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海藻包装:可持续发展的未来?

发布时间: 2024/4/22 14:47:06   来源: 中华印刷网   人气: 315

海藻在海洋和淡水中自然生长,不需要任何额外的物质即可生长。例如,当涉及可持续发展时,预计将通过生产热塑性单体PLA来减少化石塑料的使用。它的维生素、矿物质和纤维含量也被认为使其适合可食用包装应用。


??由于海藻是多糖的来源,因此预计可作为原材料或活性剂——也许是比其化学替代品更好、更可持续的解决方案。科学家表示,由于其天然的抗氧化特性,多糖还可以最大限度地减少脂质氧化,并延长包装食品的保质期和营养价值。


??海藻存在三种主要类型——红色、棕色和绿色。从科学角度来说,这些色素分别属于红绿植物、黄绿植物和叶绿植物的类别。红海藻含有硫酸半乳聚糖,主要应用于食品工业应用的生物聚合物,还具有胶凝、乳化和增稠特性,这显然使其可用于食品和医疗应用。


??与此同时,从褐海藻中提取的多糖被认为会影响薄膜包装的特性,并在活性包装的生产中加入柠檬酸和酶等化合物。根据研究,这一过程具有可持续发展的潜力。当应用于包装时,据说它们可以增加亲水性或在水中的溶解度,并增强其机械性能,例如拉伸强度和断裂伸长率。


??各种科学研究已经检验了海藻包装所表现出的特殊品质——由壳聚糖和卡拉胶制成的混合薄膜显然可以生产出具有光滑表面、高拉伸强度和改进的耐水性的软包装。特别是,κ-卡拉胶降低了水蒸气渗透性、水溶性和断裂伸长率。有机硫化合物异硫氰酸烯丙酯的添加还提高了阻气性和涂布性能。


??特定类型的海藻,例如喜伸长海条藻,通常被称为丁字草、海丁草或海意大利面条——可以抑制革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的生长。这意味着它们的细胞壁分别保留和不保留用于细菌分化的革兰氏染色方法中的结晶紫染色,正因为如此,丁字草可以用作抗菌包装。


??为什么是海藻呢?


??其他行业已经在产生海藻废物。例如,食品工业遵守严格的质量标准,导致不可食用的海藻被半途而废。如果它重新进入自然环境,可能会对海洋生物产生不利影响。


??这是因为对海藻的需求不断增长刺激了其种植。根据Data Bridge Market Research的数据,“在没有额外物流支持的情况下,产品保质期的延长是预测期内(2022-2029年)推动全球海藻包装市场增长的一个主要因素”,以及人们越来越关注可持续包装解决方案、不断变化的立法和政府政策以及“建立植物来源等原材料基地”。


??将海藻加工成各种形式的能力预计将是其市场增长背后的另一个原因,但 Data Bridge Market Research警告称,由于新冠疫情导致生产暂时停滞,以及塑料替代品在拉伸强度方面具有明显的优势。尽管如此,该组织预计到2029年海藻包装的市场价值将达到6.1342亿美元,得斯玛预计到2030年欧洲这一数字将达到94亿欧元。


??可持续性也是一个驱动因素。材料创新公司Kelpi解释说,海藻不需要耕地、肥料或淡水来生长,并且具有碳吸收性。从理论上讲,这会产生一种可再生、可持续和负碳的过程,使海洋脱酸和脱氧,节省宝贵的资源,并为生物材料的生产提供碳水化合物来源。文森特·杜梅泽尔在其著作《藻类革命》中表示:“如果我们在全球9%的海洋中种植海藻,每年就可以从大气中去除530亿吨二氧化碳,封存的碳比目前排放的还要多。”


??Notpla一份影响报告表明,其基于海藻的包装设计已避免283万件一次性塑料泄漏到环境中;此外,到2022年,其产品已取代4.4吨塑料,去年通过销售Notpla涂料减少了19吨二氧化碳当量。它还进行了LCA,声称与传统纸质包装相比,影响减少了70%;与纸质和亨氏番茄酱袋相比,二氧化碳当量分别减少88%和72%;与PLA衬里相比,对土地的影响有88%的差异。


