Tworzywa sztuczne na świecie

W 2050 roku masa plastikowych odpadów w oceanach przekroczy łączną wagę ryb! Takie ostrzeżenie znalazło się w raporcie Fundacji Ellen MacArthur i McKinsey opublikowanym z okazji Światowego Forum Ekonomicznego w Davos w 2016 roku.

Jak czytamy w dokumencie, stosunek ton plastiku do ton ryb w wodach oceanów w 2014 roku wynosił jeden do pięciu. W 2025 roku będzie co trzeci, aw 2050 plastikowych odpadów będzie więcej... Raport powstał na podstawie wywiadów z ponad 180 ekspertami oraz analizy ponad dwustu innych badań. Autorzy raportu zauważają, że tylko 14% opakowań z tworzyw sztucznych podlega recyklingowi. W przypadku innych materiałów wskaźnik recyklingu pozostaje znacznie wyższy, odzyskując 58% papieru i do 90% żelaza i stali.

1. Światowa produkcja tworzyw sztucznych w latach 1950-2010

Dzięki łatwości użytkowania, wszechstronności i, co oczywiste, stał się jednym z najpopularniejszych materiałów na świecie. Jego użycie wzrosło prawie dwustukrotnie od 1950 do 2000 roku (1) i oczekuje się, że podwoi się w ciągu następnych dwudziestu lat.

2. Zdjęcie z pacyficznego raju archipelagu Tuvalu

. Znajdujemy go w butelkach, foliach, ramach okiennych, ubraniach, ekspresach do kawy, samochodach, komputerach i klatkach. Nawet murawa piłkarska ukrywa włókna syntetyczne między naturalnymi źdźbłami trawy. Torby foliowe i czasem przypadkowo zjedzone przez zwierzęta zaśmiecają pobocza dróg i pola (2). Często, z powodu braku alternatyw, odpady z tworzyw sztucznych są spalane, uwalniając toksyczne opary do atmosfery. Plastikowe odpady zatykają kanały ściekowe, powodując powodzie. Zapobiegają kiełkowaniu roślin i wchłanianiu wody deszczowej.

3. Żółw zjada plastikową folię

Najmniejsze rzeczy są najgorsze

Wielu badaczy zauważa, że ​​najniebezpieczniejszymi plastikowymi odpadami nie są pływające w oceanie butelki PET czy miliardy zapadających się plastikowych toreb. Największym problemem są przedmioty, których tak naprawdę nie zauważamy. Są to cienkie plastikowe włókna wplecione w tkaninę naszych ubrań. Dziesiątkami dróg, setkami dróg, kanałami, rzekami, a nawet atmosferą przenikają do środowiska, do łańcuchów pokarmowych zwierząt i ludzi. Szkodliwość tego typu zanieczyszczeń sięga poziom struktur komórkowych i DNA!

Niestety przemysł odzieżowy, który szacuje się, że przetwarza około 70 miliardów ton tego typu włókien na 150 miliardów sztuk odzieży, tak naprawdę nie jest w żaden sposób regulowany. Producenci odzieży nie podlegają tak restrykcyjnym restrykcjom i kontrolom jak producenci opakowań plastikowych czy wspomnianych butelek PET. Niewiele mówi się ani pisze o ich udziale w zanieczyszczeniu świata tworzywami sztucznymi. Nie ma też ścisłych i ugruntowanych procedur pozbywania się odzieży przeplatanej szkodliwymi włóknami.

Powiązanym i nie mniejszym problemem jest tzw mikroporowaty plastik, czyli małe cząsteczki syntetyczne o wielkości poniżej 5 mm. Granulki pochodzą z wielu źródeł - tworzyw sztucznych, które rozkładają się w środowisku, w procesie produkcji tworzyw sztucznych lub w procesie ścierania się opon samochodowych podczas ich eksploatacji. Dzięki wsparciu działania oczyszczającego cząsteczki mikroplastiku można znaleźć nawet w pastach do zębów, żelach pod prysznic i produktach peelingujących. Wraz ze ściekami wpływają do rzek i mórz. Większość konwencjonalnych oczyszczalni ścieków nie jest w stanie ich złapać.

