Co znajdziesz w artykule?
Prezentacja podczas Beauty Innovations – czerwiec 2023
Aby zrozumieć na czym polega biodegradacja kosmetyków, należy na samym początku wyjaśnić czym w ogóle jest biodegradowalność. Zgodnie z definicją biodegradowalność jest to zdolność do biochemicznego rozkładu związków organicznych przez organizm saprobiotyczny (głównie bakterie i grzyby) do prostych związków nieorganicznych.
Monika Rek, MPR Labs
Oprócz tych żywych organizmów do biodegradacji mogą przyczyniać się także również czynniki naturalne, takie jak światło słoneczne, tlen z powietrza czy też woda.
Biodegradacja może przebiegać w 2 warunkach: w warunkach beztlenowych oraz w warunkach tlenowych. Główną różnicą w przypadku tych dwóch procesów są produkty końcowe. W przypadku biodegradacji beztlenowej wytwarzany jest metan i inne proste węglowodory. Natomiast podczas biodegradacji tlenowej wytwarzana jest woda, dwutlenek węgla oraz sole mineralne.
Biodegradowalność a prawo kosmetyczne
W przypadku branży kosmetycznej rozporządzanie kosmetyczne UE 1223/2009 nie odnosi się do biodegradowalności. Co oznacza, że pomiar biodegradowalności lub też jej etykietowanie do tej pory nie było wymogiem prawnym. Dlaczego więc branża kosmetyczna zaczęła uważniej przyglądać się biodegradowalności składników i formuł?
Jedną z takich głównych przyczyn zainteresowania biodegradowalnością jest Europejski Zielony Ład. Unia Europejska w ostatnim czasie bardzo zintensyfikowała działania na rzecz ochrony środowiska. Jednym właśnie z takich głównych działań jest Europejski Zielony Ład, którego jednym z bardzo ważnych założeń jest zrównoważony wpływ kosmetyku na środowisko.
Zrównoważony produkt kosmetyczny
I na czym polega ten zrównoważony produkt kosmetyczny? Czym generalnie jest? Kosmetyk pozyskiwany w zrównoważony sposób spełnia swoją funkcję przy minimalnym wpływie na wszystkie 3 filary zrównoważonego rozwoju:
- rozwój gospodarczy,
- odpowiedzialność społeczną,
- ochrona środowiska.
Mówiąc o zrównoważonym produkcie kosmetycznym możemy wyróżnić 4 główne kwestie:
- surowce, czyli zrównoważone składniki receptur;
- proces technologiczny;
- dystrybucja;
- opakowania.
W przypadku zrównoważonych składników receptur pierwszym krokiem w projektowaniu całego produktu kosmetycznego jest wybór odpowiednich surowców, które będą wchodzić w skład formuły.
Proces opracowywania receptur kosmetyku daje tak naprawdę technologiom szerokie pole do manewru, jeśli chodzi o wpływ na zrównoważony rozwój. Już na etapie doboru surowców można zwrócić uwagę na sposób ich pozyskiwania, źródła pochodzenia, stopień biodegradowalności czy też toksyczności dla organizmów wodnych.
Metody badania biodegradowalności
W przypadku metod badania biodegradowalności wyróżniamy 3 różne testy stworzone przez 3 różne organizacje. Pierwsze to są testy biodegradowalności OECD. Jest to Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju. Jest to organizacja międzynarodowa o profilu ekonomicznym skupiająca 38 wysoko rozwiniętych i demokratycznych państw.
Drugie testy biodegradowalności ASTM; jest to Amerykańskie Stowarzyszenie Badań i Materiałów. To jest z kolei międzynarodowa organizacja non profit, która opracowuje i publikuje dobrowolnie uzgodnione normy dla szerokiej gamy materiałów, produktów, systemów czy też usług. Trzecie to testy biodegradowalności ISO. Jest to międzynarodowa organizacja normalizacyjna.
I teraz pokrótce omówimy sobie poszczególne normy z tych trzech kategorii metod.
