Opakowania produktów oprócz tego, że mają być funkcjonalne i estetyczne, muszą chronić zawartość. Szczególnie jest to istotne w przypadku przechowywania żywności, która wymaga specjalnej ochrony. Naukowcy z Politechniki Łódzkiej pracują nad stworzeniem ekologicznego opakowania, które zapewni pełną ochronę produktów. Dr inż. Janina Leks-Stępień z Instytutu Papiernictwa i Poligrafii mówi o prowadzonych badaniach nad biodegradowalnymi powłokami barierowymi do papierowych materiałów opakowaniowych.
Co to są właściwości barierowe i czego dotyczą?
Właściwości barierowe są określane generalnie jako zdolność do ograniczania przepuszczalności cieczy, par i gazów przez opakowanie. W Instytucie Papiernictwa i Poligrafii badamy barierowość papierowych materiałów opakowaniowych głównie w odniesieniu do substancji chemicznych. Mogą one znajdować się w materiale opakowaniowym, zarówno takim, który nie jest jeszcze zadrukowany, ale jest już gotowy do użycia oraz w opakowaniach, które są pokryte farbą drukową lub lakierem. W przypadku wyrobów papierowych, jakość materiałów użytych do ich produkcji decyduje o tym, czy mogą one być potencjalnie niebezpieczne. Właściwości barierowe są szczególnie ważne w przypadku opakowań przeznaczonych do żywności, bo ta wymaga szczególnej ochrony.
Czy papierowe opakowanie może być niebezpieczne?
Jakość papieru, a zarazem opakowania zależy w dużym stopniu od rodzaju masy wchodzącej w jego skład oraz od sposobu otrzymywania półproduktów włóknistych. W sytuacji, kiedy papier jest wytworzony z pierwotnej masy celulozowej, tego zagrożenia praktycznie nie ma. W przypadku opakowań wykonanych z mas makulaturowych istnieje takie ryzyko. Pojawia się ono wówczas, gdy czynności odzyskiwania surowca przeznaczonego do produkcji opakowania zostaną przeprowadzone nieodpowiednio (np. niedostatecznie usunięta farba, resztki kleju lub lakieru z poprzedniego cyklu życia produktu). Jednakże chcę podkreślić, że większość potencjalnych zanieczyszczeń pochodzących z mas makulaturowych jest efektywnie usuwana w procesie ich przerobu i nie stanowi zagrożenia dla użytkowników.
Jakie materiały, oprócz papieru, są badane w projekcie realizowanym na PŁ?
We współpracy z Katedrą Włókien Sztucznych na Wydziale Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów prowadzimy badania nad uzyskaniem warstwy barierowej w pełni biodegradowalnej. Chcemy ją stworzyć na bazie polimerów biodegradowalnych takich, jak na przykład celuloza regenerowana, która jest nanoszona na powierzchnię papieru (również makulaturowego). Powłoka nad którą pracujemy będzie nie tylko w 100% biodegradowalna, ale również będzie warstwą barierową zabezpieczającą zapakowany produkt.
Jak wyglądają badania na PŁ?
W Instytucie Papiernictwa i Poligrafii PŁ jesteśmy w stanie wytwarzać różne rodzaje mas celulozowych, z surowców drzewnych na drodze obróbki chemicznej, jak i makulaturowych. Z tych mas możemy formować papier. Jest on następnie uszlachetniany poprzez naniesienie odpowiedniej powłoki, która pozwala osiągnąć pożądane właściwości użytkowe. Uzyskany w ten sposób materiał poddawany jest badaniom istotnym z punktu widzenia założonego celu.
Kluczem w badaniu przydatności materiałów opakowaniowych przeznaczonych do kontaktu z żywnością są metody analityczne. Pozwalają identyfikować potencjalne substancje migrujące lub zanieczyszczenia w materiałach opakowaniowych i drogę ich toksykologicznego działania, poziom dodatków w materiałach mających kontakt z żywnością oraz określać maksymalną dawkę zanieczyszczeń w pakowanej żywności. Podstawowym kryterium oceny przydatności materiałów opakowaniowych przeznaczonych do kontaktu z żywnością jest migracja potencjalnie niebezpiecznych substancji. Związki chemiczne, takie jak np.: bisfenol, pentachlorofenol, ketony Michlera powodują znaczny wzrost zagrożenia zdrowotnego dla konsumentów. Ich identyfikacja jest możliwa tylko na drodze szczegółowych analiz chemicznych, które pozwalają nam określić, czy warstwa barierowa spełnia swoje zadanie – daje gwarancję, że spożyjemy produkty niemające negatywnego wpływu na nasze zdrowie. Badamy czynniki wpływające na migrację zanieczyszczeń, analizujemy sposób i warunki przebiegu procesu nanoszenia warstwy powłokowej, jej skład modyfikując tak, aby bariera spełniła swoją rolę.
