Пробка: от древности до современности и экологическая устойчивость.

Введение

Ткань коры деревьев, собираемая для коммерческого использования

Пробка – это водонепроницаемый, плавучий материал. Она представляет собой феллем – слой коры, собираемый для коммерческого использования преимущественно с Quercus suber (дуб пробковый), произрастающего в юго-западной Европе и северо-западной Африке. Пробка состоит из суберина – гидрофобного вещества. Благодаря своим водонепроницаемым, плавучим, эластичным и огнезащитным свойствам, она используется в различных изделиях, наиболее распространенным из которых являются винные пробки. Примерно половина пробковой коры, собираемой ежегодно в мире, производится в португальском ландшафте "монтадо", а компания Corticeira Amorim является лидером в этой отрасли. Пробка была исследована под микроскопом Робертом Гуком, что привело к его открытию и наименованию клетки. Состав пробки варьируется в зависимости от географического происхождения, климата и почвенных условий, генетического происхождения, размеров дерева, возраста (первичная или повторная выработка) и условий роста. Однако, в целом, пробка состоит из суберина (в среднем около 40%), лигнина (22%), полисахаридов (целлюлозы и гемицеллюлозы) (18%), экстрагируемых веществ (15%) и других компонентов.

История

Пробка – это натуральный материал, используемый человеком более 5000 лет. Это материал, применение которого известно с древности, особенно в плавучих устройствах и в качестве пробки для напитков, в основном вина, рынок которого с начала XX века значительно расширился, особенно благодаря развитию различных агломератов на основе пробки. В Китае, Египте, Вавилоне и Персии примерно с 3000 г. до н.э. пробка уже использовалась для герметизации контейнеров, рыболовных снастей и в быту. В Древней Греции (1600–1100 гг. до н.э.) пробка применялась в обуви, для изготовления сандалий, крепившихся к ноге ремнями, обычно кожаными, с подошвой из пробки или кожи. Во II веке н.э. греческий врач Диоскорид отметил несколько медицинских применений пробки, в основном для лечения облысения. Пробки из пробки были впервые использованы Ruinart в 1729 году и Moët et Chandon в 1973 году. Когда деревьям исполняется около 25 лет, пробку традиционно снимают со стволов каждые девять лет, при этом первые два урожая обычно дают пробку более низкого качества (мужская пробка или первичная пробка). Деревья живут около 300 лет. Промышленность по производству пробки в целом считается экологически чистой. Производство пробки обычно рассматривается как устойчивое, поскольку для получения пробки дерево не вырубают; снимается только кора для сбора пробки. Дерево продолжает жить и расти. Устойчивость производства и лёгкая перерабатываемость пробковых изделий и побочных продуктов – два наиболее характерных аспекта. Леса пробковых дубов также предотвращают опустынивание и являются уникальной средой обитания на Пиренейском полуострове, служа убежищем для различных видов, находящихся под угрозой исчезновения. Исследования углеродного следа, проведенные компаниями Corticeira Amorim, Oeneo Bouchage (Франция) и Cork Supply Group (Португалия), показали, что пробка является наиболее экологически чистой винной пробкой по сравнению с другими альтернативами. В частности, исследование Corticeira Amorim ("Анализ жизненного цикла пробки, алюминиевых и пластиковых винных укупорок"), разработанное PricewaterhouseCoopers в соответствии со стандартом ISO 14040, показало следующее: в отношении выбросов парниковых газов каждая пластиковая пробка выделяет в 10 раз больше CO2, а алюминиевая винтовая крышка – в 26 раз больше, чем пробка из пробки. Например, при производстве 1000 пробковых пробок выделяется 1,5 кг выбросов, но для производства такого же количества пластиковых пробок – 14 кг, а для такого же количества алюминиевых винтовых крышек – 37 кг. Так называемые «корковые деревья» (Phellodendron) не связаны с пробковым дубом; у них есть пробковая кора, но она недостаточно толстая для производства пробки.