Testy OECD
Testy biodegradowalności OECD – 3 najważniejsze. Pierwsze to metoda OECD 301. Jest to łatwa ostateczna biodegradowalność. W zasadzie jest to seria metod OECD 301, w skład której wchodzi OECD 301 od A do F.
Metoda ta pozwala na bezpośrednią jednoznaczną ocenę biodegradowalności materiału. Metody te ustanawiają kryteria progowe dla bezpośredniej klasyfikacji i wprowadzania do obrotu materiałów zgodnie z warunkami łatwej lub też całkowitej biodegradacji. Materiał jest więc uważany za łatwo biodegradowalny jeśli 60% węgla organicznego w materiale zostanie przekształcone w CO2 w ciągu 28 dni.
Kolejna metoda to jest metoda OECD 306. To jest test biodegradacji – Woda morska. OECD 306 to jest test pokazujący jak materiał ulega biodegradacji w wodzie morskiej. Testy te są zazwyczaj prowadzone przez 30 dni, ale mogą trwać nawet do 60 dni. Tą metodą badane są szczególnie produkty higieny osobistej; takie jak filtry przeciwsłoneczne przeznaczone do stosowania w środowisku wodnym, takim jak plaża czy też jeziora.
I już ostatnia metoda z tej kategorii OECD 302B, jest to biodegradacja naturalna. To test naturalny biodegradacji tlenowej stosowany do określenia biodegradowalności roztworu, który zazwyczaj nie ulega łatwo biodegradacji. I wiadomo, że jest nierozpuszczalny lub nie spełnia wymagań OECD 301.
W przypadku tej metody o CD 302B oznaczenie rozpuszczonego węgla organicznego w przeważającej mierze monitoruje proces biodegradacji; jednak jest również możliwe zastosowanie chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT).
Testy ASTM
Drugą kategorią są testy biodegradowalności ASTM. I pierwszym z testów jest ASTM D6400 – jest to najczęściej stosowany test do tworzyw sztucznych i innych materiałów stałych. To standard zapewniający kryteria, które pozwalają na stwierdzenie, że tworzywo sztuczne jest „kompostowalne”.
Wymagania te obejmują testowanie tworzyw sztucznych pod kątem rozpadu biodegradacji i wpływu na środowisko. Przeprowadzana jest w przypadku tego testu również analiza metali ciężkich; aby upewnić się, że materiał mieści się w standardowych limitach przewidzianych dla prawidłowego procesu kompostowania.
Kolejną metodą jest metoda ASTM D5338. Jest to norma, która ocenia biodegradację tworzyw sztucznych w kontrolowanych warunkach kompostowania. Za takie kontrolowane warunki kompostowania uważa się warunki, w których poziom tlenu, temperatury, wilgotności oraz pH kompostu jest utrzymany na optymalnym poziomie. Dla materiałów poddawanych ocenie w oparciu o tego typu metodę testową odpowiednim miejscem utylizacji są przemysłowe obiekty kompostujące. Natomiast czas trwania takiego testu może wynosić do 180 dni.
I już ostatni test z tej kategorii, czyli ASTM D5988 oceniający biodegradację tlenową tworzyw sztucznych w glebie. Ta metoda może być stosowana jako uzupełniająca do normy ASTM D5338; w celu określenia czy materiał resztkowy, który nie uległ degradacji w ramach czasowych normy D5338, może ulec dalszej degradacji po wprowadzeniu kompostu do środowiska glebowego. I maksymalny czas trwania tego testu wynosi 6 miesięcy.
Testy ISO
Ostatnią kategorią są testy biodegradowalności ISO. I tutaj wyróżniamy ISO 16929. Jest to metoda badawcza używana do określenia stopnia rozpadu materiałów z tworzyw sztucznych w pilotażowym teście kompostowania tlenowego w określonych warunkach.
Ta metoda stanowi część ogólnego schematu oceny przemysłowej kompostowalności tworzyw sztucznych zgodnie z normą ISO 17088. Badanie to trwa zazwyczaj 12 tygodni i jest często wymagane w przypadku produktów konsumenckich i rolnych, w tym tworzyw sztucznych, plandek czy też tekstyliów.
