Przemysł gumowy a środowisko

Przemysł gumowy ze względu na specyfikę produkcji (m.in. stosowanie różnorodnych związków organicznych i surowców mineralnych, energochłonność procesów przetwórczych czy hałas) nie pozostaje bez wpływu na środowisko naturalne – nie tylko lokalnie, ale w skali globalnej. Bez trudu możemy wyobrazić sobie, jaki wpływ na otoczenie ma przemysł ciężki, jego gałęzie (przemysły chemiczny i wydobywczy, stanowiące źródło surowców dla przemysłu gumowego) czy przemysł paliwowo-energetyczny. Przyjrzyjmy się jednak kauczukowi naturalnemu; sprawdźmy, czy ten surowiec pozyskiwany jest w sposób zrównoważony i racjonalny.

Kauczuk naturalny jest jednym z podstawowych dla gospodarki światowej surowców i znajduje się w wielu produktach, choć zdecydowanie największa jego część (ponad 70%) jest wykorzystywana do produkcji opon. Otrzymywany jest z soku drzewa kauczukowego (Hevea brasiliensis), tzw. lateksu. Lateks poddaje się koagulacji, koagulat przemywa się wodą, przepuszcza przez walce, suszy i po nadaniu postaci handlowej – pakuje. Zbiory lateksu można rozpocząć po 7 latach od posadzenia drzew. Maksymalizują się one dla drzew dwudziestoletnich. Ekonomiczna żywotność drzew kończy się po 35 latach; są one wówczas ścinane i rozpoczyna się kolejny cykl.

Chociaż drzewo kauczukowe pochodzi z Amazonii, ponad 90% kauczuku naturalnego wytwarza się w tropikalnej Azji. Jego największymi producentami są Tajlandia, Indonezja, Malezja, Indie i Wietnam. Wraz z rosnącym popytem na ten surowiec, ogromnie wzrósł obszar upraw Hevea brasiliensis, zwłaszcza w tak zwanym Wielkim Subregionie Mekongu (WSM), obejmującym Kambodżę, Laos, Birmę, Tajlandię, Wietnam i chińską prowincję Yunnan. Dla przykładu, pomiędzy rokiem 2002 a 2010 w prowincji Yunnan powierzchnia ta zwiększyła się ze 153 do 424 tys. ha, a więc o 175%. Szacuje się, że powierzchnia upraw w WSM do 2050 r. zwiększy się do 14 mln ha, o ile zapotrzebowanie na kauczuk naturalny i lateks wciąż będzie rosło. Ekspansję upraw mogą zahamować jednak czynniki ekonomiczne – pozyskiwany plon jest wyższy niż popyt przemysłowy, a nadpodaż powoduje spadek cen surowca.

W krajach należących do WSM nowe plantacje zakłada się zwykle na obszarach oczyszczonych z dawnej roślinności (głównie kosztem lasów tropikalnych) oraz poprzez tarasowanie wzniesień. Lateks pozyskuje się prawie wyłącznie na plantacjach monokulturowych, w przeciwieństwie do Indonezji, gdzie występują mieszane systemy rolno-leśne. Wyrąb lasów tropikalnych i odejście od tradycyjnie zarządzanych upraw rolno-leśnych na wielkoskalową monokulturę kauczuku prowadzi do zachwiania ekosystemu i znaczących zmian w warunkach społeczno-ekonomicznych i dobrostanie ludzi.

Wycinanie i wypalanie naturalnie występującej roślinności pod uprawy drzew kauczukowych ma znaczący wpływ na globalny obieg węgla, ze względu na zmniejszenie jego zasobów zawartych w biomasie martwej na powierzchni i pod powierzchnią gruntu oraz zwiększenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Prowadzi także do ekstensywnej humifikacji, zakwaszenia gleby oraz zmian w składzie i ilości związków azotu. Wraz ze zwiększaniem areału upraw zaburzony zostaje także obieg wody – ewapotranspiracja z plantacji kauczuku jest o 15–17% wyższa niż w pierwotnym lesie deszczowym, co jest jednym z czynników powodujących niedobory wody pitnej. Ponadto uprawy monokulturowe wymagają stosowania dużych ilości pestycydów i nawozów sztucznych, które przedostają się do systemu wodnego podczas opadów deszczu, zagrażając organizmom wodnym i zdrowiu ludzi.