Cork is a natural material used by humans for over 5,000 years. It is a material whose applications have been known since antiquity, especially in floating devices and as stopper for beverages, mainly wine, whose market, from the early twentieth century, had a massive expansion, particularly due to the development of several cork based agglomerates. In China, Egypt, Babylon, and Persia from about 3000 BC, cork was already used for sealing containers, fishing equipment, and domestic applications. In ancient Greece (1600 to 1100 years BC) cork was used in footwear, to manufacture a type of sandals attached to the foot by straps, generally leather and with a sole in cork or leather. In the second century AD, a Greek physician, Dioscorides, noted several medical applications of cork, mainly for hair loss treatment. Cork stoppers were adopted in 1729 by Ruinart and in 1973 by Moët et Chandon. Once the trees are about 25 years old the cork is traditionally stripped from the trunks every nine years, with the first two harvests generally producing lower quality cork (male cork or virgin cork). The trees live for about 300 years. The cork industry is generally regarded as environmentally friendly. Cork production is generally considered sustainable because the cork tree is not cut down to obtain cork; only the bark is stripped to harvest the cork. The tree continues to live and grow. The sustainability of production and the easy recycling of cork products and by products are two of its most distinctive aspects. Cork oak forests also prevent desertification and are a particular habitat in the Iberian Peninsula and the refuge of various endangered species. Carbon footprint studies conducted by Corticeira Amorim, Oeneo Bouchage of France and the Cork Supply Group of Portugal concluded that cork is the most environmentally friendly wine stopper in comparison to other alternatives. The Corticeira Amorim's study, in particular ("Analysis of the life cycle of Cork, Aluminum and Plastic Wine Closures"), was developed by PricewaterhouseCoopers, according to ISO 14040. Results concluded that, concerning the emission of greenhouse gases, each plastic stopper released 10 times more CO2, whilst an aluminium screw cap releases 26 times more CO2 than does a cork stopper. For example, to produce 1,000 cork stoppers 1.5 kg are emitted, but to produce the same amount of plastic stoppers 14 kg of are emitted and for the same amount of aluminium screw caps 37 kg are emitted. The so called "cork trees" (Phellodendron) are unrelated to the cork oak, they have corky bark but not thick enough for cork production.

Уборка урожая

Корк добывается только с начала мая до конца августа, когда пробку можно отделить от дерева, не нанося ему непоправимого вреда. Когда дерево достигает 25–30 лет и окружности около 60 см, пробку можно снять впервые. Однако этот первый урожай почти всегда дает пробку низкого качества или "девственную" пробку (португальский *cortiça virgem*; испанский *corcho bornizo* или *corcho virgen*). Рабочие, специализирующиеся на снятии пробки, называются экстракторами. Экстрактор использует очень острый топор, чтобы сделать два типа надрезов на дереве: один горизонтальный надрез вокруг ствола, называемый короной или ожерельем, на высоте примерно в 2–3 раза превышающей окружность дерева, и несколько вертикальных надрезов, называемых линейками или прорезями. Это самый деликатный этап работы, поскольку, хотя для снятия пробки требуется значительное усилие, экстрактор не должен повредить феллоген под корой, иначе дерево пострадает. Чтобы отделить пробку от дерева, экстрактор вставляет рукоятку топора в прорези. Хорошему экстрактору требуется твердое, но точное движение, чтобы снять большое количество пробки, не повредив ни продукт, ни дерево. Эти отделившиеся части пробки называются пластами. Пласты обычно уносят вручную, так как в пробковые леса редко можно добраться на транспортных средствах. Пробку складывают в кучи в лесу или на складах завода и традиционно оставляют сушиться, после чего ее загружают на грузовик и отправляют на переработку. Кору из первых урожаев можно использовать для изготовления напольных покрытий, обуви, изоляции и других промышленных изделий. Последующие снятия пробки обычно происходят с интервалом в 9 лет, хотя для достижения приемлемого размера пробке может потребоваться до 13 лет. Если продукт высокого качества, он известен как "мягкая" пробка (португальский *cortiça amadia*, а также *cortiça secundeira*, только если это второй раз; испанский *corcho segundero*, также ограниченный "вторым разом").

Свойства и применение

Благодаря своей эластичности и почти полной непроницаемости, пробка подходит для изготовления пробок для бутылок, особенно винных. Пробки составляют около 60% всего производства из пробки. Пробка имеет почти нулевое отношение Пуассона, что означает, что её радиус практически не изменяется при сжатии или растяжении. Пробка – отличный материал для прокладок. Например, некоторые прокладки для поплавковых камер карбюраторов изготавливаются из пробки. Пробка также является важным компонентом в производстве воланов для бадминтона. Благодаря своей пузырьковой структуре и естественной огнестойкости, пробка подходит для звуко- и теплоизоляции стен, полов, потолков и фасадов зданий. Побочный продукт более рентабельного производства пробок, пробковый картон, становится всё более популярным как неаллергенная, удобная в обработке и безопасная альтернатива изоляционным материалам на основе нефтехимии. Листы пробки, часто являющиеся побочным продуктом производства пробок, используются для изготовления досок для объявлений, а также напольной и настенной плитки. Низкая плотность пробки делает её подходящим материалом для рыболовных поплавков и буёв, а также рукояток для рыболовных удилищ (в качестве альтернативы неопрену). Гранулы пробки также могут добавляться в бетон. Композиты, получаемые путём смешивания гранул пробки и цемента, обладают более низкой теплопроводностью, меньшей плотностью и хорошей энергопоглощающей способностью. Некоторые диапазоны свойств композитов: плотность (400–1500 кг/м³), прочность на сжатие (1–26 МПа) и прочность на изгиб (0,5–4,0 МПа).

