Biotworzywa w przemyśle spożywczym stają się ciekawą alternatywą dla materiałów na bazie tworzyw sztucznych. Niniejszy artykuł dotyczy zastosowania biotworzyw w branży spożywczej z uwzględnieniem ich wad i zalet. Całość ma na celu ocenę czy biotworzywa mogą realnie konkurować z tworzywami sztucznymi w obszarze materiałów opakowaniowych, nie tylko w aspekcie biodegradowalności i wykorzystania surowców odnawialnych, lecz także pod kątem optymalnych właściwości użytkowych.

 

Wiele raportów wskazuje na znaczące straty żywności na różnych etapach łańcucha dostaw żywności, wynikające głównie z psucia się produktów spożywczych. Opakowania pełnią bardzo ważną rolę w przemyśle spożywczym bo nie tylko chronią zapakowany produkt, ale poprawiają warunki jego przechowywania i transportu. Kolejnym globalnym problemem w tym sektorze są opakowania plastikowe, które pomimo bardzo dobrych właściwości użytkowych, są źle zagospodarowane jako odpad oraz nie ulegają biodegradacji.

 

Fakt: Przemysł opakowaniowy jest głównym źródłem zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi oraz zużycia zasobów kopalnych [1].

 

Połączenie marnotrawienia żywności oraz zalegania odpadów plastikowych z opakowań w przemyśle spożywczym przyczyniło się do ogromnej presji regulacyjnej różnych Instytucji. Przykładowo, w krajach członkowskich UE narzucono konieczność ograniczenia jednorazowych tworzyw sztucznych. Ponadto, rosnąca świadomość ekologiczna konsumentów doprowadza do przemyślanych wyborów. Coraz częściej klienci nie tylko czytają etykiety dotyczące bezpośrednio żywności, ale również zwracają uwagę na materiał z którego pochodzi opakowanie. Wszystkie te tendencje wskazują na poważne wyzwanie, jakim jest zaprojektowanie takich opakowań do przemysłu spożywczego, które nie stracą swoich właściwości ochronnych dla produktu oraz będą otrzymywane zgodnie z ideą zrównoważonego rozwoju. To właśnie polimery biopochodne i biodegradowalne stały się obiecującym obszarem w redukcji wykorzystania tworzyw sztucznych w opakowalnictwie produktów spożywczych.

 

 

Według European Bioplastic Organization wyróżniamy trzy główne kategorie biotworzyw, potocznie zwanych bioplastikami:

 

1) niebiodegradowalne, ale biopochodne lub częściowo biopochodne;

2) biopochodne i biodegradowalne;

3) biodegradowalne, ale oparte na paliwach kopalnych.

 

Należy zaznaczyć, że terminologia biotworzyw nie jest jednoznacznie określona. Niektóre źródła podają, że dwa terminy ‘biopochodny’ oraz ‘biodegradowalny’ to synonimy i mogą być używane zamiennie. Jednak tworzywo biopochodne oraz tworzywo biodegradowalne nie oznacza tego samego, gdyż tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego niekoniecznie są biodegradowalne, a tworzywa biodegradowalne niekoniecznie są pochodzenia biologicznego. Termin ‘biodegradowalny’ odnosi się do materiałów, które w sposób naturalny ulegają rozkładowi do dwutlenku węgla i wody poprzez działanie mikroorganizmów w glebie lub w wodzie. Natomiast termin ‘biopochodny’ dotyczy materiałów, które są w całości lub w części produkowane z odnawialnej biomasy. Przykładem biotworzywa, który jest pochodzenia biologicznego, ale nie jest biodegradowalne jest bio-PE (polietylen pochodzenia biologicznego), który jest chemicznie i fizycznie identyczny jak PE, ale jego monomery są wytwarzane z kukurydzy.

 

Fakt: Istnieją tworzywa sztuczne pochodzące z paliw kopalnych, które ulegają biodegradacji i również nazywane są biotworzywami [2].

Tworzywo kompostowalne to polimer, który ulega rozkładowi pod wpływem czynników biologicznych podczas kompostowania, uwalniając dwutlenek węgla, wodę oraz związki nieorganiczne. Warto podkreślić, że wszystkie tworzywa kompostowalne są biodegradowalne, ale nie wszystkie tworzywa biodegradowalne są kompostowalne i dlatego nie wolno tych terminów używać zamiennie [3].

