Mimo licznych ograniczeń wprowadzonych przez UE dotyczących produkcji i wykorzystania materiałów tworzywowych cały czas rośnie zapotrzebowanie na opakowania na bazie tworzyw sztucznych, które nadal są powszechnie wykorzystywane, np. w branży spożywczej, kosmetycznej czy chemicznej.

Taki stan na rynku opakowaniowym spowodował wzrost zainteresowania związkami wykorzystywanymi i wytwarzanymi podczas produkcji opakowań. W przypadku opakowań stosowanych do wód obecnie najczęstszymi rodzajami pojemników są butelki z politereftalanu etylenu (PET) i poliwęglanu (PC). Ten pierwszy jest stosowany głównie w przypadku mniejszych objętości (w zakresie od 0,35 do 5 l). Alternatywnie PC stosuje się głównie do produkcji opakowań o pojemności od 5 do 19 l. Powodem powszechnego stosowania PET (politereftalanu etylenu) do produkcji butelek są jego właściwości. To właśnie one wraz z czynnikami społeczno-ekonomicznymi i kulturowymi (np. konsumpcja w ruchu oraz słaba infrastruktura gospodarowania odpadami na poziomie regionalnym lub jej brak) sprawiły, że butelki PET są jednym z najczęściej spotykanych odpadów z tworzyw sztucznych. Zanieczyszczenie plastikiem jest obecnie uznawane za spore wyzwanie dla branży gospodarki odpadami, a wiele krajów na całym świecie jest zaangażowanych w poprawę lokalnych wskaźników recyklingu tworzyw sztucznych. Szacuje się, że prawie 58% z wyprodukowanych butelek PET zostało zebranych i posortowanych do recyklingu w całej Unii Europejskiej w 2019 r. W 2020 r. PET z recyklingu (rPET) do zastosowań typu butelka stanowił 32% rynku rPET w Europie, przy średniej zawartości z recyklingu 14%. Jednak zgodnie z dyrektywą w sprawie tworzyw sztucznych jednorazowego użytku butelki PET do 2025 r. powinny zawierać co najmniej 25% materiałów pochodzących z recyklingu. Europejska dyrektywa w sprawie opakowań i odpadów opakowaniowych dodatkowo nakazuje, aby do 2030 r. 55% wszystkich opakowań z tworzyw sztucznych zostało poddanych recyklingowi, a butelki PET powinny zawierać co najmniej 30% materiałów pochodzących z recyklingu. Ten ostatni cel wydaje się być na dobrej drodze do zrealizowania i jest wspierany przez wprowadzenie unijnej opłaty opakowaniowej – podatku od opakowań z tworzyw sztucznych niepochodzących z recyklingu, wprowadzonego w 2021 r. Niezależnie od kontrowersji związanych z wprowadzeniem opłaty w dłuższej perspektywie może ona zachęcać do recyklingu i rozwoju rynku towarów wtórnych w celu rozwiązania problemu wykorzystania materiałów z tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu. Jednak recykling materiałów mających kontakt z żywnością (FCM) może wprowadzić nowe wytyczne lub skoncentrować istniejące na potencjalnie niebezpieczne substancje, które mogą migrować do żywności. Dlatego zwiększone wykorzystanie rPET w FCM stanowi wyzwanie dla bezpieczeństwa, które wymaga szczególnej uwagi.

Bisfenol A

Bisfenol A – BPA, dian, 2,2-di(4’-hydroksyfenylo)propan, difenylopropan – to organiczny związek chemiczny należący do grupy fenoli o wzorze C15H16O2 i masie cząsteczkowej 228,28. Związek ten został po raz pierwszy otrzymany przez Aleksandra Dianina w 1891 r. podczas reakcji między acetonem a dwiema cząsteczkami fenolu (rys. 1). Proces prowadzi się z nadmiarem fenolu w obecności katalizatora, którym może być kwas solny lub żywica jonowymienna zawierająca silne grupy kwasu sulfonowego (R-S0 3H). Produktem ubocznym reakcji syntezy jest woda.