Использование в винобутылочной промышленности

Еще в середине XVII века французские виноделы не использовали пробковые пробки, а вместо этого применяли тряпки, пропитанные маслом, которые плотно вставляли в горлышки бутылок. Винокорки могут быть изготовлены как из цельного куска пробки, так и из частиц, как, например, в случае с шампанскими пробками; пробки, состоящие из гранулированных частиц, называются "агломерированными пробками". Натуральные пробковые пробки используются примерно для 80% из 20 миллиардов производимых ежегодно бутылок вина. После снижения популярности в качестве винных затычек из-за роста использования синтетических альтернатив, пробковые пробки переживают возрождение и в настоящее время составляют около 60% всех винных затычек в 2016 году. Благодаря клеточной структуре пробки, она легко сжимается при вставке в бутылку и затем расширяется, обеспечивая плотное уплотнение. Внутренний диаметр горлышка стеклянных бутылок часто бывает непостоянным, поэтому эта способность герметизировать при переменном сжатии и расширении является важным свойством. Однако неизбежные естественные дефекты, каналы и трещины в коре делают саму пробку крайне непостоянной по своим характеристикам. В исследовании 2005 года было обнаружено, что у 45% пробок наблюдалась утечка газа при проверке под давлением, как с боков пробки, так и через ее тело. С середины 1990-х годов ряд винных брендов перешли на альтернативные винные затычки, такие как пластиковые пробки, винтовые крышки или другие виды укупорки. В 1972 году более половины австралийского бутилированного вина испортилось из-за "пробкового привкуса". Значительное возмущение и подозрения были направлены на португальских и испанских поставщиков пробки, которых подозревали в намеренной поставке некачественной пробки производителям вина, не входящим в ЕЭС, чтобы помешать импорту дешевого вина. Более дешевые производители вина разработали алюминиевую крышку "Stelvin" с полипропиленовой укупорочной вставкой. Более дорогие вина и игристые сорта продолжали использовать пробку, хотя больше внимания уделялось качеству. Тем не менее, некоторые производители премиальных вин предпочитают Stelvin, поскольку это гарантирует, что вино останется хорошим даже после многих десятилетий выдержки. Некоторые потребители могут считать винтовые крышки признаком вин более низкого качества из-за их более низкой цены; однако, например, в Австралии большая часть производства неигристого вина теперь использует эти крышки Stelvin в качестве альтернативы пробке, хотя некоторые недавно вернулись к пробкам, ссылаясь на проблемы, связанные с использованием винтовых крышек. Альтернативы пробке имеют как преимущества, так и недостатки. Например, винтовые крышки обычно считаются обеспечивающими герметичность, свободную от трихлоранизола (ТCA), но они также снижают скорость передачи кислорода между бутылкой и атмосферой почти до нуля, что может привести к ухудшению качества вина. ТСА является основной установленной причиной "пробкового привкуса" в вине. Однако некоторые представители винодельческой отрасли утверждают, что натуральные пробковые пробки важны, поскольку они позволяют кислороду взаимодействовать с вином для правильной выдержки и лучше всего подходят для вин, приобретенных с намерением выдержать их. Пробки, очень похожие на натуральные, можно изготовить, изолировав суберин, содержащийся в пробке, от нежелательного лигнина, смешав его с тем же материалом, который используется для изготовления контактных линз, и клеем, а затем придав ему форму стандартизированного продукта, свободного от ТСА или других нежелательных веществ. Композитные пробки с настоящими пробковыми шпонами используются в более дешевых винах. Известный австралийский винный писатель и критик Джеймс Холлидей написал, что поскольку пробка, помещенная в горлышко винной бутылки, является технологией 350-летней давности, логично изучить другие, более современные и точные методы обеспечения сохранности вина. Исследование "Анализ жизненного цикла пробки из пробки, алюминия и пластика для винных затычек", проведенное PricewaterhouseCoopers по заказу крупного производителя пробки Amorim, пришло к выводу, что пробка является наиболее экологически ответственной затычкой при сравнении жизненного цикла с пластиковыми затычками и алюминиевыми винтовыми крышками.