Alarmujące zniknięcie odpadów

Po badaniach przeprowadzonych w latach 2010-2011 przez ekspedycję morską o nazwie Malaspina nieoczekiwanie odkryto, że w oceanach było znacznie mniej odpadów z tworzyw sztucznych, niż sądzono. Miesiącami. Naukowcy liczyli na połów, który oszacowałby ilość oceanicznego plastiku w milionach ton. Tymczasem raport z badań, który ukazał się w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences w 2014 roku mówi o… 40 tys. ton. Naukowcy to odkryli Brakuje 99% plastiku, który powinien pływać w oceanach!

4. Plastik i zwierzęta

Wszystko w porządku? Absolutnie nie. Naukowcy spekulują, że brakujący plastik przedostał się do oceanicznego łańcucha pokarmowego. A więc: śmieci są masowo zjadane przez ryby i inne organizmy morskie. Dzieje się tak po fragmentacji w wyniku działania słońca i fal. Wtedy małe pływające kawałki ryb można pomylić z ich pokarmem - maleńkimi stworzeniami morskimi. Konsekwencje jedzenia małych kawałków plastiku i innego kontaktu z plastikiem nie są jeszcze dobrze poznane, ale prawdopodobnie nie jest to dobry efekt (4).

Według ostrożnych szacunków opublikowanych w czasopiśmie Science, każdego roku do oceanów trafia ponad 4,8 miliona ton plastikowych odpadów. Może jednak osiągnąć 12,7 mln ton. Naukowcy stojący za obliczeniami twierdzą, że gdyby średnia ich szacunków wynosiła około 8 milionów ton, taka ilość gruzu pokryłaby 34 wyspy wielkości Manhattanu w jednej warstwie.

Głównymi autorami tych wyliczeń są naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. W trakcie swojej pracy współpracowali z agencjami federalnymi USA i innymi uniwersytetami. Ciekawostką jest, że według tych szacunków tylko od 6350 do 245 tys. ton plastiku zaśmiecającego morze unosi się na powierzchni wód oceanicznych. Reszta jest gdzie indziej. Według naukowców zarówno na dnie morskim, jak i na wybrzeżach oraz oczywiście w organizmach zwierzęcych.

Mamy jeszcze nowsze i jeszcze bardziej przerażające dane. Pod koniec zeszłego roku Plos One, internetowe repozytorium naukowe, opublikowało wspólny artykuł naukowców z wielu setek ośrodków naukowych, w którym oszacowano całkowitą masę plastikowych odpadów unoszących się na powierzchni oceanów na 268 940 ton! Ich ocena opiera się na danych z 24 wypraw podjętych w latach 2007-2013. w wodach tropikalnych i śródziemnomorskich.

„Kontynenty” (5) plastikowych odpadów nie są statyczne. Na podstawie symulacji ruch prądów wodnych w oceanach, naukowcom udało się ustalić, że nie gromadzą się one w jednym miejscu - raczej są transportowane na duże odległości. W wyniku działania wiatru na powierzchnię oceanów i ruchu obrotowego Ziemi (poprzez tzw. siłę Coriolisa) w pięciu największych ciałach naszej planety – tj. Północny i Południowy Pacyfik, Północny i Południowy Atlantyk oraz Ocean Indyjski, gdzie stopniowo gromadzą się wszystkie pływające plastikowe przedmioty i odpady. Sytuacja ta cyklicznie powtarza się co roku.

5. Mapa rozmieszczenia plastikowych śmieci w oceanie różnej wielkości.

Znajomość szlaków migracji tych „kontynentów” jest wynikiem długich symulacji z użyciem specjalistycznej aparatury (zwykle przydatnej w badaniach klimatu). Zbadano drogę, którą podąża kilka milionów plastikowych odpadów. Modelowanie wykazało, że w obiektach zbudowanych na obszarze kilkuset tysięcy kilometrów występowały przepływy wody, zabierając część odpadów poza ich największe skupienie i kierując je na wschód. Oczywiście istnieją inne czynniki, takie jak siła fal i wiatru, które nie zostały wzięte pod uwagę podczas przygotowywania powyższego opracowania, ale z pewnością odgrywają znaczącą rolę w szybkości i kierunku transportu plastiku.

