W ostatnich latach ze względu na zwiększającą się ilość odpadów z tworzyw i eskalację problemów z ich zagospodarowaniem rozpoczęto prace nad otrzymaniem nowych biodegradowalnych materiałów polimerowych. Materiały takie powinny wykazywać właściwości użytkowe klasycznych tworzyw sztucznych otrzymanych metodami konwencjonalnymi, a równocześnie ulegać rozpadowi (utylizacji) na przykład w wyniku kompostowania. Obecnie na świecie dokonał się postęp w dziedzinie produkcji tego typu materiałów, które określa się mianem materiałów biodegradowalnych nowej generacji. Są one otrzymywane na skalę przemysłową zarówno z surowców odnawialnych jak i nieodnawialnych (ropa, gaz).

Pochodzenie tworzyw polimerowych

Jednym z kryteriów podziału tworzyw jest ich źródło pochodzenia. Naturalne polimery były używane ze względu na ich właściwości chemiczne na długo przed ich poznaniem w laboratorium chemicznym: wełna, skóra i len były przetwarzane na włókna do produkcji odzieży; kości zwierząt gotowano w celu otrzymywania kleju.  Naturalne polimery obejmują:

• białka, takie jak włosy, paznokcie,
• celuloza w papierze i drzewach
• skrobie z roślin, takich jak ziemniaki i kukurydza
• DNA, kolagen
• jedwab (białko wytwarzane przez owady)
• naturalny kauczuk (proteiny z drzew)

Jak widać są to bardzo zróżnicowane materiały jednak jedno co je łączy to ich budowa. Wszystkie wymienione powyżej substancje są zbudowane z tzw. makrocząsteczek. Bardzo długich struktur, które powodują, że zbudowane z nich materiały mają tak ciekawe i niepowtarzalne właściwości zarówno te fizykochemiczne jak i przetwórcze.

Kolejną grupę stanowią polimery syntetyczne, czyli takie, które są wytwarzane w procesach przemysłowej syntezy. I tu również możemy dokonać podziału na pochodzenie surowców, z których są one wytwarzane:

• Źródła odnawialne (najczęściej pochodzenia roślinnego)
• Źródła nieodnawialne (kopalne, ropa naftowa, gaz)

Tworzywa biodegradowalne

Kolejnym jest podział tworzy na biodegradowalne i nie biodegradowalne, przy czym należy tu bardzo mocno zasygnalizować czym jest biodegradowalność, ponieważ bardzo często można spotkać w mediach opisy innowacyjnych rozwiązań biokompozytów bezpiecznych dla środowiska z racji wykorzystania do ich napełnienia odpadów z produkcji roślinnej, przy zastosowaniu zwykłego polietylenu jako osnowy tego kompozytu.

Żadne tworzywo biodegradowalne nie degraduje samo z siebie. Do zaistnienia tego procesu muszą wystąpić określone warunki, które zależne są od składu polimeru, cech geometrycznych produktu,

Tylko tworzywa biodegradowalne pochodzące z surowców odnawialnych stanowią alternatywę dla pozostałych materiałów polimerowych. Należy jednak pamiętać jakie niebezpieczeństwo niesie za sobą stosowanie tworzyw biodegradowalnych w aplikacjach, w których najczęściej stosuje się inne tworzywa. Jest nim umieszczanie takich odpadów razem z odpadami z tworzyw sztucznych a przecież tworzywa biodegradowalne mogą być umieszczane w koszach razem z odpadami bio lub zmieszanymi.

Dlaczego tak jest. Otóż musimy odpowiedzieć na pytanie czym jest biodegradacja. Biodegradacja to zdolność materiału (tworzywa) do rozpadu pod wpływem działania warunków środowiskowych i mikroorganizmów. Jednak nie należy mylić degradacji środowiskowej tworzyw, bo takiej podlegają zwykłe ropopochodne tworzywa z biodegradacją.  Folia polietylenowa również może ulec degradacji jednak jej efektem będzie zmniejszenie masy cząsteczkowej i rozpad do postaci tzw. „mikroplastiku”. Jest on niebezpieczny, ponieważ nie stanowi pożywienia dla mikroorganizmów, a tym samym zanieczyszcza faunę i florę przedostając się do wód gruntowych oraz do organizmów żywych. Tworzyw biodegradowalne powstałe z surowców odnawialnych ulegając biodegradacji ulegają defragmentacji, przekształcając się w pożywienie dla mikroorganizmów, które w bezpieczny sposób metabolizują jej do prostych związków organicznych.

Aby proces biodegradacji był skuteczny i bezpieczny musi być spełnionych kilka bardzo ważnych warunków:

- odpady z takich tworzyw muszą być odseparowane od tworzyw z surowców nieodnawialnych, aby nie zanieczyszczać ich w procesach recyklingu co w konsekwencji spowodowałoby problemy z ich przetwórstwem (np. szybsza degradacja termiczne)

- odpady (najlepiej rozdrobnione) powinny być umieszczone w specjalnych reaktorach lub kompostownikach przemysłowych, gdzie panują odpowiednie warunki środowiskowe,

- oprócz odpadów w masie musza znajdować się mikroorganizmy, które w procesach chemicznych i biologicznych (tlenowych lub beztlenowych) rozłożą długie łańcuchy polimeru do prostych związków,

- proces musi trwać określony czas w określonej temperaturze,

Zatem jak wspomniano wcześniej materiały biodegradowalne nie degradują same z siebie. To oznacza, że planując wytwarzanie konkretnych wyrobów z tej grupy materiałów należy stworzyć dla nich cały system identyfikacji, zbiórki, segregacji, kompostowania, ponieważ niewłaściwe obchodzenie się z tą grupą materiałów może przynieść więcej szkody niż korzyści.

Najlepszym przykładem zasadności wykorzystania tworzyw biodegradowalnych sa folie rolnicze do ściółkowania upraw. Klasyczną folię PE należy po procesie wegetacji i zbiorach usunąć z pola i poddać recyklingowi. To wiąże się z ogromnymi kosztami, zbierania, kompaktowania, mycia (folia taka zwiera nawet do 50% masy zanieczyszczeń), transportu, przetwarzania. Zastosowanie folii biodegradowalnych powoduje, że po zbiorach może być ona przeorana razem z pozostałościami roślinnymi, co spowoduje intensyfikację procesu biodegradacji z jednoczesnym użyźnieniem gleby. Oczywiście ważnym czynnikiem jest odpowiedni dobór takiej folii pod względem miejsca uprawy, warunków klimatycznych czy grubości zastosowanej folii.