W krajach WSM wyodrębnić można 3 grupy producentów kauczuku naturalnego. Są to przedsiębiorstwa państwowe lub gospodarstwa rolne, prywatni przedsiębiorcy i drobni rolnicy. Ci ostatni stanowią od 20 do 40% w Laosie, Kambodży i Wietnamie, 50% w Chinach i około 90% w Birmie i Tajlandii. Plantacje zakładane są często przez firmy zagraniczne na podstawie koncesji na grunty, bądź w oparciu o model rolnictwa kontraktowego. W pierwszym przypadku inwestorzy w pełni kontrolują zarządzanie, współpraca z lokalną ludnością jest niewielka, a rolnicy stają się robotnikami. W przypadku umów kontraktowych rolnicy nadal są właścicielami gruntów i podtrzymują swój proces decyzyjny – w zależności od rodzaju umowy, rolnicy udostępniają swoją ziemię i stanowią siłę roboczą, a firma dostarcza sadzonki i sprzęt lub zatrudnia pracowników kontraktowych. Drobni rolnicy odnoszą w tym przypadku korzyści, jednak ryzykują uzależniając swoje dochody od jednego produktu. Kauczuk naturalny wykorzystywany jest bowiem prawie wyłącznie do celów przemysłowych, więc zapotrzebowanie na niego jest silnie uzależnione od dynamiki gospodarki światowej. Rezygnacja z tradycyjnych praktyk użytkowania gruntów na rzecz jednej uprawy może mieć też poważne konsekwencje dla bezpieczeństwa żywnościowego i żywieniowego ludności w regionie.

Kauczuk naturalny jest surowcem odnawialnym i ta jego cecha często podkreślana jest w hasłach marketingowych. Sugeruje się przez to, że uprawa gumy jest przyjazna dla klimatu i środowiska. Jednak, jak zapewne czytelnik zdążył się już przekonać, odnawialne źródła niekoniecznie oznaczają zrównoważony rozwój. Uwagę na ten problem zwrócił Światowy Fundusz na rzecz Przyrody (World Wide Fund for Nature – WWF). Według przedstawicieli WWF, plantacje drzew kauczukowych nie zyskały tak szerokiego rozgłosu społecznego na przestrzeni lat, jaki otrzymywały olej palmowy, soja, czy papier (co m.in. doprowadziło do przyjęcia solidnych kryteriów zrównoważonego rozwoju dla tych towarów).

Życie bez transportu samochodowego czy lotniczego, a tym samym bez opon jest obecnie niemożliwe, dlatego wielka odpowiedzialność ciąży na koncernach oponiarskich i przemyśle motoryzacyjnym. Jedna firma motoryzacyjna często kupuje co roku 50 mln nowych opon. Przewiduje się, że do 2050 r. liczba pojazdów na całym świecie podwoi się, co oznacza że firmy produkujące lub używające opon będą miały dramatyczny wpływ na światowe lasy i prawa człowieka. Koncern Michelin — największy na świecie nabywca kauczuku naturalnego i drugi co do wielkości producent opon — jako pierwszy zobowiązał się do odpowiedzialnego pozyskiwania kauczuku. W 2016 r. firma ogłosiła nową politykę zaopatrzenia związaną z kauczukiem naturalnym. Podobne deklaracje złożyli później inni producenci opon – Pirelli, Bridgestone, Goodyear, Sumitomo, Continental, Yokohama, Hankook i Toyo Tires oraz producenci samochodów – General Motors, BMW i Toyota Motor Corporation. Także firmy Barito, Socfin, Olam i Halcyon Agri zobowiązały się do zrównoważonej produkcji kauczuku naturalnego.

W ostatnich latach opracowano różne podejścia i koncepcje rozwoju zrównoważonej uprawy kauczuku z uwzględnieniem uwarunkowań społeczno-ekonomicznych, które stanowią obiecującą podstawę do praktycznego wdrożenia na obszarach borykających się ze wspomnianymi wyżej (a także innymi) problemami.