Te dryfujące „krainy” odpadów są również doskonałymi nośnikami dla różnego rodzaju wirusów i bakterii, które w ten sposób mogą się łatwiej rozprzestrzeniać.

Jak posprzątać „kontynenty śmieci”

Można zbierać ręcznie. Plastikowe odpady to dla jednych przekleństwo, a dla innych źródło dochodu. są nawet koordynowane przez organizacje międzynarodowe. Kolekcjonerzy Trzeciego Świata oddziel plastik w domu. Pracują ręcznie lub za pomocą prostych maszyn. Tworzywa sztuczne są rozdrabniane lub cięte na małe kawałki i sprzedawane do dalszej obróbki. Pośrednikami między nimi, administracją i organizacjami publicznymi są wyspecjalizowane organizacje. Współpraca ta zapewnia kolekcjonerom stabilny dochód. Jednocześnie jest to sposób na usuwanie plastikowych odpadów ze środowiska.

Jednak zbiór ręczny jest stosunkowo nieefektywny. W związku z tym pojawiają się pomysły na bardziej ambitne działania. Na przykład holenderska firma Boyan Slat w ramach projektu The Ocean Cleanup oferuje instalacja pływających przechwytywaczy śmieci w morzu.

Pilotażowy zakład zbiórki odpadów w pobliżu wyspy Tsushima, położonej między Japonią a Koreą, odniósł duży sukces. Nie jest zasilany żadnymi zewnętrznymi źródłami energii. Jego zastosowanie opiera się na znajomości oddziaływania wiatru, prądów morskich i fal. Pływające odłamki plastiku, złapane w pułapkę zakrzywioną w kształcie łuku lub szczeliny (6), są wpychane dalej w obszar, w którym się gromadzą i stosunkowo łatwo można je usunąć. Teraz, gdy rozwiązanie zostało przetestowane na mniejszą skalę, trzeba będzie zbudować większe instalacje, nawet o długości stu kilometrów.

6. Zbiórka pływających odpadów z tworzyw sztucznych w ramach projektu The Ocean Cleanup.

Słynny wynalazca i milioner James Dyson opracował projekt kilka lat temu. MV Reciklonlub świetny odkurzacz barkowyktórego zadaniem będzie oczyszczenie wód oceanu ze śmieci, głównie plastiku. Maszyna musi łapać zanieczyszczenia siatką, a następnie zasysać je czterema odkurzaczami odśrodkowymi. Koncepcja polega na tym, że odsysanie powinno odbywać się poza wodą i nie zagrażać rybom. Dyson to angielski projektant sprzętu przemysłowego, najlepiej znany jako wynalazca bezworkowego odkurzacza cyklonowego.

I co zrobić z tą masą śmieci, kiedy masz jeszcze czas, żeby je zebrać? Pomysłów nie brakuje. Na przykład Kanadyjczyk David Katz sugeruje stworzenie plastikowego słoika ().

Odpady byłyby tu rodzajem waluty. Można je było wymienić na pieniądze, ubrania, jedzenie, doładowania telefonów czy drukarkę 3D., co z kolei pozwala tworzyć nowe artykuły gospodarstwa domowego z plastiku pochodzącego z recyklingu. Pomysł zrealizowano nawet w Limie, stolicy Peru. Teraz Katz zamierza zainteresować nim władze Haiti.

