Являются ли водные чернила более экологичными по сравнению с растворителями?

Влияние водных чернил на окружающую среду

Что определяет водные чернила и их экологичный состав

Водные чернила обычно содержат около 60–70 процентов воды, смешанной с растительными смолами и нетоксичными красителями. Это означает, что отсутствует необходимость в агрессивных нефтяных растворителях, на которых основаны традиционные формулы чернил. Такой состав естественным образом снижает содержание ЛОС, что является значительным преимуществом с точки зрения соответствия нормативным требованиям, таким как REACH и калифорнийский законопроект 65, касающийся опасных материалов. Согласно недавним исследованиям 2023 года, учёные обнаружили, что обычные растворительные чернила содержат в 8–12 раз больше синтетических химикатов по сравнению с водными аналогами. Это убедительно подтверждает, что водные варианты считаются значительно более чистыми с химической точки зрения.

Снижение выбросов ЛОС и уменьшение загрязнения воздуха

Переход на водные краски сокращает выбросы ЛОС на 85–95 процентов по сравнению со старыми растворителями. Обычные печатные краски выделяют около 4,2 килограмма ЛОС на каждый использованный литр. Водные аналоги? Они выделяют всего от 0,3 до 0,5 кг. Это имеет большое значение, поскольку эти летучие соединения в значительной степени способствуют образованию смога и могут со временем нанести вред лёгким людей. Согласно некоторым исследованиям, опубликованным в 2022 году в журнале Occupational Safety Journal, компании, перешедшие на водные краски, зафиксировали снижение количества несчастных случаев, связанных с качеством воздуха, примерно на 72 процента. Таким образом, это выгодно не только для окружающей среды, но и создаёт более безопасные условия для всех работников, ежедневно находящихся на производстве.

Биоразлагаемость и вопросы сточных вод

Более 90% компонентов водных чернил разлагаются в течение 30 дней в условиях компостирования, что резко контрастирует со столетиями, необходимыми для разложения остатков на основе растворителей. Стандартные процессы аэробной очистки сточных вод удаляют 92–98% частиц водных чернил, что значительно превосходит показатель удаления загрязнителей на основе растворителей — 55–60%, которые зачастую сохраняются из-за своей химической стабильности.

Пример из практики: сокращение углеродного следа в текстильной печати с использованием водных чернил

Производитель текстильной продукции в Европе сократил свой ежегодный углеродный след на 43% после перехода на водные трафаретные чернила. Переход позволил исключить 14 тонн выбросов ЛОС и снизить потребление энергии на сушку на 18%, что привело к экономии 120 000 евро за три года за счёт снижения расходов на утилизацию отходов и соблюдение экологических норм.

Экологические и гигиенические риски чернил на основе растворителей

Химический состав и высокие выбросы ЛОС

Большинство растворителей на основе нефтехимической продукции содержат такие вещества, как бензол, толуол и ксилол, которые помогают поддерживать цветные частицы в правильной суспензии. Когда эти материалы высыхают, они выделяют летучие органические соединения (ЛОС) в воздух в количестве, превышающем уровень водорастворимых аналогов в четыре-семь раз. Это зачастую означает, что концентрация таких веществ внутри типографий может значительно превышать безопасные пределы, установленные OSHA для внутренних помещений. Анализ реальных данных операций трафаретной печати за прошлый год ясно демонстрирует различия. На каждую тонну переработанного растворителя на выходе фабрики выделяли около 12,3 кг выбросов ЛОС. Это значительно хуже, чем примерно 2,1 кг, образуемых их водорастворимыми аналогами. Такие заметные различия затрудняют игнорирование экологического воздействия при выборе между этими двумя типами печатных решений.

Токсичность и промышленные экологические риски

Международное агентство по изучению рака включило производные бензола, содержащиеся в растворителях на основе чернил, в верхнюю часть своего списка опасностей — они отнесены к канцерогенам 1-й группы. Люди, которые работают с ними в течение многих лет, подвергаются реальным рискам, таким как развитие лейкемии или повреждение печени. Также существует проблема сточных вод. При производстве этих чернил компании получают воду, загрязнённую тяжёлыми металлами и стойкими смолами, которые не разлагаются естественным образом. Правильная утилизация таких отходов обходится чрезвычайно дорого, поскольку производители обязаны соблюдать строгие правила Агентства по охране окружающей среды (EPA) по утилизации. Многие малые предприятия испытывают трудности с этими расходами, пытаясь оставаться в рамках закона.

Загрязнение воздуха в полиграфии: роль систем на основе растворителей

При воздействии солнечного света на основе растворителей чернила образуют озон на уровне земли, который является одним из основных компонентов городского смога. Согласно отраслевым данным, коммерческие печатные машины составляют около 8 процентов всех выбросов летучих органических соединений во всем мире при нанесении покрытий. Большинство этих выбросов возникает в результате испарения растворителей по мере высыхания материалов и составляет около 92% от общего объема. Так называемые экосольвентные варианты, как утверждается, снижают уровень ЛОС примерно на тридцать-пятьдесят процентов, но они по-прежнему в значительной степени зависят от гликолевых эфиров, получаемых из ископаемого топлива. Это означает, что на протяжении всего жизненного цикла эти альтернативы продолжают способствовать выбросам парниковых газов, несмотря на маркетинговые заявления об обратном.