Na środowisko naturalne oddziałują też wyroby gumowe, zarówno podczas użytkowania, jak i jako odpady, które trzeba w jakiś sposób przetworzyć i zagospodarować. Wyroby wykonane z kauczuku naturalnego czy kauczuków syntetycznych na pierwszy rzut oka nie wydają się skomplikowane. Jest to jednak złudzenie. Dlaczego? Dlatego, że mieszanki kauczukowe mogą mieć bardzo złożony skład. Dla przykładu – mieszanka przeznaczona na bieżnik opony zawiera kauczuki: butadienowo-styrenowy, butadienowy i naturalny, sadzę, tlenek cynku, kwas stearynowy, wosk parafinowy, żywice nowolakową i kumaronową, kalafonię, zmiękczacz, antyozonant, przeciwutleniacz oraz zespół wulkanizujący składający się z siarki i przyśpieszaczy. Ponadto wyroby gumowe (opony, pasy pędne, taśmy transporterowe) często zawierają elementy konstrukcyjne z metalu, tkanin aramidowych i poliamidowych.

Jak wyroby gumowe oddziałują na środowisko podczas użytkowania? Jeśli pracują statycznie, np. jako uszczelnienie, to ich wpływ na środowisko naturalne jest niewielki. Inaczej jest w przypadku, kiedy mamy do czynienia z wyrobami ulegającymi odkształceniom dynamicznym i podlegającymi tarciu, jak ma to miejsce w przypadku opon, taśm transporterowych, jak również podeszew butów. Zapewne wielu czytelników słyszało o mikroplastiku… a ilu spotkało się z pojęciem pyłu drogowego (ang. Tyre and Road Wear Particles – TRWP)?

Pył drogowy to mieszanka fragmentów bieżnika, mineralnych składników nawierzchni drogowej, drobinek metalu, oleju, kurzu i pyłków. Biorąc pod uwagę liczbę pojazdów poruszających się po drogach na całym świecie, ilość emitowanego pyłu jest znaczna. Osadza się on w niewielkiej odległości od ciągów komunikacyjnych, a następnie przenika do gleby i zbiorników wodnych. W wielu krajach podjęto próby oszacowania rocznej emisji mikrogumy generowanej na drogach, jednak często nie jest jasne, czy zastosowane wskaźniki rzeczywiście odnoszą się do materiałów bieżnika opon i stanu nawierzchni. Stężenia cząstek pochodzących z bieżnika określone w badaniach monitoringowych są zróżnicowane, w zależności od miejsca zebrania próbek. Najwyższe stężenia stwierdzono w pyle tunelowym (do 204 mg/g) oraz w osadach zbiornika oczyszczalni odcieków drogowych (do 150 mg/g). W odciekach drogowych stężenia mikrogumy wahają się od 5 do 92 mg/g suchej masy, a w glebie od 0,2 do około 160 mg/g. Nie ma jednak prawie żadnych informacji o tym, co dzieje się z pyłem drogowym w rzekach, w odniesieniu do sedymentacji i degradacji. Badania modelowe wskazują, że cząstki pyłu drogowego mogą docierać do mórz i oceanów.

Czy te cząstki powodują jakiekolwiek skażenie środowiska lub problemy zdrowotne u ludzi? Zobaczmy, jaką odpowiedź uzyskano w badaniach prowadzonych przez branżę oponiarską w ramach projektu TIP – Tire Industry Project w latach 2005–2015 pod auspicjami Światowej Rady Biznesu do spraw Zrównoważonego Rozwoju (WBCSD).

W raporcie opublikowanym na stronie WBCSD można przeczytać, że:

• pyły zebrane w warunkach laboratoryjnych z bieżników opon nie wykazały toksyczności w środowisku wodnym
• badania przeprowadzone na szczurach nie wykazały negatywnych skutków narażenia inhalacyjnego
• zakrojone na szeroką skalę analizy próbek powietrza zebranych w pobliżu dróg w USA, Japonii i Europie nie wskazują na zagrożenie ze strony tego typu pyłów dla ludzi lub środowiska.
  