Recykling działa, ale nie wszystko

Pod pojęciem „plastik” rozumie się materiały, których głównym składnikiem są syntetyczne, naturalne lub modyfikowane polimery. Tworzywa sztuczne można otrzymać zarówno z czystych polimerów, jak iz polimerów modyfikowanych dodatkiem różnych substancji pomocniczych. Określenie „tworzywa sztuczne” w języku potocznym obejmuje również półprodukty do przetwórstwa oraz wyroby gotowe, pod warunkiem, że wykonane są z materiałów, które można zaliczyć do tworzyw sztucznych.

Istnieje około dwudziestu popularnych rodzajów plastiku. Każdy z nich jest dostępny w wielu opcjach, które pomogą Ci wybrać najlepszy materiał do Twojej aplikacji. Istnieje pięć (lub sześć) grup masowe tworzywa sztuczne: polietylen (PE, w tym wysokiej i niskiej gęstości, HD i LD), polipropylen (PP), polichlorek winylu (PVC), polistyren (PS) i politereftalan etylenu (PET). Ta tak zwana wielka piątka lub szóstka (7) pokrywa prawie 75% europejskiego zapotrzebowania na wszystkie tworzywa sztuczne i reprezentuje największą grupę tworzyw trafiających na składowiska komunalne.

Usuwanie tych substancji wg spalanie na dworze nie jest to bynajmniej akceptowane zarówno przez specjalistów, jak i ogół społeczeństwa. Z drugiej strony można do tego celu wykorzystać przyjazne dla środowiska spalarnie, zmniejszając ilość odpadów nawet o 90%.

Składowanie odpadów na składowiskach nie jest tak toksyczny jak palenie ich na zewnątrz, ale nie jest już akceptowany w większości krajów rozwiniętych. Chociaż nie jest prawdą, że „plastik jest trwały”, polimery ulegają biodegradacji znacznie dłużej niż odpady spożywcze, papierowe lub metalowe. Na tyle długo, że np. w Polsce przy obecnym poziomie produkcji odpadów z tworzyw sztucznych, który wynosi około 70 kg na mieszkańca rocznie, oraz przy wskaźniku odzysku, który do niedawna ledwo przekraczał 10%, krajowa hałda tych śmieci osiągnęłaby poziom 30 mln ton w nieco ponad dekadę.

Czynniki takie jak środowisko chemiczne, ekspozycja (UV) i oczywiście fragmentacja materiału wpływają na powolny rozkład plastiku. Wiele technologii recyklingu (8) polega po prostu na znacznym przyspieszeniu tych procesów. W rezultacie otrzymujemy prostsze cząsteczki z polimerów, które możemy ponownie przerobić na materiał do czegoś innego, lub mniejsze cząstki, które można wykorzystać jako surowce do wytłaczania, lub możemy przejść na poziom chemiczny - do uzyskania biomasy, wody, różnych rodzaje gazów, dwutlenek węgla, metan, azot.

8. Technologie recyklingu i przetwórstwa tworzyw sztucznych

Sposób utylizacji odpadów termoplastycznych jest stosunkowo prosty, ponieważ można je wielokrotnie poddawać recyklingowi. Jednak podczas przetwarzania następuje częściowa degradacja polimeru, co skutkuje pogorszeniem właściwości mechanicznych produktu. Z tego powodu do procesu przetwarzania dodaje się tylko określony procent materiałów pochodzących z recyklingu lub odpady są przetwarzane na produkty o niższych wymaganiach użytkowych, takie jak zabawki.

Znacznie większym problemem przy utylizacji zużytych produktów termoplastycznych jest konieczność sortowania pod względem asortymentu, który wymaga profesjonalnych umiejętności i usunięcia z nich zanieczyszczeń. Nie zawsze jest to korzystne. Tworzywa sztuczne wykonane z usieciowanych polimerów zasadniczo nie nadają się do recyklingu.

Wszystkie materiały organiczne są łatwopalne, ale też trudno je w ten sposób zniszczyć. Tej metody nie można zastosować do materiałów zawierających siarkę, halogeny i fosfor, ponieważ podczas spalania uwalniają one do atmosfery duże ilości toksycznych gazów, które są przyczyną tzw. kwaśnych deszczy.