As late as the mid 17th century, French vintners did not use cork stoppers, using instead oil soaked rags stuffed into the necks of bottles. Wine corks can be made of either a single piece of cork, or composed of particles, as in champagne corks; corks made of granular particles are called "agglomerated corks". Natural cork closures are used for about 80% of the 20 billion bottles of wine produced each year. After a decline in use as wine stoppers due to the increase in the use of synthetic alternatives, cork wine stoppers are making a comeback and currently represent approximately 60% of wine stoppers in 2016. Because of the cellular structure of cork, it is easily compressed upon insertion into a bottle and will expand to form a tight seal. The interior diameter of the neck of glass bottles tends to be inconsistent, making this ability to seal through variable contraction and expansion an important attribute. However, unavoidable natural flaws, channels, and cracks in the bark make the cork itself highly inconsistent. In a 2005 closure study, 45% of corks showed gas leakage during pressure testing both from the sides of the cork as well as through the cork body itself. Since the mid 1990s, a number of wine brands have switched to alternative wine closures such as plastic stoppers, screw caps, or other closures. During 1972 more than half of the Australian bottled wine went bad due to corking. A great deal of anger and suspicion was directed at Portuguese and Spanish cork suppliers who were suspected of deliberately supplying bad cork to non EEC wine makers to help prevent cheap imports. Cheaper wine makers developed the aluminium "Stelvin" cap with a polypropylene stopper wad. More expensive wines and carbonated varieties continued to use cork, although much closer attention was paid to the quality. Even so, some high premium makers prefer the Stelvin as it is a guarantee that the wine will be good even after many decades of ageing. Some consumers may have conceptions about screw caps being representative of lower quality wines, due to their cheaper price; however, in Australia, for example, much of the non sparkling wine production now uses these Stelvin caps as a cork alternative, although some have recently switched back to cork citing issues using screw caps. The alternatives to cork have both advantages and disadvantages. For example, screwtops are generally considered to offer a trichloroanisole (TCA) free seal, but they also reduce the oxygen transfer rate between the bottle and the atmosphere to almost zero, which can lead to a reduction in the quality of the wine. TCA is the main documented cause of cork taint in wine. However, some in the wine industry say natural cork stoppers are important because they allow oxygen to interact with wine for proper aging, and are best suited for wines purchased with the intent to age. Stoppers which resemble natural cork very closely can be made by isolating the suberin component of the cork from the undesirable lignin, mixing it with the same substance used for contact lenses and an adhesive, and molding it into a standardized product, free of TCA or other undesirable substances. Composite corks with real cork veneers are used in cheaper wines. Celebrated Australian wine writer and critic James Halliday has written that since a cork placed inside the neck of a wine bottle is 350 year old technology, it is logical to explore other more modern and precise methods of keeping wine safe. The study "Analysis of the life cycle of Cork, Aluminum and Plastic Wine Closures," conducted by PricewaterhouseCoopers and commissioned by a major cork manufacturer, Amorim, concluded that cork is the most environmentally responsible stopper, in a one year life cycle analysis comparison with plastic stoppers and aluminum screw caps.

Другие применения

28 ноября 2007 года португальская национальная почтовая служба CTT выпустила первую в мире почтовую марку, изготовленную из пробки. В музыкальных инструментах, особенно в духовых, где она используется для соединения сегментов инструмента, обеспечивая герметичность швов. Рукоятки недорогих дирижерских палочек также часто делают из пробки. В обуви, особенно при рантовой конструкции, для улучшения климатического контроля и комфорта. Благодаря своей водонепроницаемости и влагостойкости, пробку часто используют в качестве альтернативы коже в сумках, кошельках и других модных изделиях. Для изготовления кирпичей для наружных стен домов, как, например, в павильоне Португалии на выставке Expo 2000. В качестве сердцевины бейсбольных и крикетных мячей. "Корковая" бита изготавливается путем замены внутренней части бейсбольной биты пробкой – практика, известная как "коркинг". Ранее это считалось способом жульничества в бейсболе, однако эффективность этого метода в настоящее время опровергнута. В различных формах, в теплозащитных экранах и обтекателях космических аппаратов. В механизмах подачи бумаги в струйных и лазерных принтерах. Для изготовления более поздних моделей пикхелмов (шлемов-касок). Подвешивают к шляпам для защиты от насекомых. (См. пробковую шляпу). В качестве основного материала в конструкции сэндвич-панелей. В качестве фрикционного материала в муфте автоматической коробки передач, как это реализовано в некоторых мопедах. В качестве альтернативы дереву или алюминию в автомобильных интерьерах. Орхидееводы иногда используют пробковые плиты в качестве натурального субстрата для крепления растений. Стеклодувы используют пробковые лопатки для манипулирования и придания формы расплавленному стеклу. Рули многих гоночных велосипедов обмотаны пробковой лентой, выпускаемой в различных цветах. Для изготовления архитектурных моделей.