Na czym polega innowacyjność powłok?
Celem innowacyjności jest przede wszystkim uzyskanie wysokich właściwości barierowych i zmniejszenie obciążenia dla środowiska naturalnego poprzez zastosowanie ekologicznych materiałów. Powłoki, nad którymi pracujemy powstają na bazie polimerów naturalnych niemodyfikowanych oraz polimerów naturalnych modyfikowanych metodami biotechnologicznymi lub na drodze syntezy chemicznej. Zadaniem tych powłok będzie stworzenie bariery ochronnej, dzięki której opakowanie całkowicie, naturalnie i szybko ulegnie biodegradacji.
Jak ocenia się papierowe opakowania w porównaniu do innych?
Obecnie coraz większego znaczenia w aspekcie zrównoważonego rozwoju nabiera ochrona środowiska naturalnego. To powoduje, że zmieniają się również wymagania odnośnie opakowań. Papierowe opakowania od dawna uważane są za bezpieczne dla produktów spożywczych, przykładem są torebki do herbaty ekspresowej, torebki do mąki, czy cukru. Duże zainteresowanie papierowymi materiałami opakowaniowymi wynika przede wszystkim z tego, że są produkowane z odnawialnych surowców, są lekkie, nietłukące, wygodne w użyciu, łatwo dostępne, cechują się doskonałą jakością druku, możliwością układania w stosy. Zużyte opakowania można poddać recyklingowi lub utylizacji. W aspekcie ekologicznym są alternatywą dla opakowań otrzymywanych z tworzyw sztucznych.
Kiedy można spodziewać się efektów?
Wyniki badań prowadzonych na Politechnice Łódzkiej są satysfakcjonujące i wszystko wskazuje, że uda nam się już niedługo zaproponować do produkcji opakowanie biodegradowalne i zapewniające bezpieczeństwo pakowanym produktom. Jego koszt nie będzie decydującym miernikiem. Społeczeństwo stało się bardziej wymagające, dlatego sądzę, że świadomość mniejszej uciążliwości dla środowiska naturalnego, a przede wszystkim bezpieczeństwa zdrowotnego, zrównoważy wzrost ceny.
A jak będzie wyglądało to opakowanie?
Myślę, że nie będzie się różniło od dzisiaj znanych papierowych opakowań. Warstwy ochronnej nie widać. Jest ona przezroczysta. Można je zadrukować i wykonać wszystkie te operacje, które przeprowadza się w przypadku standardowych opakowań wytworzonych z papieru, czy też z tworzyw sztucznych. Opakowanie to znajdzie zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagana jest warstwa barierowa.
Czy możemy czuć się bezpieczni, kupując produkty w papierowych opakowaniach?
Tak. Normy i regulacje dotyczące gotowych materiałów opakowaniowych z jednej strony, a konsumenci z drugiej, wymagają od producentów coraz większej transparentności co do składników, czy też procesu produkcji. Zatem sięgając po produkty spożywcze zapakowane w papierowe opakowania, możemy czuć się bezpieczni.
Warto być naukowcem, ponieważ...
... można odpowiedzieć sobie na pytania: Jak? Dlaczego? W jaki sposób? Dzięki czemu? Zdobywam wiedzę i mam nadzieję, że uda mi się znaleźć odpowiedzi na nurtujące mnie pytania. Co prawda odpowiedź na jedno pytanie, generuje kolejne ale właśnie to jest fascynujące, inspirujące i daje wielką satysfakcję.
W zespole realizującym na Politechnice Łódzkiej projekt "Badania nad biodegradowalnymi powłokami barierowymi do papierowych materiałów opakowaniowych" pracują: dr hab. inż. Piotr Kulpiński, prof. PŁ (Katedra Włókien Sztucznych na Wydziale Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów), dr hab. inż. Konrad Olejnik, dr inż. Janina Leks-Stępień, mgr inż. Marta Krysztof (z Instytutu Papiernictwa i Poligrafii).