 

Biotworzywa występujące najczęściej na rynku opakowań możemy podzielić na kilka grup [2]:

 

1) materiały o pochodzeniu biologicznym i potencjale biodegradowalności; na przykład skrobia, celuloza, białko, lignina i chitozan.

Ta grupa biotworzyw jest najbardziej korzystna w obliczu kryzysu klimatycznego, ze względu na szeroką gamę zasobów biologicznych oraz biodegradowalność. Jednak należy opracować najbardziej optymalną strategię produkcji, gdyż wykorzystywany surowiec do produkcji opakowań jest też zasobem przy produkcji żywności [4].

 

2) materiały wytwarzane z zasobów biologicznych i odnawialnych, ale nieulegające biodegradacji; na przykład bio-polietylen (bio-PE), bio-polipropylen (bio-PP) i bio-polistyren (bio-PS). Ten rodzaj tworzywa generuje mniejszy ślad węglowy niż materiały oparte na paliwach kopalnych, a także ulegają bardzo powolnej biodegradacji [4].

 

3) materiały, które w całości opierają się na biodegradowalnych (niebiologicznych) surowcach kopalnych, takich jak bursztynian polibutylenu (PBS), polikaprolakton (PCL) i poli(adypinian-co-tereftalan butylenu) (PBAT). Niniejsza grupa biotworzyw jest syntetyzowana z ropy naftowej i posiada udowodnione właściwości biodegradowalne. Bardzo często łączy się je z polilaktydem (PLA) lub polihydroksykwasami (PHA), aby zredukować kruchość tych biotworzyw [4].

 

 

Rynek opakowań do żywności jest przepełniony materiałami z tworzyw sztucznych. Do najważniejszych zalet tego typu opakowań należy zaliczyć niską przepuszczalność wobec gazów, lekkość oraz wysokie parametry właściwości mechanicznych. Biotworzywa również mogą zapewnić podobną ochronę jak tworzywa sztuczne, a dodatkowo nadają się do degradacji i/lub recyklingu. Ponadto, biotworzywa w porównaniu do tworzyw sztucznych nadających się do recyklingu, np. używanych do produkcji butelek, nie wydzielają niebezpiecznych substancji do środowiska. Biotworzywa również mogą znaleźć zastosowanie jako materiały opakowaniowe dla produktów łatwopsujących się i o krótkim terminie przydatności.

 

Fakt: Chociaż produkcja materiałów opakowaniowych na bazie biotworzyw wiąże się z wysokimi kosztami, to wzrost popytu na biotworzywa oraz zwiększone moce technologiczne mogą spowodować obniżenie kosztów wytwarzania [2].

 

Tabela 1. Korzyści oraz ograniczenia stosowania biotworzyw w opakowalnictwie przemysłu spożywczego.

 

 

 

 

Pomimo wielu zalet, w dalszej przyszłości może okazać się, że biotworzywa wcale nie są bezpieczniejsze niż tworzywa syntetyczne. Badania wskazują, że aż 67% z nich zawiera substancje chemiczne np. ftalany, które mogą przedostać się do środowiska wywierając niekorzystny wpływ na zdrowie człowieka [7]. Następną dość istotną wadą jest znakowanie biotworzyw symbolem ‘kompostowalne’, gdyż okazuje się, że niektóre biomateriały wcale nie ulegają całkowitemu kompostowaniu w warunkach rzeczywistych. Przykładem może być PLA oraz biotworzywa na bazie skrobi, które rozkładają się powoli w glebie, a także są w stanie zostawić swoje resztki w kompoście. Z jednej strony, zbyt duża akumulacja biotworzyw w glebie jest praktycznie niemożliwa ze względu na proces biodegradacji, ale z drugiej strony istnieją obawy, że biotworzywa mogą się rozpadać do mikro i nanoelementów [8].