Kolejna norma jest to norma ISO 9439. Ta norma ocenia podatność na biodegradację tlenową związków organicznych w środowisku wodnym przy użyciu typowych osadów ściekowych występujących w oczyszczalniach ścieków. I ta metoda jest bardzo podobna w konfiguracji do metody OECD 301B. Biodegradację mierzy się jako procent węgla organicznego przekształconego w CO2 i czas trwania tego testu wynosi 28 dni.
I ostatnia – norma ISO 14855. Ocenia ona ostateczną biodegradowalność tlenową tworzyw sztucznych w kontrolowanych warunkach kompostowania. Ta metoda testowa jest prawie identyczna z ASTM D5338 w wykonaniu. Przez cały czas trwania testu utrzymywane są kontrolowane warunki kompostowania, w tym zawartość tlenu i wilgotności, temperatura oraz pH. I tutaj biodegradację mierzy się jako procent węgla organicznego przekształconego w CO2, natomiast czas trwania tego testu wynosi 180 dni.
Zgodnie z normą OECD 301B biodegradowalność surowców kosmetycznych informuje nas o tym w ilu procentach surowiec jest biodegradowalny. I w związku z tym wyróżniamy
trzy klasy biodegradowalności w środowisku wodnym.
- 01 to są łatwo biodegradowalne materiały;
- 02 to są częściowo biodegradowalne materiały;
- 03 są to słabo biodegradowalne, nieulegające biodegradacji materiały.
I teraz sobie omówimy te poszczególne 3 klasy. Pierwsza klasa, czyli ta łatwo biodegradowalne substancje są to związki łatwo ulegające biodegradacji. Muszą one wykazywać powyżej 60% degradacji w ciągu 10 dni podczas badania trwającego 28 dni. To są właśnie wytyczne metody OECD 301.
Druga klasa częściowo biodegradowalne substancje są to związki, które muszą wykazywać biodegradację powyżej 20%, ale poniżej 60% w teście 28-dniowym też zgodnie metodą OECD 301.
I trzecia klasa słabo biodegradowalne, nieulegające biodegradacji substancje. Czyli związki, które nie przejdą testów 28-dniowych i nie ulegną biodegradacji zgodnie z metodą OECD 301. Takim jednym z ważnych pytań, które często się pojawia, jest
czy naturalne produkty są w pełni biodegradowalne?
Dlaczego to pytanie się pojawia? Dlatego, że wielu konsumentów zakłada, że ponieważ składnik lub produkt jest rzekomo naturalny, dość łatwo ulegnie biodegradacji. Niestety nie zawsze tak jest. W zależności od sposobu, w jaki zostały zaprojektowane, substancje syntetyczne również mogą ulegać biodegradacji czasem nawet lepiej i szybciej niż niektóre substancje naturalne.
I tutaj posłużę się takim przykładem. Niektóre rodzaje poliuretanu zawierają wiązania chemiczne występujące w przyrodzie i łatwo ulegają biodegradacji. Jednak z drugiej strony syntetyczne polimery, takie jak poliolefiny czy poliakrylany generalnie nie ulegają biodegradacji i mogą kumulować się w środowisku.
Natomiast w przypadku substancji naturalnej – tutaj takim przykładem może być skwalen, który obecnie pozyskiwany jest z oliwek lub oleju amarantusowego i który jest popularnym składnikiem naturalnych produktów do pielęgnacji skóry – jako węglowodór trójtripenowy zawiera 6 podwójnych wiązań. Co oznacza, że biodegradacja enzymatyczna tej substancji jest trudna. Nie zidentyfikowano jeszcze żadnych enzymów, ani też genów zaangażowanych w mikrobiologiczny rozkład skwalenu.
Z drugiej strony skwalan powstały w wyniku uwodornienia skwalenu jest w pełni nasycony i ten już łatwo ulega biodegradacji. Dlatego zastosowanie skwalanu w preparacie zamiast skwalenu w tym przypadku skutkowałoby produktem bardziej biodegradowalnym.
