Perspektywy rozwoju biotworzyw – dr Katarzyna Łęczycka-Wilk

Biopolimer.pl: Czy biotworzywa wciąż można uznać za surowce niszowe?

Dr Katarzyna Łęczycka-Wilk: Zacznę od danych. W 2022 roku globalna produkcja biopolimerów wynosiła około 2,22 miliona ton rocznie, a w ciągu pięciu lat wartość ta ma wzrosnąć do około 6,30 milionów ton. Choć obserwujemy wyraźny wzrost światowej produkcji, nadal są to niewielkie ilości. Dla porównania: całkowita produkcja tworzyw sztucznych w 2022 roku osiągnęła 400 milionów ton. Oznacza to, że udział biopolimerów oscyluje obecnie na poziomie 0,5–1%. Można więc stwierdzić, że są to wciąż materiały niszowe, aczkolwiek widoczny jest istotny trend wzrostowy.

Jakie są perspektywy biotworzyw w najbliższym czasie? Czy mają szansę, przynajmniej w jakimś zakresie, wyprzeć tradycyjne tworzywa? Jeśli tak, to w jakich branżach i w jakiej perspektywie czasowej?

W horyzoncie najbliższych lat nie ma możliwości, aby biotworzywa zastąpiły tradycyjne tworzywa sztuczne w sposób znaczący. Ich udział będzie jednak stopniowo wzrastał, przede wszystkim w sektorach, w których ich właściwości pozwalają na szczególnie efektywne wykorzystanie. Kluczowe znaczenie mają w tym kontekście sektor opakowaniowy oraz rolnictwo, gdyż to właśnie w tych obszarach odnotowuje się najwyższy potencjał rozwoju zastosowań biopolimerów.

W dłuższej perspektywie, około dwudziestu lat, można spodziewać się, że udział biotworzyw stanie się bardziej zauważalny. Tempo tego rozwoju będzie jednak w znacznym stopniu zależne od kierunku polityk regulacyjnych przyjmowanych w różnych częściach świata. Podczas gdy Europa systematycznie wzmacnia ramy prośrodowiskowe i ogranicza stosowanie materiałów konwencjonalnych, regiony o największym globalnym zużyciu i produkcji tworzyw, takie jak Azja czy Ameryka Północna, wykazują znacznie mniejszą determinację we wdrażaniu podobnych ograniczeń. Tego rodzaju zróżnicowanie regulacyjne stanowi istotną barierę dla dynamicznego rozwoju rynku biotworzyw w skali globalnej.

Warto jednak zauważyć, że sytuacja biotworzyw przypomina początki rozwoju tworzyw sztucznych. Około 1950 roku światowa produkcja polimerów syntetycznych wynosiła jedynie około 2 milionów ton rocznie, czyli tyle, ile obecnie wytwarza się biotworzyw. Można zatem przypuszczać, że wraz z opracowywaniem bardziej efektywnych i mniej kosztownych technologii wytwarzania, ceny biopolimerów będą stopniowo spadać — analogicznie do procesu, który w przeszłości doprowadził do spadku kosztów produkcji konwencjonalnych tworzyw sztucznych.

Biotworzywa nie są w stanie całkowicie zastąpić tworzyw sztucznych, jednak to nie same materiały stanowią problem, lecz sposób, w jaki je zagospodarujemy po zakończeniu użytkowania. Kluczowe jest zatem rozwijanie świadomych strategii projektowych, które uwzględniają pełny cykl życia produktu oraz faktyczne wymagania eksploatacyjne. To właśnie na etapie projektowania powinny zostać podjęte decyzje determinujące późniejszy wpływ materiału na środowisko — i w tym obszarze szczególna rola przypada środowisku naukowemu. W przypadku opakowań o krótkim okresie użytkowania, biotworzywa stanowią uzasadnioną i racjonalną alternatywę. Natomiast w obszarach, w których kluczowe znaczenie ma wysoka trwałość i długoterminowa stabilność materiału, tworzywa konwencjonalne nadal pozostają rozwiązaniami o istotnej i trudnej do zastąpienia wartości.

Jednym z głównych czynników ograniczających rozwój rynku biopolimerów pozostają wysokie koszty — zarówno wytwarzania, jak i samych surowców. Wielu przedsiębiorców deklaruje zainteresowanie rozwiązaniami opartymi na biotworzywach, jednak w praktyce napotykają na barierę ekonomiczną. Typowym przykładem jest sytuacja, w której producent zgłasza zapotrzebowanie na nowe opakowanie o określonych właściwościach, przy jednoczesnym oczekiwaniu, że będzie ono tańsze niż obecnie stosowany odpowiednik z tworzyw sztucznych. Na obecnym etapie rozwoju technologii nie jest to możliwe, co stanowi podstawowy czynnik spowalniający dynamiczniejsze upowszechnienie biotworzyw na rynku.