Bardzo dużym wyzwaniem jest osiągnięcie pożądanej trwałości materiałów opakowaniowych na bazie biotworzyw. Ten rodzaj materiału ma niższe parametry wytrzymałości mechanicznej, barierowości oraz odporności termicznej niż materiały na bazie tworzyw sztucznych. Koszt produkcji opakowań z biotworzyw również stanowi poważne wyzwanie. Produkcja opakowań z tworzyw sztucznych na bazie ropy naftowej jest szybka i tania w porównaniu do skomplikowanych, drogich procesów biotechnologicznych opakowań z biotworzyw. W związku z tym, przemysł spożywczy, który jest obszarem wrażliwym na wzrosty cen, wybiera opakowania z tworzyw syntetycznych. Kolejnym ograniczeniem przy zastosowaniu opakowań z biotworzyw jest dostosowanie tego rodzaju materiałów opakowaniowych do istniejących systemów przetwórczych, logistycznych i magazynowych, które są zoptymalizowane pod opakowania z tworzyw syntetycznych. Ponadto, materiały opakowaniowe na bazie biotworzyw wymagają istnienia infrastruktury kompostowalnej, która w wielu miejscach jest ograniczona [9].

Wahania cen surowców oraz wysokie koszty produkcji materiałów na bazie biotworzyw stanowią wysokie wyzwanie ekonomiczne. Ponadto, wykorzystanie kukurydzy czy trzciny cukrowej do produkcji opakowań, a nie jako surowca w przemyśle spożywczym budzi duże obawy co do bezpieczeństwa żywnościowego. Producenci opakowań deklarują chęć zastąpienia opakowań z tworzyw sztucznych opakowaniami na bazie biotworzyw, jednakże brak spójnej polityki w tym obszarze powoduje dużą niepewność co do przyszłości bioplastiku. Zarówno producenci jak i konsumenci mają wiele pytań oraz wątpliwości związanych z certyfikacją oraz etykietowaniem biotworzyw. Polityka gospodarowania odpadami również nie wspiera materiałów na bazie biotworzyw, a brak prawidłowego segregowania tych opakowań powoduje, że lądują na wysypiskach śmieci [9].

Przede wszystkim brak kluczowej wiedzy dotyczącej biotworzyw u konsumentów powoduje wiele niejasności przy wyborze konkretnego opakowania. Pomimo rosnącej świadomości ekologicznej konsumentów, nadal błędnie rozumiana jest definicja materiałów biodegradowalnych. Nieprawidłowa interpretacja terminologii materiałów biodegradowalnych oraz kompostowalnych może prowadzić do nieprawidłowej utylizacji. Wysokie ceny opakowań na bazie biotworzyw powodują zniechęcenie do zakupu, a także konsumenci oczekują, że materiały biodegradowalne będą miały właściwości użytkowe zbliżone do konwencjonalnych opakowań na bazie tworzyw syntetycznych. Konieczna jest edukacja oraz marketing, które jednoznacznie wskażą korzyści z stosowania biotworzyw oraz wyjaśnią błędne przekonania, co w konsekwencji doprowadzi do akceptacji tego rodzaju materiałów opakowaniowych [9].

 

 

Obecnie europejski rynek opakowań do żywności jest zdominowany przez tworzywa sztuczne, gdyż oferują wyjątkowe właściwości mechaniczne, barierowe oraz stabilność termiczną, a do tego mają niskie koszty produkcyjne. Ostatnie lata wskazują na negatywną stronę zastosowania tego rodzaju materiału ze względu na ich szkodliwy wpływ na środowisko naturalne. W związku z tym, biotworzywa stają się ciekawym zamiennikiem tworzyw sztucznych, ze względu na mniejszy ślad węglowy, a także zdolność do biodegradacji [4].

 

W branży opakowaniowej na bazie biotworzyw powinno uwzględnić się kilka kluczowych kierunków badań. Po pierwsze, konieczne jest dopasowanie wybranego rodzaju materiału do zamierzonego zastosowania, które określa wymagane parametry właściwości użytkowych. Biotworzywa charakteryzują się słabszymi właściwościami mechanicznymi oraz gorszą przepuszczalnością wobec gazów w porównaniu do tworzyw syntetycznych. Istotne jest dostosowanie zdolności użytkowej materiału opakowaniowego na bazie biotworzyw do ich potencjalnego zastosowania. Trwają prace, których celem jest poprawa właściwości użytkowych biotworzyw poprzez: 1) modyfikacje chemiczne, fizyczne oraz enzymatyczne z wykorzystaniem różnych plastyfikatorów, mieszanek polimerowych czy sieciowań chemicznych; 2) syntezy biodegradowalnych polimerów ze źródeł odnawialnych, 3) produkcję biopochodnych form konwencjonalnych polimerów oraz 4) poszukiwania nowych odnawialnych źródeł biotworzyw [10]. Jednakże, pomimo tych ulepszeń biotworzywa nadal mają szereg wad tj. brak porównywalności pod kątem właściwości użytkowych do tworzyw syntetycznych oraz zbyt wysokie koszty produkcji tego rodzaju materiałów w połączeniu z brakiem możliwości zwiększenia skali procesu produkcyjnego pod kątem wydajności produkcji.