Z drugiej strony, w zasobach internetowych bez trudu znajdziemy artykuły, których autorzy mają zupełnie inną odpowiedź na postawione wyżej pytanie. Bez wątpienia ogromne ilości pyłu drogowego są co roku emitowane do środowiska i wskazane jest wypełnienie istniejących luk w wiedzy. Do tej pory jednak jego oddziaływanie ekotoksykologiczne nie zostało wyjaśnione, ponieważ większość badań przeprowadzono ze sztucznie wytworzonymi cząstkami mikrogumy pochodzącej z bieżnika, które różnią się od rzeczywistego pyłu drogowego. Stwierdzono, że w powietrzu udział pyłu drogowego w PM10 wynosi do 11%, a najwyższe bezwzględne jego stężenie wynosi 3,4 µg/m³ (bez udziału masy wynikającego ze zużycia nawierzchni). Potencjalne ryzyko dla zdrowia ludzkiego dotyczące skutków sercowo-płucnych wydaje się niskie, jednak wymagane są dalsze badania w tym zakresie. W przypadku innych zagrożeń dla zdrowia brak aktualnych danych.Wciąż pojawiają się nowe prace związane z ekotoksycznością pyłu drogowego w środowisku wodnym i lądowym. Uzyskiwane dane dotyczące jego negatywnego oddziaływania na organizmy są dość rozbieżne ze względu na różnice w składzie chemicznym cząstek, stosowanych stężeniach, przyjętą metodykę badań i wrażliwość gatunkową. Wymagane są dalsze prace w tym zakresie, obejmujące m.in.

• wyznaczenie dokładniejszych, znormalizowanych wskaźników dla różnych typów dróg, nawierzchni, warunków drogowych i pojazdów
  dalszy rozwój metod analitycznych
• monitoring i badania terenowe w celu zbadania stężeń środowiskowych i degradacji związków polimerowych w warunkach środowiskowych
• badania modelowe w celu oszacowania transportu, degradacji i retencji pyłu drogowego w rzekach i glebach
• badania ekotoksykologiczne na próbkach środowiskowych, w tym gatunkach słodkowodnych i morskich.

Jak już wspomniano, wyrób gumowy jest skomplikowany pod względem składu chemicznego i w trakcie procesu technologicznego zachodzi w nim wiele zmian. Problemem nie są tutaj polimery, ale wszelkie dodatki, które mogą uwolnić się z wyrobu – o wiele łatwiej migrują one z tak małych cząstek, jak pył pochodzący z bieżników opon. Producentom opon należy się kilka słów na obronę. Dostrzegają oni problem i starają się go rozwiązać. To nie jest tak, że w oponie nic się nie zmienia… zmiany legislacyjne w zakresie ochrony środowiska nie omijają tej branży.

Szereg niebezpiecznych surowców został scharakteryzowany w ramach różnych programów regulacyjnych w Europie (REACH – Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals), Stanach Zjednoczonych (EPA–TSCA – Environmental Protection Agency program under the Toxic Substance Control Act) i Japonii (CSCL – Japanese Chemical Substance Control Law).

Wprowadzenie Dyrektywy 2004/73/EC Komisji Europejskiej dotyczącej klasyfikacji i oznakowania substancji niebezpiecznych określającej tlenek cynku, powszechnie stosowany w przemyśle gumowym, jako N – „Niebezpieczny dla środowiska naturalnego”, ze zwrotem ryzyka R50/53 – „Działa bardzo toksycznie na organizmy wodne” wymusiło na producentach opon szereg zmian recepturowych. Reakcji ze strony branży wymagało także Rozporządzenie (WE) NR 1907/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady zakazujące wprowadzania do obrotu i stosowania do produkcji opon lub części opon olejów-zmiękczaczy o wysokiej zawartości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Należało dokonać zmian w składzie mieszanek oponowych tak, aby zachować właściwości eksploatacyjne produktów, ich trwałość oraz bezpieczeństwa jazdy – i to się udało. Sukcesem było też opracowanie „zielonej opony” zawierającej krzemionkę, co pozwoliło na zmniejszenie oporów toczenia i zmniejszenie zużycia paliwa.