??人们认为广泛种植海藻也不会占用太多空间。如果欧洲海藻协会关于欧洲海藻养殖将在各个部门使用280万至830万吨新鲜海藻的预测是正确的,Notpla计算出这将需要7,700至26,300公顷的种植能力——最多,这将符合 进入大西洋约404,790次。


??话虽如此,FutureBridge和PKG Branding对海藻包装的价格也做出了类似的观察。目前,由于需要手工加工,其成本高于塑料。价格上涨可能会阻碍公司进行转型,或者,对于可支配收入较少的小型组织来说,价格上涨可能会成为一个彻底的障碍。


??Undecided还将费用归因于海藻材料的扩大规模仍在进行中。在大多数情况下,它仍处于试点规模。对于许多公司来说,转变的机会不会立即出现,但随着试验、原型和技术发展的不断出现,在不久的将来出现这种可能性并非不可想象。


??我们应该留意谁?


??Data Bridge Market Researc的报告指出,Notpla、Tomorrow Machine SE和Mantrose UK等欧洲组织是海藻包装的主要参与者。早在2014年,Tomorrow Machine就与初创公司Infarm合作开发了一种名为Microgarden的室内农业系统。作为一个可以随意折叠和展开的微型温室,该解决方案声称由可重复使用的塑料制成,并使用基于海藻的透明琼脂凝胶作为生长介质,植物可以从中吸收水分——这显然意味着种植者永远不需要给他们的植物浇水。


??大约在这个时候,Notpla成立,该品牌于2019年得到巩固。目前,其30%的纸板材料采用其他海藻生产的未指定副产品,并优化其纸张性能,将其添加到纸浆混合物中。据说整个过程不含可能影响产品生物降解性的合成添加剂,如施胶剂和稳定剂—.报道,生产过程是在没有使用化学处理的情况下完成的,而且,该纸板声称可以在家庭堆肥环境中生物降解,跨度为6周。


??Notpla 的防油防水包装形式具有由海藻制成的无塑料阻隔层,已被英国、奥地利、波兰、德国、荷兰和爱尔兰的Just Eat网上商店采用。该包装还在温布利球场举行的女子欧洲杯决赛中分发;都灵女子冠军联赛决赛;在塞维利亚举行的男子欧洲联赛决赛;以及在维也纳举行的Erste Bank Open ATP 500网球锦标赛。Lucozade Sport在2018年的体育赛事中也使用了其Ooho可食用泡沫。自此,Notpla的海藻包装成为第一种被荷兰政府根据欧盟一次性塑料指令认定为“无塑料”的材料。


??FlexSea被提名为2022年可持续发展奖商业化前气候类别的决赛入围者。它不是在内部生产自己的材料,而是依赖红海藻,而红海藻显然已经大规模种植了半个多世纪 。与此相反,棕色海藻源自野生海带或海滩上部分分解的马尾藻,用于生产柔性生物塑料。该产品再次声称可以在8-12周内进行家庭堆肥和生物降解,甚至声称它是天然的,可以食用。


??同年,清洁技术初创公司 Sway 以海藻为基础的替代石油塑料的解决方案被选为汤姆福特塑料创新奖的决赛入围者,该公司后来与Notpla和Zerocircle一起赢得了该奖项。该公司将其包装描述为在家庭和工业环境中“可快速堆肥”,其材料有望肥沃土壤并抵消传统塑料造成的环境危害。Sway目前专注于柔性薄膜包装,将其材料应用于食品、服装和家庭护理产品的袋子、塑料袋和产品窗口。经认证为100%生物基;颜色、纹理和透明度可定制,并具有热封性以及对空气和油的低渗透性。


