The future of materials.

Porównanie surowców roślinnych używanych do produkcji biotworzyw

Zanieczyszczenie środowiska tworzywami sztucznymi przyspiesza zmianę bazy surowcowej, szczególnie w obszarach produktów szybko zbywalnych i jednorazowych (np. opakowania, folie spożywcze, torby). Coraz większą rolę odgrywają bioplastiki - materiały polimerowe wytwarzane z odnawialnych surowców roślinnych. W Helvicon patrzymy na te surowce praktycznie: liczy się lokalna dostępność, efektywność przetwarzania i bilans środowiskowy w całym łańcuchu.

Do najważniejszych źródeł należą rośliny bogate w skrobię, cukry proste lub inne polisacharydy (np. celulozę) - przede wszystkim ziemniaki, kukurydza, trzcina cukrowa oraz inne rośliny skrobiowe (np. pszenica i maniok). W przypadku celulozy są to drewno i rośliny jednoroczne.

Kukurydza, uprawiana na wielką skalę w Ameryce Północnej i Południowej, jest dziś podstawą produkcji kwasu mlekowego stanowiącego surowiec dla polilaktydu (PLA). Trzcina cukrowa, popularna m.in. w Brazylii, jest źródłem bioetanolu wykorzystywanego do produkcji tzw. "zielonego" polietylenu - co bywa przedstawiane jako rozwiązanie proekologiczne, choć w praktyce często bywa oceniane jako element greenwashingu. Ziemniak i inne rośliny o dużej zawartości skrobi - takie jak pszenica czy maniok - dostarczają surowca, który może być bezpośrednio przetwarzany w termoplastyczną skrobię (TPS) lub stanowić komponent mieszanek polimerowych. Dla Helvicon szczególnie istotny jest ziemniak jako surowiec lokalny, realny do rozwijania w logice europejskiej gospodarki regionalnej.

Wybór odpowiedniego surowca dla biotworzyw zależy od kilku kryteriów: (1) lokalnej dostępności, (2) wielkości plonów, (3) stabilności upraw w danych warunkach klimatycznych, (4) możliwości zagospodarowania produktów ubocznych w modelu obiegu zamkniętego.

Celuloza wymaga głębszego i dłuższego szlaku przetwarzania, co podnosi koszty i czyni ją mniej atrakcyjną od skrobi w zastosowaniach masowych. Z kolei skrobia z roślin innych stref klimatycznych (np. maniok) traci część sensu środowiskowego przez transport. Na tle innych surowców wyróżnia się skrobia ziemniaczana - w porównaniu ze skrobią kukurydzianą ma lepszą zdolność tworzenia przejrzystych filmów i może wymagać mniej energii w procesach przetwórczych. W praktyce ułatwia to wytwarzanie folii, pianek i biodegradowalnych opakowań.

Istotnym argumentem jest też potencjał cyrkularny. Przemysł ziemniaczany generuje pozostałości poprodukcyjne (np. ścier, sok komórkowy bogaty w białko, obierki), które w podejściu "zero waste" mogą być kierowane do innych zastosowań, w tym paszowych lub energetycznych. Integracja produkcji skrobi z sensownym zagospodarowaniem produktów ubocznych poprawia efektywność łańcucha i obniża ślad środowiskowy - dlatego Helvicon zwraca uwagę nie tylko na sam surowiec, ale na cały system jego przetwarzania.

W modelach gospodarki regionalnej i cyrkularnej ziemniak może być ważnym surowcem dla zrównoważonych technologii biopolimerowych - szczególnie wtedy, gdy przetwarzanie odbywa się blisko miejsca uprawy, a strumienie uboczne są wykorzystywane w kolejnych procesach. To kierunek, w którym Helvicon widzi największy potencjał rozwoju biotworzyw opartych o surowce roślinne.

prof. dr hab. Mariusz Mamiński

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Katedra Technologii i Przedsiębiorczości w Przemyśle Drzewnym

Aleja Wojska Polskiego 32E,
77-300 Człuchów