Dlaczego biodegradowalność składników kosmetycznych jest taka ważna?
Dlatego, że nieodpowiednie gospodarowanie odpadami z tworzyw sztucznych spowodowało zanieczyszczenie mórz i oceanów plastikiem, w tym także jego rozdrobnionymi kawałkami.
I te mikrodrobiny zalegający tam przez bardzo długi czas niszczą środowisko wodne. Mikroplastiki – bo tak właśnie nazywane są te cząsteczki – są mniejsze niż 5 mm; co oznacza, że mogą być spożywane zarówno przez zwierzęta, jak i przez ludzi.
No i substancje te używane są zarówno w kosmetykach zmywalnych oraz nie zmywalnych – głównie w pastach do zębów, peelingach pod prysznic, szamponach, cieniach do powiek, eyelinerach, a także emulsjach. Spełniają one różnorodne funkcje: złuszczające, zagęszczające, nadające opalescencję, zabierają masę kosmetyczną… Nadają gładkie i jedwabiste odczucia aplikacyjne lub też rozświetlający efekt na skórze.
Strategia plastikowa
O tym, że mikroplastiki stanowią duży problem dla środowiska jest głośno już od dawna. I aby temu zapobiec Komisja Europejska w 2018 roku przyjęła europejską strategię na rzecz tworzyw sztucznych, czyli strategię plastikową. Jednym z jej założeń jest zatrzymanie emisji mikrodrobin plastiku do ekosystemów. Na wniosek Komisji Europejskiej Agencja Chemikaliów (w skrócie ECHA) przygotowała propozycję ograniczenia stosowania mikroplastików celowo dodawanych do produktów konsumenckich oraz profesjonalnych.
Na slajdzie przedstawiłam Państwu listę kilku przykładowych substancji, które zgodnie z tą definicją ECHA można zakwalifikować jako mikrodrobiny plastiku. I które w przyszłości mogą podlegać ograniczeniom.
Biodegradowalne polimery
Jeżeli chodzi o biodegradowalne polimery – bo coś takiego istnieje na rynku – w rzeczywistości ta biodegradowalność polimeru zależy głównie od jego budowy chemicznej, a nie od postaci fizycznej. Gdyż ciecz lub też rozpuszczalny w wodzie polimer niekoniecznie ulega biodegradacji w wodzie. Dlatego badanie biodegradowalności każdej pojedynczej substancji ma kluczowe znaczenie dla uniknięcia potencjalnej akumulacji w środowisku.
Ciekłe polimery na bazie poliuretanów są bardzo dobrymi kandydatami do stosowania w biodegradowalnych preparatach do stylizacji włosów w kosmetykach kolorowych czy w produktach przeciwsłonecznych. Ponieważ zawierają one naturalnie występujące wiązania, o których wiadomo, że ulegają biodegradacji w środowisku. I są rozkładane przez mikroorganizmy w ramach ich naturalnej aktywności metabolicznej.
Przykładem takich niektórych biodegradowalnych polimerów są polimery firmy Covesro oznaczone znakiem towarowym Baycusan™. Tutaj możemy wyróżnić na przykład poliuretan 34, 48, 64, 93, 99. Firma ta przeprowadziła badania biodegradowalności tych polimerów i rzeczywiście one są biodegradowalne. Wyróżniamy jeszcze coś takiego jak
biopolimery w kosmetykach.
W celu sprostania wymaganiom rynku niektóre firmy produkujące surowce kosmetyczne poczyniły znaczne postępy w opracowywaniu biodegradowalnych biopolimerów pochodzenia roślinnego. Na rynku dostępnych jest coraz więcej alternatyw dla nie ulegających biodegradacji i sylikonowych składników kosmetycznych.
Jedną z takich firm na rynku jest firma BASF, która postanowiła zbudować holistyczną gamę składników
biopolimerowych do produktów bez spłukiwania i do spłukiwania. I w tej linii oznaczonej znakiem towarowym Verdessence™ firma wprowadziła do tej pory 5 różnych składników do różnych zastosowań, od kosmetyków kolorowych po pielęgnację włosów. Wszystkie czerpią z dobrodziejstw natury, wykorzystując odnawialne surowce, takie jak ryż lub algi. Pojawiło się 5 tych biopolimerów firmy BASF z ich nazwami z INCI w nawiasie.
