Wspomniana przeze mnie na początku artykułu Edyta przeprowadziła szeroki przegląd literatury i badań, dzięki czemu stwierdziła, że dobrym sposobem ograniczania tworzywowych odpadów opakowaniowych oraz materiałów pomocniczych podczas transportu jest wykorzystanie handlowego polimeru z odpowiednimi dodatkami uczulającymi go na oddziaływanie czynników degradujących: UV, tlenu, bakterii itp. W rozwiązaniach takich są stosowane kompleksy lub sole metali o zmiennej wartościowości: Fe3+, Mn2+ czy Co2+, które zwiększają zdolność poliolefin do rozkładu pod wpływem światła słonecznego i tlenu w warunkach kompostowania (katalizują utleniającą degradację termoplastów), a następnie biodegradacji. Proces degradacji termoplastów jest szeroko opisany w literaturze. Przyłączanie tlenu prowadzi do powstawania wodoronadtlenków i w konsekwencji utleniającej degradacji termoplastów przez rozpad wodoronadtlenków oraz powstawanie związków karbonylowych i alkoholi.
Obecność związku metalu, takiego jak np. stearynian żelaza, przyspiesza dekompozycję wodoronadtlenków, które generują wolne rodniki. Powszechnie wiadomo, że utlenianie poliolefin prowadzi do szybkiego zmniejszenia masy cząsteczkowej oraz powstawania hydrofilowej powierzchni (obecność grup funkcyjnych), odpornej na atak mikrobiologiczny. Proces ten powoduje rozpad łańcuchów polimerowych do ditlenku węgla, wody oraz śladowej ilości biomasy. Niewiele jest danych literaturowych dotyczących wpływu mikroorganizmów na degradację poliolefin.
Udowodniono, że produkty utlenienia o niskich masach cząsteczkowych, takie jak np. N-Alkany o masie do 500 Da oraz woski polietylenowe o masie powyżej 1000 Da, są stosunkowo szybko "konsumowane" przez mikroorganizmy. Badano również szybkość degradacji w glebie wyekstrahowanej frakcji termicznie utlenianego PE z dodatkiem prodegradantu (stearynianu manganu) o masie ok. 1500 Da. Autorzy badania stwierdzili, że zmierzona ilość wydzielonego CO2 świadczy o 70% mineralizacji podczas rocznego inkubowania. Sugeruje się również, że mikroorganizmy obecne w glebie i kompoście nie czekają biernie na produkty abiotycznego utlenienia o niższych masach cząsteczkowych, lecz same biorą udział w rozszczepieniu łańcucha polimerowego.
Dodatki soli oraz kompleksów metali przejściowych i innych dodatków są ogólnie nazywane TDPA (total degradable plastic additives) i obecnie produkowane są przez kilka firm. Koszty wytwarzania masowych, syntetycznych polimerów – poliolefin – są zdecydowanie niższe niż koszty wytworzenia biopolimeru czy biokompozytu, a niewielki (szacuje się do 2%) udział środka powodującego oksybiodegradację nie zmienia tej relacji.
Teraźniejszość
W listopadzie 2021 r. ukazał się raport Brytyjskiego Ministerstwa Środowiska, Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej (Department for the Environment, Food and Rural Affairs - DEFRA), dotyczący tworzyw powodujących wzrost zanieczyszczeń, w którym nie ujęto wyrobów z tworzyw oksybiodegradowalnych. Również rząd Szkocji w tym samym miesiącu wydał projekty analogicznych rozporządzeń, które nie wymieniają plastiku oksybiodegradowalnego. Jeden z producentów dodatku oksybiodegradowalnego jest podbudowany faktem, że rząd brytyjski przyznał dotacje na rozwój technologii oksybiodegradowalnych (czasami określanych mianem biotransformacji), wykazując zrozumienie, że technologie te mogą zmniejszyć problem plastikowych śmieci, które nie są zbierane do recyklingu. DEFRA i szkocki rząd zapoznały się z wynikami badań, które dowodzą że tworzywa oksybiodegradowalne ulegają biodegradacji, nawet w oceanach, znacznie skuteczniej niż tworzywa konwencjonalne.
Na koniec
Oczywiście podstawowym założeniem w przypadku odzysku tworzyw jest recykling materiałowy, o którym większość z nas wie i zdaje sobie sprawę z jego wagi, natomiast oksydegradacja jest dla niego doskonałym uzupełnieniem. Tworzywa poliolefinowe z dodatkiem przyspieszającym oksydegradację można ponownie zawracać, a zużyte opakowania ulegną degradacji w środowisku naturalnym w okresie od 5 do 10 lat. Zaletą tworzyw oksybiodegradowalnych jest możliwość „zaprogramowania” czasu życia produktu; w zależności od rodzaju i ilości dodatku można zaplanować, po jakim czasie wyrób zacznie ulegać degradacji.
Tworzywa oksybiodegradowalne zachowują wszystkie cechy i zalety typowe dla wyrobów produkowanych z bazowego tworzywa sztucznego, a więc wytrzymałość, elastyczność, przezroczystość, zgrzewalność, możliwość druku oraz nieprzepuszczalność wody. Ceny surowców do produkcji tworzyw oksybiodegradowalnych są znacznie niższe niż polimerów biodegradowalnych otrzymywanych z surowców odnawialnych (również do ich produkcji niezbędne są paliwa kopalne, a ponadto duża ilość wody oraz ziemi przeznaczonej na uprawy roślin stanowiących bazę surowcową do ich wytwarzania).
W obliczu coraz gwałtowniejszego zmniejszania się na rynku światowym udziału surowców przetwórstwa petrochemicznego, gospodarka oparta na zrównoważonym korzystaniu z zasobów naturalnych jest bardzo ważna. Racjonalne wykorzystanie tworzyw sztucznych produkowanych w oparciu o surowce petrochemiczne istotnie zmniejszy ilość odpadów na wysypiskach oraz przyczyni się do ochrony zasobów naturalnych.
Marta Lenartowicz - Klik
