Zastosowanie biopolimerów w przemyśle kosmetycznym

Spółka Novo-Pak opracowała receptury i metodę produkcji innowacyjnego słoika do wyrobów kosmetycznych. Opakowanie jest wytwarzane z biopolimeru PLA, który ulega biodegradacji w warunkach przemysłowych. Projekt powstał wraz z Zespołem naukowców na co dzień pracujących w Politechnice Warszawskiej oraz Ł-IBWCH.

Opakowania z tworzyw polimerowych odgrywają kluczową rolę w przemyśle kosmetycznym, należącym do najbardziej dynamicznie rozwijających się gałęzi gospodarki. Spełniają one funkcje ochronne i zapewniają odpowiednie warunki przechowywania oraz transportu, a jednocześnie pełnią istotną rolę w komunikacji marketingowej i budowaniu wizerunku marki. W przypadku kosmetyków to właśnie opakowanie stanowi pierwszy bodziec oddziałujący na konsumenta, decydując często o zakupie lub odrzuceniu produktu. Estetyka, ergonomia użytkowania, trwałość i funkcjonalność przekładają się więc na decyzje konsumenckie. W ostatnich latach znaczenie opakowań rozszerza się jednak poza aspekty wizualne – rosnąca świadomość ekologiczna oraz regulacje prawne sprawiają, że branża kosmetyczna intensywnie poszukuje rozwiązań przyjaznych środowisku.

Firma Novo-Pak – polski producent opakowań kosmetycznych, podjęła się wyzwania produkcji w pełni biodegradowalnych opakowań przeznaczonych do przemysłu kosmetycznego, jako alternatywę dla tradycyjnych tworzyw sztucznych. W tym celu został storzany zespół badawczo – rozwojowy w skald, którego wchodzili przedstawicieli kilku ośrodków naukowych taki jak: Politechnika Warszawska Wydział Chemii oraz Wydział mechaniczny Technologiczny, Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu, Sieć Badawcza Łukasiewicz – Centrum Badawczo-Rozwojowe Opakowań – Instytut Badawczy (dawnie COBRO). Tytuł projektu to „Opracowanie technologii wytwarzania nowych opakowań biodegradowalnych z biopolimerów dla przemysłu kosmetycznego”, który realizowano w okresie od 01.01.2018 do 31.12.2022 w ramach Działania 1.1: Projekty B+R przedsiębiorstw Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020 współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego nr POIR.01.01.01-00-0846/17-00.

Celem głównym projektu było opracowanie technologii wytwarzania całkowicie biodegradowalnych, specjalistycznych opakowań do kosmetyków z wykorzystaniem polilaktydu (PLA). Wytwarzanie tego typu opakowań na polskim i europejskim rynku jest absolutną innowacyjnością. Projekt był realizowany w ramach trzech etapów: badania przemysłowe, prace rozwojowe, prace przedwdrożeniowe.

Najczęściej stosowane polimery syntetyczne, takie jak polietylen (PE), polipropylen (PP) czy politereftalan etylenu (PET), zawdzięczają popularność odporności mechanicznej, korzystnym właściwościom barierowym oraz niskim kosztom produkcji. Ich wadą jest natomiast niezwykle długi czas degradacji – sięgający setek lat – co prowadzi do narastania problemu odpadów i powstawania mikro- oraz nanoplastików. Te z kolei stanowią poważne zagrożenie dla ekosystemów i zdrowia człowieka, gdyż przenikają do gleby, wód, a także łańcucha pokarmowego. W odpowiedzi na to wyzwanie przemysł kosmetyczny, podobnie jak spożywczy czy farmaceutyczny, poszukuje materiałów łączących wysoką funkcjonalność z niższym obciążeniem środowiska.

W Unii Europejskiej gospodarowanie odpadami tworzyw sztucznych traktowane jest priorytetowo w ramach koncepcji gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ). Recykling klasycznych polimerów jest jednym z filarów tej strategii, a unijne dyrektywy wyznaczają ambitne cele – do 2030 r. wszystkie materiały opakowaniowe mają nadawać się do pełnego recyklingu lub ponownego użycia. Należy jednak zaznaczyć, że recykling mechaniczny i chemiczny nie eliminuje problemu całkowicie, gdyż wiąże się z kosztami, zużyciem energii i obniżeniem jakości uzyskanych recyklatów. W związku z tym rośnie znaczenie materiałów biodegradowalnych, które mogą powrócić do obiegu biologicznego w warunkach kontrolowanego kompostowania.