Przede wszystkim uwalniane są chloroorganiczne związki aromatyczne, których toksyczność jest wielokrotnie większa niż cyjanku potasu oraz tlenki węglowodorów w postaci dioksanów - C₄H₈O₂ i furany - C₄H₄O uwolnieniu do atmosfery. Kumulują się w środowisku, ale ze względu na niskie stężenia są trudne do wykrycia. Wchłaniane z pożywieniem, powietrzem i wodą gromadząc się w organizmie powodują ciężkie choroby, obniżają odporność organizmu, działają rakotwórczo i mogą powodować zmiany genetyczne.

Głównym źródłem emisji dioksyn jest spalanie odpadów zawierających chlor. Aby uniknąć uwalniania się tych szkodliwych związków, instaluje się instalacje wyposażone w tzw. dopalacz, min. 1200°C.

Odpady są przetwarzane na różne sposoby

Технология recykling z tworzywa sztucznego to sekwencja wieloetapowa. Zacznijmy od odpowiedniego zbierania osadów, czyli oddzielenia plastiku od śmieci. W zakładzie przetwórczym odbywa się najpierw wstępne sortowanie, następnie rozdrabnianie i rozdrabnianie, oddzielanie ciał obcych, następnie sortowanie tworzyw według rodzaju, suszenie i uzyskiwanie półproduktu z odzyskanych surowców.

Nie zawsze jest możliwe sortowanie zebranych śmieci według rodzaju. Dlatego sortuje się je według wielu różnych metod, zwykle dzieląc je na mechaniczne i chemiczne. Metody mechaniczne obejmują: segregacja ręczna, flotacyjny lub pneumatyczny. Jeśli odpady są zanieczyszczone, takie sortowanie odbywa się w sposób mokry. Metody chemiczne obejmują hydroliza – rozkład parowy polimerów (surowce do reprodukcji poliestrów, poliamidów, poliuretanów i poliwęglanów) lub piroliza niskotemperaturowa, za pomocą którego wyrzucane są na przykład butelki PET i zużyte opony.

Pod pojęciem pirolizy należy rozumieć przemianę termiczną substancji organicznych w środowisku całkowicie beztlenowym lub z niewielką ilością tlenu lub bez tlenu. Piroliza niskotemperaturowa przebiega w temperaturze 450-700°C i prowadzi do powstania m.in. gazu pirolitycznego, składającego się z pary wodnej, wodoru, metanu, etanu, tlenku i dwutlenku węgla oraz siarkowodoru i amoniak, olej, smoła, woda i materia organiczna, koks pirolityczny i pyły o wysokiej zawartości metali ciężkich. Instalacja nie wymaga zasilania, gdyż pracuje na gazie pirolitycznym powstającym w procesie recyrkulacji.

Do eksploatacji instalacji zużywane jest do 15% gazu pirolitycznego. W procesie powstaje również do 30% cieczy pirolitycznej, podobnej do oleju opałowego, którą można podzielić na frakcje takie jak: 30% benzyna, rozpuszczalnik, 50% olej opałowy i 20% olej opałowy.

Pozostałe surowce wtórne pozyskiwane z jednej tony odpadów to: do 50% pirowęglan to odpad stały, kalorycznie zbliżony do koksu, który może być wykorzystany jako paliwo stałe, węgiel aktywny do filtrów lub sproszkowany jako pigment do farb i do 5% metalu (złom rufowy) podczas pirolizy opon samochodowych.

Domy, drogi i paliwo

Opisane metody recyklingu to poważne procesy przemysłowe. Nie są dostępne w każdej sytuacji. Duńska studentka inżynierii Lisa Fuglsang Vestergaard (9 l.) wpadła na niezwykły pomysł podczas pobytu w indyjskim mieście Joygopalpur w Zachodnim Bengalu – dlaczego nie zrobić cegieł z rozrzuconych toreb i paczek, z których ludzie mogliby budować domy?