Kolejnym przykładem jest firma IFF, która wykorzystując opatentowaną przez nich technologię Designed Enzymatic Biopolimer, stworzyła nową na świecie klasę biopolisacharydów, oznaczoną znakiem towarowym AURIST AGC. Jest on nowatorskim, łatwo biodegradowalnym kationowym biopolimerem kondycjonującym. Mogącym poprawić właściwości kondycjonujące produktów do pielęgnacji włosów.
Biodegradowalne opakowania – czy to możliwe?
Poruszanym ostatnio tematem są również opakowania. I tutaj chciałam opowiedzieć o opakowaniach kontekście biodegradowalności. Czy to jest w ogóle możliwe? Opakowania zawsze zostawiają pewien ślad środowiskowy, nie ma więc opakowań w 100 procentach ekologicznych. Są jedynie takie, które są bardziej zrównoważone niż inne.
Często słyszymy, że najbardziej ekologiczne są opakowania biodegradowalne. Ale dlaczego? Opakowania biodegradowalne w zasadzie rozkładają się w ciągu około pół roku i są neutralne dla środowiska. Jednak należy pamiętać, że wymagane są odpowiednie temperatury i warunki, by ten proces rozkładania przebiegł pomyślnie. Oznacza to, że te opakowania nie rozłożą się same w sobie w domowym śmietniku.
Opakowania biodegradowalne wykonywane są najczęściej z tak zwanego bioplastiku pochodzącego z kompostu roślinnego i ma właściwości podobne do plastiku. W branży opakowaniowej ten składnik nazywa się PLA. Jest to biopolimer PLA, kwas polimlekowy. Jest on doskonałą alternatywą dla tradycyjnych wykonanych z plastiku pojemników.
Ten kwas polimlekowy wytwarzany jest z roślin skrobiowych, takich jak kukurydza. Skrobia z ziaren kukurydzy jest przetwarzana na biopolimer wyglądem przypominający normalny plastik na bazie ropy naftowej. Ale posiada jedną ważną, istotną zaletę, a mianowicie jest w 100 procentach kompostowalny oraz wykonany z odnawialnych surowców.
Zmiany są nieuniknione
Podsumowując cały wykład – nadchodzące zmiany w systemie regulacji kosmetycznych w obszarze środowiska są nieuniknione. Bardzo ważną kwestią już teraz poruszaną są właśnie ekologiczne produkty, które wpiszą się w zasady tego zrównoważonego rozwoju. Biodegradowalność składników kosmetycznych oraz całych produktów – w tym także opakowań – może w znacznym stopniu ułatwić realizację tego planu.
Ilustracje pochodzą z prezentacji autorki.
Monika Rek
Magister chemii, absolwentka Wydziału Chemii Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Współzałożycielka dwóch firm. Firmy MPR Labs pomagającej we wszystkich aspektach prowadzenia kosmetyku na rynek. Zaczynając od receptury, poprzez dobranie odpowiednich badań dla produktu, kończąc na sporządzeniu wszelkiej wymaganej dokumentacji oraz notyfikacji w europejskim systemie CPNP. A także firmy MPR Science, posiadającej własne laboratorium mikrobiologiczne, w którym wykonuje się wszelkie badania związane z czystością mikrobiologiczną produktów kosmetycznych. I nie tylko kosmetycznych oraz wszelkie inne badania dla kosmetyków, w tym także testy stabilności, kompatybilności. Czy też badania biodegradowalności. Zawodowo safety assesor, czyli osoba czuwająca nad bezpieczeństwem wprowadzanych na rynek produktów kosmetycznych. Prywatnie interesująca się tematami kosmetologicznymi związanymi z pielęgnacją twarzy, ciała, z trychologią, a także wpływem chorób tarczycy na stan i wygląd cery.
