, among biodegradable biopolymers, polylactic acid (PLA) accounts for the largest share of production (37.1%), which is 7–8 times higher than other widely used biodegradable materials, making it the most promising material for packaging. Particular attention is given to composite blends based on polylactic acid, starch, and cellulose, which exhibit a synergistic effct of components, high biodegradability, and mechanical strength. Promising research directions for developing new biopolymer compositions using agricultural waste–such as hemp, cotton, flx, reed, and cereal straw–are examined, as these materials improve properties and may help reduce costs. Recent studies on modifying bioplastics using nanotechnology are analyzed, including the incorporation of nanoparticles of zinc oxide, silver, titanium dioxide, copper, and other compounds. These modifiations enhance the mechanical properties, thermal stability, and controlled biodegradability of biopolymers while also providing antimicrobial properties. The article highlights the importance of informing consumers about the correct sorting of biodegradable disposable packaging materials and emphasizes the need to improve biodegradable packaging waste management by developing a collection, sorting, and composting infrastructure.