9. Lisa Fulsang Westergaard

Nie chodziło tylko o zrobienie cegieł, ale o zaprojektowanie całego procesu tak, aby ludzie zaangażowani w projekt odnieśli realne korzyści. Zgodnie z jej planem odpady są najpierw zbierane iw razie potrzeby czyszczone. Zebrany materiał jest następnie przygotowywany poprzez pocięcie go na mniejsze kawałki za pomocą nożyczek lub noży. Rozdrobniony surowiec jest wkładany do formy i umieszczany na ruszcie słonecznym, gdzie tworzywo jest podgrzewane. Po około godzinie plastik stopi się, a po ostygnięciu można wyjąć gotową cegłę z formy.

plastikowe cegły posiadają dwa otwory, przez które można przewlec bambusowe patyki, tworząc stabilne ściany bez użycia cementu lub innych spoiw. Następnie takie plastikowe ściany można otynkować w tradycyjny sposób, na przykład warstwą gliny, która chroni je przed słońcem. Domy z cegieł plastikowych mają też tę zaletę, że w przeciwieństwie do cegieł glinianych są odporne np. na deszcze monsunowe, przez co stają się znacznie trwalsze.

Warto pamiętać, że plastikowe odpady wykorzystywane są również w Indiach. budowa dróg. Zgodnie z rozporządzeniem rządu Indii z listopada 2015 roku wszyscy deweloperzy dróg w kraju są zobowiązani do stosowania odpadów z tworzyw sztucznych oraz mieszanek bitumicznych. Powinno to pomóc rozwiązać narastający problem recyklingu tworzyw sztucznych. Technologia ta została opracowana przez prof. Rajagopalan Vasudevan z Madurai School of Engineering.

Cały proces jest bardzo prosty. Odpady są najpierw kruszone do określonych rozmiarów za pomocą specjalnej maszyny. Następnie dodaje się je do odpowiednio przygotowanego kruszywa. Zasypane śmieci miesza się z gorącym asfaltem. Drogę układa się w temperaturze od 110 do 120°C.

Wykorzystanie odpadów z tworzyw sztucznych do budowy dróg ma wiele zalet. Proces jest prosty i nie wymaga nowego sprzętu. Na każdy kilogram kamienia zużywa się 50 gramów asfaltu. Jedną dziesiątą tego mogą stanowić odpady z tworzyw sztucznych, co zmniejsza ilość zużywanego asfaltu. Odpady z tworzyw sztucznych poprawiają również jakość powierzchni.

Martin Olazar, inżynier z Uniwersytetu Kraju Basków, zbudował ciekawą i być może obiecującą linię technologiczną do przetwarzania odpadów na paliwa węglowodorowe. Roślina, którą opisuje wynalazca rafineria kopalni, opiera się na pirolizie surowców biopaliwowych do stosowania w silnikach.

Olazar zbudował dwa rodzaje linii produkcyjnych. Pierwsza przetwarza biomasę. Drugi, ciekawszy, służy do recyklingu plastikowych odpadów na materiały, które można wykorzystać np. do produkcji opon. Odpady poddawane są szybkiemu procesowi pirolizy w reaktorze w stosunkowo niskiej temperaturze 500°C, co przyczynia się do oszczędności energii.

Pomimo nowych pomysłów i postępów w technologii recyklingu, tylko niewielki procent z 300 milionów ton odpadów z tworzyw sztucznych produkowanych każdego roku na całym świecie jest nim objęty.

Według badań przeprowadzonych przez Fundację Ellen MacArthur tylko 15% opakowań trafia do kontenerów, a tylko 5% poddawane jest recyklingowi. Prawie jedna trzecia tworzyw sztucznych zanieczyszcza środowisko, w którym pozostanie przez dziesięciolecia, a czasem setki lat.

Niech śmieci same się stopią

Jednym z kierunków jest recykling odpadów z tworzyw sztucznych. To ważne, bo wyprodukowaliśmy już sporo tych śmieci, a znaczna część przemysłu dostarcza jeszcze sporo wyrobów z materiałów wielkiej piątki wielotonowych tworzyw sztucznych. Jednakże z czasem prawdopodobnie wzrośnie gospodarcze znaczenie tworzyw biodegradowalnych, materiałów nowej generacji opartych np. na pochodnych skrobi, kwasu polimlekowego czy… jedwabiu.