Wspomniała Pani o tym, co motywuje firmy do angażowania się w rynek biotworzyw oraz co je powstrzymuje. Czy mogłaby Pani rozwinąć ten wątek?

Siłą napędową zmian na rynku biotworzyw są zarówno wprowadzane regulacje prawne, jak i rosnące oczekiwania konsumentów. Ważną rolę odgrywają przede wszystkim regulacje unijne, których wdrażanie znacząco wpływa na kierunek rozwoju branży. Dobrym przykładem jest dyrektywa SUP (Single Use Plastics), zakazująca stosowania jednorazowych produktów, takich jak sztućce czy słomki, oraz wprowadzająca dodatkowe opłaty za jednorazowe kubki i pojemniki stosowane w handlu.

Kolejnym istotnym elementem jest wdrażany od października system kaucyjny, który wzmacnia odpowiedzialność konsumentów. Możliwość odzyskania części kosztów poprzez zwrot opakowania stanowi skuteczną zachętę do selektywnej zbiórki oraz właściwego postępowania z odpadami.

Na uwagę zasługuje również rozporządzenie PPWR dotyczące opakowań, ukierunkowane przede wszystkim na zwiększenie poziomu recyklingu. W tym kontekście kluczowe znaczenie ma świadome projektowanie materiałów. Na etapie opracowywania nowych rozwiązań konieczne jest uwzględnianie ich przyszłych funkcji, przewidywanego czasu użytkowania oraz sposobu zagospodarowania po zakończeniu cyklu życia. To wymagające zadanie dla środowiska naukowego, które odpowiada za tworzenie materiałów możliwych do efektywnego recyklingu oraz takich, którym po wykorzystaniu można nadać nowe funkcje lub wykorzystać je w innych zastosowaniach.

Wśród barier rynkowych istotnym ograniczeniem pozostaje wciąż niewystarczająco rozwinięta infrastruktura służąca do przetwarzania bioodpadów. Choć poziom świadomości konsumentów systematycznie rośnie i coraz częściej potrafią oni prawidłowo przyporządkować tego typu materiały do właściwego strumienia odpadów, kluczowe znaczenie ma to, co dzieje się z nimi na kolejnych etapach systemu. Obecnie dostępne instalacje nie są w stanie w pełni efektywnie zagospodarować całej masy bioodpadów generowanych na rynku, a ponadto wiele z nich nie akceptuje wszystkich typów materiałów kompostowalnych ze względu na zróżnicowane wymagania technologiczne. W naturalny sposób ogranicza to skalę praktycznego wykorzystania biotworzyw i spowalnia ich szersze wdrażanie w gospodarce obiegu zamkniętego.

Zauważam również problem niewłaściwego lub nie w pełni jednoznacznego oznakowania opakowań przez producentów. Osoba nieposiadająca wiedzy specjalistycznej często nie jest w stanie poprawnie zinterpretować stosowanych symboli ani wskazać różnic między biodegradacją, a kompostowaniam. Mimo dobrych intencji konsumenci mogą zatem zostać wprowadzeni w błąd, co stanowi istotę greenwashingu, polegającego na prezentowaniu produktów jako bardziej przyjaznych środowisku, niż są w rzeczywistości.
Przykładem mogą być opakowania wytwarzane z konwencjonalnych tworzyw sztucznych, takich jak polietylen, do którego dodaje się węglan wapnia (kredę). Rozwiązania te bywają przedstawiane jako proekologiczne, choć nadal bazują na polietylenie, a zastosowany napełniacz mineralny jedynie przyspiesza ich degradacji, prowadząc do powstawania mikroplastiku. W efekcie nie można ich uznać za rozwiązania przyjazne środowisku.

