Esiselvitys pakkausten painamisesta bioväreillä

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin väriaineita käyden läpi eri painovärityypit, synteettiset väriaineet ja luonnonvärit. Luonnonvärejä tarkasteltaessa painotettiin luonnonväriaineiden lähteitä. Työssä käytiin myös läpi painomenetelmät, käsiteltiin väriaineiden ja painomenetelmien vaikutuksia ympäristöön sekä pohdittiin alan tulevaisuuden näkymiä. Työ tehtiin kirjallisuusselvityksen muodossa.

Liuotinpohjaisista painoväreistä haihtuvat orgaaniset VOC-yhdisteet (volatile organic compound) nähdään yhä suurempana ympäristöongelmana niiden otsonikerrosta, luontoa sekä ihmisen terveyttä vahingoittavien ominaisuuksien takia. Vesipohjaisia painovärejä pidetään turvallisena vaihtoehtona liuotinpohjaisille väreille, mutta niiden energiankulutus painovärejä kuivatettaessa kasvattaa painoprosessin hiilijalanjälkeä. Synteettisiä väriaineita pyritään korvaamaan kasvi- ja eläinperäisillä luonnonväreillä samalla kun painomenetelmien energiatehokkuutta ja VOC-yhdisteiden varastointi-, hävitys- ja uudelleenkäyttösovelluksia kehitetään.

Tutkimuksen perusteella selvisi, että painomenetelmien ekologisuus riippuu merkittävästi niiden soveltuvuudesta painettaville materiaaleille ja volyymeille, sillä painoprosessien suurimmat ympäristövaikutukset tulevat prosessien energiankulutuksen kautta. Luonnonvärien valmistukseen löydetään jatkuvasti uusia lähteitä, jotka sisältävät perinteisten lähteiden ja pieneliöiden lisäksi teollisuuden sivuvirtoja. Jatkotutkimusta vaaditaan, sillä luonnonpigmenttien laatuominaisuudet eivät ole vielä yltäneet synteettisten pigmenttien tasolle, eikä niiden tuotantoa ole saatu skaalattua teolliseen mittakaavaan. Yhdessä EuPIA:n (European Printing Ink Association) toteuttaman painovärien valvonnan kanssa uusi kehitys mahdollistaa ekologisempien ja turvallisempien painovärien luokittelun, kehittämisen ja hyödyntämisen. Painovärien elinkaaren vaikutukset ympäristöön on arvioitava niiden tuotannosta loppukäsittelyyn, eikä hiilijalanjäljen minimoiminen ole helppo tehtävä samalla, kun tuotteiden laatuominaisuudet pyritään pitämään hyväksyttävän korkealla.

The objective of this thesis was to study printing inks, synthetic colorants and natural colorants from a multitude of viewpoints in the form of a literature review. When examining natural colorants, studies of their sources were emphasized. The thesis also reviewed printing methods, discussing their effects on the environment and considering future perspectives of the industry.

Volatile organic compounds (VOCs) that evaporate from solvent-based printing inks are increasingly seen as an environmental problem due to their ozone layer and human health harming properties. Water-based inks are considered a safe alternative. This does not come without problems, since energy consumption being higher when drying the water-based carrier increases the carbon footprint of the printing process. The substitution of synthetic dyes with natural alternatives from plant and animal sources, alongside improvements in printing energy efficiency and VOC lifecycle management, constitutes a green approach.

This research established that the ecological considerations of printing methods are heavily dependent on the volumes and materials being printed as the biggest environmental impact of printing processes comes through their energy consumption. New sources, including industrial side streams and microorganisms, are continually being discovered for natural dye production. Further research is still required, since the quality characteristics of natural colorants or the industrial scalability of their production have not yet reached the level of synthetic pigments. Together with the monitoring of printing inks implemented by EuPIA (European Printing Ink Association), the new technology enables the classification, development and utilization of more ecological and safer options. Overall, the carbon footprint of the printing inks is not an easy task to calculate while simultaneously keeping quality characteristics of the products at an acceptable level as the economic impact of printing inks must be evaluated from their production to their disposal.