10. Biodegradowalne worki na kuwetę d2w.

Produkcja tych materiałów jest nadal relatywnie droga, jak to zwykle bywa z innowacyjnymi rozwiązaniami. Nie można jednak zignorować całego rachunku, ponieważ wyklucza on koszty związane z recyklingiem i utylizacją.

Jednym z najciekawszych pomysłów w dziedzinie tworzyw biodegradowalnych jest wytwarzanie z polietylenu, polipropylenu i polistyrenu, wydaje się to być technologią opartą na stosowaniu różnego rodzaju dodatków w ich produkcji, znaną z konwencji d2w (10) lub JODŁA.

Lepiej znany, także w Polsce, od kilku lat jest produkt d2w brytyjskiej firmy Symphony Environmental. Jest dodatkiem do produkcji miękkich i półsztywnych tworzyw sztucznych, od których wymagamy szybkiej, przyjaznej dla środowiska samodegradacji. Fachowo nazywa się to operacją d2w oksybiodegradacja tworzyw sztucznych. Proces ten obejmuje rozkład materiału na wodę, dwutlenek węgla, biomasę i pierwiastki śladowe bez innych pozostałości i bez emisji metanu.

Nazwa rodzajowa d2w odnosi się do szeregu chemikaliów dodawanych w procesie produkcyjnym jako dodatki do polietylenu, polipropylenu i polistyrenu. tzw. prodegradant d2w, który wspomaga i przyspiesza naturalny proces rozkładu w wyniku działania dowolnych wybranych czynników sprzyjających rozkładowi, takich jak temperatura, Słońce, ucisku, uszkodzeń mechanicznych czy zwykłego rozciągania.

Chemiczna degradacja polietylenu, składającego się z atomów węgla i wodoru, zachodzi w przypadku zerwania wiązania węgiel-węgiel, co z kolei powoduje zmniejszenie masy cząsteczkowej i prowadzi do utraty wytrzymałości i trwałości łańcucha. Dzięki d2w proces degradacji materiału został skrócony nawet do sześćdziesięciu dni. Przerwa – co jest ważne np. w technologii pakowania – można to zaplanować w trakcie produkcji materiału, odpowiednio kontrolując zawartość i rodzaje dodatków. Rozpoczęty proces degradacji będzie trwał aż do całkowitej degradacji produktu, czy to głęboko pod ziemią, pod wodą czy na zewnątrz.

Przeprowadzono badania, aby potwierdzić, że samorozpad z d2w jest bezpieczny. Tworzywa zawierające d2w zostały już przebadane w europejskich laboratoriach. Firma Smithers/RAPRA przetestowała d2w pod kątem kontaktu z żywnością i od kilku lat jest stosowana przez głównych sprzedawców żywności w Anglii. Dodatek nie działa toksycznie i jest bezpieczny dla gleby.

Oczywiście rozwiązania takie jak d2w nie zastąpią szybko opisanego wcześniej recyklingu, ale mogą stopniowo wejść w proces recyklingu. Ostatecznie do surowców powstałych w wyniku tych procesów można dodać prodegradant i otrzymujemy materiał oksybiodegradowalny.

Kolejnym krokiem są tworzywa sztuczne, które rozkładają się bez żadnych procesów przemysłowych. Takich jak na przykład te, z których zbudowane są ultracienkie obwody elektroniczne, które po spełnieniu swojej funkcji rozpuszczają się w organizmie człowieka., zaprezentowany po raz pierwszy w październiku ubiegłego roku.