Specjalista posiadający wiedzę w tym obszarze potrafi właściwie ocenić oznaczenia i rozpoznać potencjalne nadużycia, natomiast przeciętny konsument nie dysponuje takimi kompetencjami i często nie jest w stanie świadomie zweryfikować informacji umieszczonych na etykiecie. Pozytywnym zjawiskiem jest wprowadzanie regulacji ukierunkowanych na ograniczanie dezinformacji. Są one niezbędne, ponieważ umożliwiają konsumentom jednoznaczną ocenę, czy dane opakowanie odpowiada określonym wymaganiom — na przykład w zakresie kompostowalności. W rezultacie kupujący mogą podejmować w pełni świadome decyzje i wspierać rozwiązania o rzeczywistym charakterze prośrodowiskowym.
Chciałabym odnieść się do dwóch wcześniej wspomnianych pojęć — biodegradacji oraz kompostowania — które wymagają jednoznacznego rozróżnienia. Informacja, że materiał jest biodegradowalny, nie oznacza jeszcze, że można go wrzucić do strumienia bioodpadów, czyli do brązowego pojemnika. Taki materiał może bowiem zaburzać proces dalszego przetwarzania bioodpadów. Samo pojęcie „biodegradacja” mówi, że dany materiał ulega rozkładowi pod wpływem mikroorganizmów do dwutlenku węgla, wody i kompostu. Nie informuje jednak o jakości kompostu, a to kluczowe. O tym właśnie mówi termin „kompostowanie”. Pojęcie „kompostowanie” odnosi się do procesu, w którym, poza rozkładem materiału do prostych składników, przeprowadza się ocenę jakości powstałego kompostu, obejmującą m.in. jego bezpieczeństwo dla środowiska, wpływ na wzrost roślin czy zawartość metali ciężkich. „Kompostowalność” jest więc pojęciem znacznie bardziej precyzyjnym. Konsumenci powinni zwracać uwagę przede wszystkim na to, czy opakowanie jest kompostowalne, najlepiej z informacją, że spełnia normę EN 13432. Oznaczenie „OK compost home” daje gwarancję, że materiał jest bezpieczny i może trafić do pojemnika na bioodpady. Natomiast jeśli producent informuje jedynie, że materiał jest „biodegradowalny”, konsumentowi powinna się zapalić czerwona lampka.

W jednym z wcześniejszych wątków poruszyła Pani temat działań prowadzonych w Instytucie w zakresie projektowania rozwiązań z biotworzyw. Czy może Pani powiedzieć więcej o tym, w jaki sposób obecnie wspierają Państwo firmy?

W Łukasiewicz- Instytucie Chemii Przemysłowej dysponujemy silnym zapleczem eksperckim oraz wieloletnim doświadczeniem w zakresie chemii i technologii polimerów. Nasze kompetencje obejmują zarówno projektowanie i modyfikację materiałów polimerowych i kompozytowych, jak i rozwój nowych struktur o określonych właściwościach użytkowych. Jednocześnie działalność Instytutu wykracza daleko poza obszar tworzyw – intensywnie rozwijamy prace nad technologiami związanymi z elektromobilnością, wodorowymi ogniwami paliwowymi oraz elektrochemicznymi źródłami energii. Prowadzimy również zaawansowane badania nad formulacjami i technologiami wytwarzania produktów leczniczych, biofarmaceutyków oraz suplementów diety, a także wytwarzamy substancje czynne opracowane w ramach własnych projektów badawczych. Instytut tworzy kilkanaście wyspecjalizowanych sekcji o szerokich, interdyscyplinarnych kompetencjach, obejmujących kluczowe obszary współczesnej chemii i technologii.

_{fot. Sieć Badawcza Łukasiewicz}

Współpraca z sektorem przemysłowym stanowi jeden z filarów naszej działalności. Instytut pozostaje w stałym kontakcie z biznesem, dzięki czemu bardzo dobrze rozumiemy jego potrzeby. W odpowiedzi na zgłaszane problemy technologiczne podejmujemy prace ukierunkowane na doskonalenie procesów, modyfikację materiałów oraz opracowywanie nowych rozwiązań. Jednocześnie aktywnie identyfikujemy obszary rozwoju, które mogą mieć znaczenie dla rynku i stanowić podstawę przyszłych wdrożeń. Wszystkie realizowane w Instytucie projekty posiadają potencjał wdrożeniowy i komercjalizacyjny, a dialog z przemysłem zapewnia nam właściwe ukierunkowanie badań.

Przedsiębiorcy mogą korzystać z różnych modeli współpracy. Część z nich finansuje badania samodzielnie, jednak dużym zainteresowaniem cieszą się również wspólne przedsięwzięcia realizowane w ramach programów grantowych. W takich przypadkach firmy uzyskują znaczące wsparcie finansowe, a część badawcza projektu może być nawet w całości dofinansowana, co oznacza pełne pokrycie kosztów prac badawczych i rozwojowych prowadzonych przez Instytut.

Zakres naszych kompetencji pozwala na efektywne wspieranie zarówno dużych podmiotów przemysłowych, jak i firm z sektora MŚP, co odzwierciedla szeroki profil działalności Instytutu: https://ichp.lukasiewicz.gov.pl/