Na zakończenie kilka słów o oddziaływaniu na środowisko odpadów gumowych (z pominięciem energochłonności ich obróbki i emisji hałasu). Napotkamy tu podobne problemy jak w przypadku pyłu drogowego, dotyczące wypłukiwania substancji chemicznych z rozdrobnionej gumy w postaci strzępów opon czy granulatu. Jak wspomniano, granulaty są bogate w związki o nierozpoznanej toksyczności. Substancje te mogą oddziaływać na użytkowników nawierzchni sportowych wykonanych z ich udziałem. Badaniom poddano m.in. próbki pochodzące z granulatu murawy piłkarskiej, mat gumowych i wycofanych z eksploatacji opon samochodowych. Zidentyfikowano w nich kilka heterocyklicznych WWA, takich jak 2-metylotiobenzotiazol, benzonaftotiofeny, benzonaftofurany i aminy aromatyczne, takie jak difenyloamina i N-fenylo-2-naftyloamina. Zdarzało się, że stężenia WWA przekraczały limity określone przez UE dla artykułów gumowych. Uzyskane wyniki sugerują potrzebę poszerzenia listy związków niebezpiecznych analizowanych w granulacie pochodzącym z odpadów gumowych oraz konieczność prowadzenia dalszych badań środowiskowych nad procesami jego starzenia.

Problem wpływu przemysłu gumowego na środowisko naturalne jest nadal aktualny. Można rozważać go w wielu aspektach. Choć zgromadziliśmy już wiele danych, cały czas przekonujemy się, że jeszcze wiele szczegółów jest przed nami ukryte.

Dr Karol Niciński 

Źródła:

GUMA. Poradnik inżyniera i technika, praca zbiorowa, wyd. II, WNT, Warszawa 1981
Häuser I. i in., Environmental and socio-economic impacts of rubber cultivation in the Mekong region: challenges for sustainable land use, „CAB Reviews” 2015, 10(027), 1–11
Zheng-Hong Tan i in., Rubber plantations act as water pumps in tropical China, „Geophysical Research Letters” 2011;38(24), L24406
https://www.worldwildlife.org/projects/transforming-the-global-rubber-market
Michelin, Responsible Resilient Natural Rubber, https://purchasing.michelin.com/en/responsible-resilient-natural-rubber/ [dostęp: 12.09.2021]
Michelin, Sustainable Natural Rubber Progress Report 2015–2020 (2020 Results), https://purchasing.michelin.com/wp-content/uploads/sites/34/2021/03/Sustainable-Natural-Rubber-Roadmap-2020-2025-2020-Results.pdf [dostęp: 12.09.2021]
Bridgestone Group, Global Sustainable Procurement Policy, grudzień 2017, https://www.bridgestone.com/responsibilities/procurement/pdf/Policy_English.pdf [dostęp: 12.09.2021]
Zogg C., Rubber in the environment: Where the tread from our tires „disappears” to, 14.11.2019, https://phys.org/news/2019-11-rubber-environment.html [dostęp: 12.09.2021]
Tire Industry Project 10-Year progress report (2005–2015), 09.11.2015, https://www.wbcsd.org/Sector-Projects/Tire-Industry-Project/Resources/Tire-Industry-Project-10-Year-progress-report-2005-2015 [dostęp: 12.09.2021]
Baensch-Baltruschat B. i in., Tyre and road wear particles (TRWP) – A review of generation, properties, emissions, human health risk, ecotoxicity, and fate in the environment, „Sci. Tot. Env.” 2020, 733 (137823), 1–19
Marsili L. i in., Release of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Heavy Metals from Rubber Crumb in Synthetic Turf Fields: Preliminary Hazard Assessment for Athletes, „J. Environ. Anal. Toxicol.” 2014, 5(2)
Skoczyńska E. i in., Analysis of recycled rubber: Development of an analytical method and determination of polycyclic aromatic hydrocarbons and heterocyclic aromatic compounds in rubber matrices, „Chemosphere” 276(14):130076