Водные и сольвентные чернила: сравнение с точки зрения устойчивости

Количественное сравнение выбросов ЛОС и регуляторные последствия

Исследования устойчивости материалов показывают, что водные чернила сокращают выбросы ЛОС примерно на 80 процентов по сравнению с их растворителями, как отмечалось в недавнем исследовании Permaset еще в 2023 году. В настоящее время правила становятся все строже: например, новые правила Европейского союза ограничивают промышленные выбросы ЛОС всего 30 граммами на кубический метр. Из-за этого многие традиционные системы печати на основе растворителей больше не могут соответствовать требованиям соблюдения норм. Некоторые ведущие компании по печати на текстиле полностью перешли на водные чернила и достигли впечатляющих результатов. Одна из таких компаний сообщила о сокращении загрязнения воздуха примерно на 62%, при этом сохранив необходимую скорость производства.

Оценка жизненного цикла: устойчивость на всех этапах производства, использования и утилизации

Полная оценка жизненного цикла показывает, что водные чернила требуют на 20–25% больше энергии в процессе сушки, но обеспечивают значительные экологические преимущества в управлении отходами и водными ресурсами:

Этот компромисс делает водные чернила более предпочтительными в отраслях, которые придают приоритет долгосрочному экологическому соответствию по сравнению с краткосрочной энергоэффективностью.

Потребление энергии и образование отходов: показатели экологической эффективности

Хотя системы на основе растворителей потребляют на 30% меньше энергии в процессе нанесения (Qinghe Chemical 2023), водные чернила производят на 95% меньше опасных отходов . Принтеры с высоким объемом печати обычно показывают:

• 200 кВт·ч расхода энергии на водную партию против 150 кВт·ч для растворителя
• 15 кг нетоксичных отходов против 320 кг химического ила

Эти показатели подчеркивают значительное снижение нагрузки на окружающую среду при утилизации.

Сочетание компромиссов в производительности и экологических преимуществ

Водные чернила сохнут намного дольше по сравнению с традиционными вариантами и зачастую требуют от одного до почти двух дней, чтобы полностью закрепиться. Это может стать настоящей проблемой при работе в жестких сроках или срочных заказах. С другой стороны, такие чернила загрязняют окружающую среду значительно меньше, чем растворяющие альтернативы. Они оставляют гораздо меньше загрязнений как в почве, так и в воздухе, что делает их разумным выбором, поскольку компании стремятся соответствовать всё более строгим экологическим стандартам, таким как требования EPA и REACH. Согласно рыночным данным, около половины всех устойчивых материалов для печати, используемых сегодня, основаны на воде, согласно последним отчётам. Эти цифры продолжают расти, поскольку печатники накапливают больше опыта в работе с этим типом чернил и начинают понимать, насколько хорошо они действительно работают, несмотря на более длительное время высыхания.

Экологически чистые альтернативы и изменения в отрасли устойчивой печати

Рост био-чернил: Hydrosoy и другие устойчивые инновации

Печатные мастерские по всей стране переходят на экологически чистые чернила, такие как Hydrosoy, — продукт, созданный путем смешивания соевого масла с водными растворами, вместо того чтобы в значительной степени полагаться на традиционные нефтяные продукты. Согласно журналу Graphic Arts Magazine за прошлый год, чернила растительного происхождения уже составляют около 18 процентов всех специализированных чернил, продаваемых в Северной Америке. Что стимулирует этот переход? Недавние прорывы в получении красителей из водорослей и связующих агентов из целлюлозных материалов. Хорошая новость заключается в том, что эти новые формулы не уступают по качеству: они сохраняют яркость цветов, а также фактически облегчают удаление чернил при переработке бумаги, что означает меньшее количество отходов для окружающей среды.

Водные, соевые и растворительные чернила: основные различия и области применения

Водные чернила лучше всего работают на пористых основах, требующих быстрого высыхания, тогда как соевые чернила обеспечивают превосходную стойкость к истиранию для печатных материалов с высоким тиражом. Оба типа исключают выбросы опасных загрязнителей воздуха, связанные с использованием растворителей.

Тенденции отрасли в сторону более экологичных технологий печати

Директива ЕС по промышленным выбросам на 2025 год быстро побуждает производителей переходить на низкоэмиссионные составы. Около двух третей типографий уже сделали акцент на этих экологически чистых вариантах. Многие предприятия переходят на гибридные системы, сочетающие водные чернила с UV LED-технологией. Такие установки сокращают потребление энергии примерно на 40 процентов по сравнению с традиционными методами тепловой сушки. Этот подход помогает достигать целей по переработке и делает типографии в целом более экологичными. По мере того как экологические проблемы становятся всё острее, отрасль, похоже, отходит от устаревших методов работы.

Часто задаваемые вопросы

Из чего состоят водные чернила?

Водные чернила обычно содержат 60–70 процентов воды, растительные смолы и нетоксичные красители, что устраняет необходимость использования нефтяных растворителей.

Как водные чернила сравниваются с растворителями по уровню выбросов ЛОС?

Водные чернила значительно снижают выбросы ЛОС на 85–95 процентов по сравнению с растворителями, существенно уменьшая загрязнение воздуха.

Являются ли водные чернила биоразлагаемыми?

Да, более чем 90 % компонентов водных чернил разлагаются в течение 30 дней в условиях компостирования.

Какие риски для здоровья связаны с использованием чернил на основе растворителей?

Чернила на основе растворителей содержат нефтехимические продукты, которые выделяют ЛОС и могут представлять канцерогенную опасность, потенциально вызывая такие заболевания, как лейкемия.