Biodegradowalne materiały opakowaniowe uznawane są za jedną z najbardziej obiecujących alternatyw wobec tradycyjnych tworzyw. Ich popularyzacja wynika zarówno z troski o środowisko, jak i z rosnących oczekiwań konsumentów. Biopolimery takie jak polilaktyd (PLA), poli(bursztynian butylenu-co-tereftalan) (PBAT), polihydroksyalkaniany (PHA) czy skrobia termoplastyczna (TPS) są intensywnie badane i wdrażane przemysłowo. Charakteryzują się zdolnością do degradacji w warunkach kompostowania przemysłowego, a niektóre również w środowisku naturalnym, co istotnie zmniejsza ich ślad środowiskowyOpakowania biodegradowalne muszą jednak spełniać szereg wymagań, które często pozostają ze sobą w sprzeczności. Z jednej strony powinny być trwałe, odporne na wilgoć, tlen, promieniowanie UV czy zmienne warunki termiczne, a jednocześnie nie mogą wchodzić w niepożądane interakcje z kosmetykiem. Z drugiej strony – po zakończeniu cyklu życia – powinny szybko i całkowicie degradować, nie pozostawiając mikroplastików ani substancji toksycznych. Problemem pozostaje znalezienie równowagi pomiędzy trwałością użytkową a podatnością na biodegradację.

Zbyt duża odporność materiału opóźnia jego rozkład, natomiast zbyt szybka degradacja obniża walory użytkowe, np. prowadząc do uszkodzeń mechanicznych, deformacji czy niekontrolowanej migracji składników. Rozwiązaniem jest staranne projektowanie kompozycji polimerowych z wykorzystaniem dodatków funkcjonalnych – plastyfikatorów poprawiających elastyczność, wypełniaczy mineralnych zwiększających sztywność, stabilizatorów hydrofobowych chroniących przed wilgocią czy nanonapełniaczy wzmacniających strukturę. Ważne są również procesy modyfikacji, takie jak kopolimeryzacja, sieciowanie chemiczne czy tworzenie nanokompozytów. Dzięki nim możliwe jest uzyskanie materiałów o zbalansowanych właściwościach.

Nowoczesne technologie modyfikacji przybliżają do stworzenia materiału, który w fazie użytkowania zachowa cechy wymagane od opakowań kosmetycznych, a po jej zakończeniu ulegnie pełnej biodegradacji. Poszukiwanie takiego kompromisu jest obecnie przedmiotem wielu badań i projektów rozwojowych, w których stosuje się zaawansowane metody analityczne oraz badania biodegradowalności w warunkach laboratoryjnych i przemysłowych. Jednocześnie rośnie presja regulacyjna ograniczająca stosowanie tworzyw jednorazowych – przepisy unijne i krajowe wymuszają na producentach wdrażanie opakowań zgodnych z zasadami zrównoważonego rozwoju.

Celem przeprowadzonych badań było opracowanie materiału przeznaczonego na opakowania kosmetyczne, ulegającego biodegradacji w warunkach kompostowania przemysłowego. Wyzwaniem było pogodzenie wymagań estetycznych, barierowych, chemicznych i trwałościowych z biodegradowalnością. Prace badawcze pozwoliły opracować kompozycję spełniającą te kryteria oraz uzyskać certyfikaty potwierdzające biodegradowalność, co stanowi istotny krok w kierunku wdrożenia technologii na szeroką skalę. Opracowane rozwiązanie zostało zgłoszone do Urzędu Patentowego RP, co podkreśla jego innowacyjny charakter.

Mimo wyzwań związanych z kosztami produkcji i ograniczoną infrastrukturą do przetwarzania biotworzyw, dynamiczny rozwój technologii materiałowych pozwala przewidywać, że ekologiczne opakowania staną się wkrótce standardem w branży kosmetycznej. Połączenie wysokiej jakości z minimalnym wpływem na środowisko odpowiada zarówno na potrzeby konsumentów, jak i wymagania prawne. Opracowane rozwiązanie, potwierdzone certyfikatamiTA8072207185, TA8012307230 i patentem RP nr 244616., wskazuje na potencjał PLA i innych biopolimerów jako kluczowych materiałów przyszłości w produkcji zrównoważonych opakowań. Seria słoików z powyższego surowca jest dostępna w stałej ofercie firmy Novo-Pak. Słoiki są mono-materiałowe, mają zredukowaną wagę całkowitą przy jednoczesnym zachowaniu wszystkich wymogów zapewniających bezpieczeństwo wsadu. Wpływa to również na zmniejszenie zużycia paliwa oraz emisji śladu węglowego. Ergonomiczne kształty gwarantują optymalne wykorzystanie przestrzeni w procesach logistycznych oraz całkowite zużycie wsadu.