Wynalazek topienie obwodów elektronicznych jest częścią większego badania tak zwanej ulotnej – lub jak kto woli „tymczasowej” – elektroniki () i materiałów, które znikną po wykonaniu swojego zadania. Naukowcy opracowali już metodę konstruowania chipów z niezwykle cienkich warstw, tzw nanomembrana. Rozpuszczają się w ciągu kilku dni lub tygodni. Czas trwania tego procesu zależy od właściwości jedwabnej warstwy pokrywającej układy. Badacze mają możliwość kontrolowania tych właściwości, czyli dobierając odpowiednie parametry warstwy decydują o tym, jak długo będzie ona stanowić trwałą ochronę dla systemu.

Jak wyjaśnił BBC prof. Fiorenzo Omenetto z Tufts University w USA: „Rozpuszczalna elektronika działa tak samo niezawodnie jak tradycyjne obwody, topiąc się do miejsca przeznaczenia w środowisku, w którym się znajduje, w czasie określonym przez projektanta. Mogą to być dni lub lata”.

według prof. John Rogers z University of Illinois, odkrywanie możliwości i zastosowań materiałów o kontrolowanym rozpuszczaniu jest jeszcze przed nami. Być może najciekawsze perspektywy tego wynalazku w dziedzinie unieszkodliwiania odpadów środowiskowych.

Czy bakterie pomogą?

Rozpuszczalne tworzywa sztuczne to jeden z trendów przyszłości, oznaczający zwrot w kierunku zupełnie nowych materiałów. Po drugie, szukaj sposobów na szybki rozkład szkodliwych dla środowiska substancji, które już są w środowisku i byłoby miło, gdyby stamtąd zniknęły.

Ostatnio Kyoto Institute of Technology przeanalizował degradację kilkuset plastikowych butelek. W trakcie badań odkryto, że istnieje bakteria, która może rozkładać tworzywa sztuczne. Wezwali ją . Odkrycie zostało opisane w prestiżowym czasopiśmie Science.

Ta kreacja wykorzystuje dwa enzymy do usuwania polimeru PET. Jeden wyzwala reakcje chemiczne w celu rozbicia cząsteczek, drugi pomaga uwolnić energię. Bakterię znaleziono w jednej z 250 próbek pobranych w pobliżu zakładu recyklingu butelek PET. Zaliczono go do grupy mikroorganizmów rozkładających powierzchnię membrany PET z szybkością 130 mg/cm² na dobę w temperaturze 30°C. Naukowcom udało się również uzyskać podobny zestaw mikroorganizmów, które nie mają, ale nie są w stanie metabolizować PET. Badania te wykazały, że rzeczywiście ulega biodegradacji plastiku.

W celu pozyskania energii z PET bakteria najpierw hydrolizuje PET enzymem angielskim (hydrolazą PET) do kwasu mono(2-hydroksyetylo)tereftalowego (MHET), który następnie w kolejnym etapie hydrolizuje enzymem angielskim (hydrolaza MGET) . na oryginalnych monomerach tworzyw sztucznych: glikolu etylenowym i kwasie tereftalowym. Bakterie mogą wykorzystywać te chemikalia bezpośrednio do produkcji energii (11).

11. Degradacja PET przez bakterie 

Niestety potrzeba pełnych sześciu tygodni i odpowiednich warunków (w tym temperatury 30°C), aby cała kolonia rozwinęła cienki kawałek plastiku. Nie zmienia to faktu, że odkrycie może zmienić oblicze recyklingu.

Na pewno nie jesteśmy skazani na życie z plastikowymi śmieciami porozrzucanymi wszędzie (12). Jak pokazują ostatnie odkrycia w dziedzinie materiałoznawstwa, nieporęcznych i trudnych do usunięcia tworzyw sztucznych możemy pozbyć się na zawsze. Jednak nawet jeśli wkrótce przestawimy się na w pełni biodegradowalne tworzywa sztuczne, my i nasze dzieci będziemy musieli radzić sobie z resztkami jeszcze przez długi czas. era wyrzucanego plastiku. Może to będzie dobra lekcja dla ludzkości, która nigdy bez namysłu nie zrezygnuje z technologii tylko dlatego, że jest tania i wygodna?