??截至2023年,Kelpi已获得超过300万英镑的资金,用于开发用于可回收和可家庭堆肥的食品、饮料和化妆品包装的海藻基生物材料涂层。


??Go Do Good Studio也正在将一种“无塑料”柔性材料商业化,该材料由从印度沿海地区收集的海藻制成。该解决方案还声称可在八周内完全生物降解,提供耐油、耐水、食品级、可家庭堆肥的材料,用于生产保鲜膜、可食用薄膜和透明袋。该公司从印度海岸采购海藻,旨在缩短供应链,支持当地渔民社区(其中很大一部分生活在贫困线以下),并解决据报道在印度产生的1100万吨一次性塑料废物。


??然而,创新并不局限于以海藻为主的产品。海藻还不能也不打算在所有情况下取代塑料,但可以作为某些应用的替代品,例如SUPA的“无塑料”生态伴侣纸瓶的内部涂层。为了防止水损坏,涂层由海藻和天然植物乳胶组成,并含有可生物降解的促进剂,预计可在使用寿命结束时促进其自然分解。得斯玛此前曾尝试过海藻等天然材料的生产工艺,此前该公司研究了如何将海藻纤维应用到纸张和包装产品中,作为木材的替代纤维来源。


??海藻包装的下一步是什么?


??Seaweed for Europe预计海藻将减少540万吨二氧化碳排放,使欧洲富营养化沿海水域免受数千吨氮和磷的影响,保护海岸免受侵蚀,并保护生物多样性。到2030年,欧洲海藻产业可能创造约15万个就业岗位。


??欧洲海藻项目总监阿德里安·文森特表示:“区分野生海藻的收获和海藻养殖非常重要。前者包括从天然水下森林中收获海藻,并以允许资源自然再生的方式进行收获。如今,欧洲99%的海藻产量是从野外收获的,但这部分行业在过去十年中一直处于稳定状态。”


??因此,他鼓励海藻“孢子”在孵化场的水下绳索和网上生长。他相信,这一目标可以在比目前更大的规模上实现——不仅在海岸线上,而且正如研究和试点开始表明的那样,在近海大型海藻养殖场上实现,甚至可能与风电场整合。例如,工业规模的生物精炼厂可以有助于增加生物聚合物的产量。


??Oceanium已经凭借其“绿色清洁”生物精炼技术朝着这一愿景迈进。其生物精炼设施从农民网络中采购海藻,显然利用整个工厂来生产营养保健品和药妆品、蛋白质和纤维以及用于生物包装的海藻基材料。


??B’Zeos有一个类似的、据称是绿色的过程,即培育海藻,然后混合材料并制造包装,声称可以家庭堆肥、可回收,甚至可以食用。该公司目前正致力于柔性薄膜和纸张涂布的生产去年年底,它从Eureka Network获得了1200欧元的Eurostars资金,用于与其合作伙伴Moses Productos合作开发SeaweedPack研发项目。


??FlexSea基于海藻的3D打印颗粒用于家庭可堆肥材料的原型设计,目前正处于预商业化阶段。它由红海藻多糖和少量生物基添加剂制成,其加工温度低,生产过程对土地、水和化学品要求不高,旨在超越可家庭堆肥的竞争对手PHA/B。


??FlexSea声称,该颗粒与3D打印喷嘴而不是长丝兼容,这种解决方案被认为可以降低成本和能源消耗,并通过无需将材料重新加工成长丝形式来保持聚合物链的完整性。该公司表示,目前正在针对食品接触和食品迁移认证以及最高的可堆肥性和生态毒性标准进行测试。


??斯威补充说,海藻领域的进一步进展取决于研究人员回答有关其使用的生态效益和影响的剩余问题。这些应该为海藻养殖场的发展和生态驱动监管的引入提供信息。此外,价值链上的利益相关者,从农民和产品创新者到保护组织和政策制定者,应该讨论、辩论并建立海藻产业可持续发展的共同愿景。


??毫无疑问,海藻方面还有更多的发展空间。尽管这是包装领域相对较新的发展,但该解决方案理论上满足了修订后的包装和包装废物指令议程中的几个方框,并声称可以满足整个行业制造商的不同需求。随着它进一步扩大规模并发布更全面的可持续发展证书,这无疑是一种值得关注的新材料。

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