BPA to związek w postaci stałych białych płatków lub kryształków o delikatnym zapachu fenolu. Jest nierozpuszczalny w wodzie, ale dobrze rozpuszcza się w alkoholu etylowym, eterze, bezwodnym kwasie octowym i acetonie. Temperatura topnienia bisfenolu A wynosi 153°C, a temperatura wrzenia 398°C. BPA jest jednym ze związków, które mogą ulegać różnym reakcjom chemicznym, m.in. reakcji uwodorniania, sprzęgania, nitrozowania, alkilowania, nitrowania lub estryfikacji. Czasami, w zależności od warunków procesu i rodzaju reakcji, mogą powstawać różne produkty końcowe. Przykładem jest reakcja uwodornienia BPA, którą można przeprowadzić w trzech kierunkach. W pierwszym kierunku uwodornienia można otrzymać fenol i p-izopropylofenol, w drugim cykloheksanol i p-izopropylofenol, a w trzecim 2,2-bis-(4’-hydroksycykloheksylo)propan i 2 (4’-hydroksycykloheksylo)-2-(4”-hydroksyfenylo)propan. Problem związany z bisfenolem A stał się przedmiotem rozważań nie tylko ekologów, ale także naukowców. Badania dotyczące toksycznego działania BPA przeprowadzono na zwierzętach, m.in. myszach, szczurach, psach i królikach, a później badano jego wpływ na organizm ludzki. Badania wykazały, że mechanizm toksycznego działania BPA opiera się na dwóch zjawiskach. Wykazuje bowiem:

  • właściwości drażniące: BPA jest klasyfikowany jako drażniący drogi oddechowe i może powodować uczulenie w kontakcie ze skórą;
  • aktywność estrogenową: BPA należy do grupy związków wpływających na układ hormonalny.

Migracja BPA

Dopiero w ostatniej dekadzie rozpoczęto badania nad możliwymi drogami przenikania bisfenolu A z opakowań do środowiska lub do organizmu człowieka. Podjęto próby opracowania wzorców migracji BPA z opakowania do produktu oraz określono czynniki wpływające na szybkość jego migracji. Prawdopodobieństwo zanieczyszczenia produktu bisfenolem A wzrasta w podwyższonych temperaturach, m.in. gdy produkt jest podgrzewany, np. gdy wystawiamy go na bezpośrednie działanie promieni słonecznych lub gdy do butelki wlewamy gorące mleko. Kolejnym czynnikiem wpływającym na migrację BPA jest pH (kwaśne soki lub płyny zasadowe). Ważnym czynnikiem jest również czas. Wielokrotne używanie produktu, m.in. częste mycie gorącą wodą, szorowanie ostrą wełną stalową czy gąbką, lub inne naprężenia mechaniczne, np. ściśnięcie, stwarzają warunki sprzyjające migracji BPA. Narażenie na działanie toksyczne występuje, gdy żywność lub napoje zawierają tę szkodliwą substancję lub poprzez stosowanie kosmetyków zanieczyszczonych toksynami lub innych produktów, które łatwo przenikają przez skórę. Pierwszym krajem na świecie, który oficjalnie uznał bisfenol A za toksyczny i szkodliwy związek była Kanada, która 13 października 2010 r. opublikowała w Dzienniku Urzędowym Kanady poprawkę do ustawy o ochronie środowiska wprowadzającą BPA na listę substancji toksycznych. Uchwalenie nowego prawa okazało się wielkim sukcesem ze względu na liczne protesty kanadyjskiego i amerykańskiego przemysłu chemicznego. Przed jego publikacją, 11 marca 2010 r., wprowadzono dodatkowe przepisy zakazujące reklamy, sprzedaży i importu do Kanady butelek dla niemowląt zawierających domieszki BPA. Po zmianie przepisów w Kanadzie kraje europejskie również zaczęły walczyć z tą niebezpieczną substancją. W Europie bisfenol A został dopuszczony do produkcji tworzyw sztucznych i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością na mocy dyrektywy Komisji 2002/72/WE z 2002 r., obowiązującej 9 lat. Dopiero 14 stycznia 2011 r. pojawiło się nowe rozporządzenie 10/2011/UE,...