 

Aby jednoznacznie móc stwierdzić, że biotworzywa to konkretna alternatywa dla tworzyw sztucznych, konieczna jest dokładna ocena właściwości użytkowych biotworzyw. W szczególności należy zwrócić uwagę na aspekt migracji składników opakowania na bazie biotworzyw, a następnie na proces biodegradacji oraz kompostowania z określeniem całkowitego wpływu na środowisko naturalne [8].

 

Podsumowując, biotworzywa stanowią istotną alternatywę dla tworzyw syntetycznych w opakowalnictwie produktów spożywczych. Wskazano, że odpowiednio zaprojektowane i zadedykowane konkretnej grupie produktów spożywczych, mogą przyczynić się do ograniczenia niekorzystnego wpływu na środowisko oraz redukcji marnotrawienia żywności. Kluczowa jest współpraca nauki z przemysłem, która ograniczy wyzwania ekonomiczne, technologiczne i infrastrukturalne we wdrażaniu tego typu materiałów w przemyśle spożywczym. Biotworzywa stanowią ostatnio gorący kierunek w procesie transformacji rynku opakowaniowego żywności, a rosnące wymagania regulacyjne oraz świadomość konsumentów nt. tworzyw syntetycznych przyspieszą ich wdrożenie w przemyśle spożywczym.

 

1. Glaser, S.J.; Faisal, M.; Blennow, A.; Lo Leggio, L. Additives as external plasticizers in starch-based bioplastics - towards improving the properties of food packaging: A review. International Journal of Biological Macromolecules 2026, 335, 148754, doi:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.148754.

2. Ghasemlou, M.; Barrow, C.J.; Adhikari, B. The future of bioplastics in food packaging: An industrial perspective. Food Packaging and Shelf Life 2024, 43, 101279, doi:https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2024.101279.

3. Cruz, R.M.S.; Krauter, V.; Krauter, S.; Agriopoulou, S.; Weinrich, R.; Herbes, C.; Scholten, P.B.V.; Uysal-Unalan, I.; Sogut, E.; Kopacic, S., et al. Bioplastics for Food Packaging: Environmental Impact, Trends and Regulatory Aspects. Foods 2022, 11, 3087.

4. Rosenow, P.; Fernández-Ayuso, C.; López-García, P.; Minguez-Enkovaara, L.F. Design, New Materials, and Production Challenges of Bioplastics-Based Food Packaging. Materials 2025, 18, 673.

5. Peelman, N.; Ragaert, P.; De Meulenaer, B.; Adons, D.; Peeters, R.; Cardon, L.; Van Impe, F.; Devlieghere, F. Application of bioplastics for food packaging. Trends in Food Science & Technology 2013, 32, 128-141, doi:https://doi.org/10.1016/j.tifs.2013.06.003.

6. Kumar, V.; Sonika; Ram, D.K.; Sahu, G.; Sahu, N.K.; Verma, S.K. Sustainable modifications in food packaging: A comprehensive review of biodegradable material revolutions. Applied Food Research 2025, 5, 101385, doi:https://doi.org/10.1016/j.afres.2025.101385.

7. Zimmermann, L.; Dombrowski, A.; Völker, C.; Wagner, M. Are bioplastics and plant-based materials safer than conventional plastics? In vitro toxicity and chemical composition. Environment International 2020, 145, 106066.

8. Rajput, P.; Warrish, A.; Chauhan, J.S. Bioplastics and the environment: Solution or Green Illusion? Journal of Hazardous Materials: Plastics 2025, 1, 100012, doi:https://doi.org/10.1016/j.hazmp.2025.100012.

9. Bora, D.; Hazarika, K.K.; Duarah, R.; Baruah, S.; Hazarika, S. Advancement of biodegradable packaging for sustainable food systems and nutritional security: Innovations, challenges, and global perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2026, 228, 116572, doi:https://doi.org/10.1016/j.rser.2025.116572.

10. Shlush, E.; Davidovich-Pinhas, M. Bioplastics for food packaging. Trends in Food Science & Technology 2022, 125, 66-80, doi:https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.04.026.