Jak zutylizować plastik?

Według doniesień medialnych, naukowiec zajmujący się oceanografią, Charles Moore, stwierdził, że tylko my, ludzie, jesteśmy w stanie tworzyć odpady, których natura nie jest w stanie zutylizować. W 1997 roku odkrył on morską strefę śmieci podczas badania Pacyfiku, a główną jej składową są odpady plastikowe.

Wielu ludzi uważa, że odpady morskie to głównie plastikowe odpady, które są widoczne na powierzchni wody. Jednak te materiały są obecne praktycznie wszędzie. Każdego roku produkuje się około 300 milionów ton plastiku, z czego około połowa jest używana jednorazowo, co oznacza, że ludzie wyrzucają go po jednym użyciu. Produkty z tworzyw sztucznych są często natychmiast odrzucane. Większość odpadów z tworzyw sztucznych jest transportowana na wysypiska, gdzie mają być przetwarzane, ale niektóre z tych śmieci wypływają, docierają do rzek i ostatecznie trafiają do oceanu. Co roku około 8 milionów ton plastikowych zanieczyszczeń dostaje się do oceanu, otaczając życie morskie, skażając rafy koralowe i rozkładając się na biliony małych cząstek plastiku pod wpływem wody, wiatru i światła słonecznego.

Dla wielu gatunków morskich cząsteczki plastiku wyglądają jak pożywienie i są atrakcyjne. Zwierzęta te jedzą zanieczyszczenia morskie, co prowadzi do ich śmierci z głodu z powodu braku prawdziwego pożywienia. Zanieczyszczenia te są następnie przenoszone w organizmach zwierząt, a naukowcy nadal badają skutki biologiczne generowane przez odpady morskie. Mikroplastik może również stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzi, którzy spożywają owoce morza i piją wodę zawierającą mikroplastik. W 2019 roku Światowa Organizacja Zdrowia wezwała do przeprowadzenia szczegółowych badań nad potencjalnym wpływem mikroplastiku na zdrowie ludzi.

Faktem potwierdzającym te obserwacje jest to, że ze względu na skład chemiczny używany do produkcji plastiku, jest on niezwykle trwały i nie ulega naturalnemu rozkładowi. W ostatnich latach naukowcy mają nadzieję na skuteczne rozwiązanie tego problemu poprzez wykorzystanie mikroorganizmów w wodzie i glebie, które mogą rozkładać plastik i przekształcać go w związki, które 

mogą być ponownie wykorzystane w przyrodzie. W obliczu zanieczyszczenia środowiska plastikowymi odpadami, rośnie problem jednorazowych plastikowych produktów, które trafiają do oceanu i mogą nie ulec rozkładowi przez wiele setek lat, stanowiąc poważne zagrożenie dla ekosystemu morskiego.

Jak więc przyczyniamy się do tego uporczywego kryzysu plastikowego? Odpowiedź leży w procesie produkcji plastiku, ale przede wszystkim ważne jest zrozumienie, że "plastik" to nie tylko torba na zakupy, którą wyobrażamy sobie unoszącą się w wodzie morskiej. Obecnie w oceanach znajduje się ogromna ilość plastikowych fragmentów i zanieczyszczeń, które wpływają na podwodne środowisko.

Aby skutecznie zmniejszyć problem zanieczyszczenia plastikiem, konieczne jest podjęcie działań na wielu frontach. Po pierwsze, musimy ograniczyć produkcję jednorazowych plastikowych produktów i promować alternatywne, bardziej ekologiczne materiały. Należy wprowadzić surowsze przepisy dotyczące recyklingu i ponownego wykorzystania plastiku, aby ograniczyć jego ilość trafiającą do oceanu. Ważne jest również edukowanie społeczeństwa na temat skutków zanieczyszczenia plastikiem i promowanie działań indywidualnych, takich jak redukcja zużycia plastikowych opakowań i segregacja odpadów. Ważnym aspektem walki z kryzysem plastikowym jest również rozwój innowacyjnych technologii, które umożliwią skuteczne rozkładanie plastiku i przekształcanie go w bardziej przyjazne dla środowiska substancje. Naukowcy i inżynierowie pracują nad różnymi metodami, takimi jak biodegradowalne tworzywa sztuczne i technologie biologicznego rozkładania, aby znaleźć rozwiązania na długą metę. Nie możemy lekceważyć skali i powagi kryzysu plastikowego. Musimy działać zarówno na poziomie jednostki, społeczeństwa, jak i na szczeblu globalnym, aby zmniejszyć naszą zależność od plastiku i chronić nasze morskie ekosystemy przed dalszym zniszczeniem. Tylko poprzez wspólne wysiłki i odpowiedzialne podejście do problemu możemy zapewnić czystsze i zdrowsze przyszłości dla naszych oceanów i wszystkich form życia, które w nich się znajdują. 

Plastik, według Karl Rydera, chemika z Uniwersytetu Herch w Zjednoczonym Królestwie, to szeroka gama niejednorodnych materiałów. Każdy z tych materiałów ma swoje unikalne zastosowania i właściwości fizyczne. Istnieje ponad 300 różnych rodzajów plastików. Ryder uczestniczył w Projekcie Plastic Cooperation Lab na Uniwersytecie Herch, który ma na celu badanie i promowanie zrównoważonego rozwoju przemysłu tworzyw sztucznych. Mimo takiej różnorodności, plastiki mają pewne cechy wspólne. Składają się z polimerów, czyli cząsteczek zbudowanych z powtarzających się jednostek. Struktura polimerów nadaje tworzywom plastycznym wiele charakterystycznych właściwości, takich jak elastyczność, plastyczność i wytrzymałość. Plastiki można podzielić na dwie główne kategorie: biodegradowalne tworzywa sztuczne i syntetyczne tworzywa sztuczne. Biodegradowalne tworzywa sztuczne są wytwarzane z materiałów takich jak skrobia kukurydziana, olej roślinny lub bakterie, podczas gdy syntetyczne tworzywa sztuczne są polimerami, które są syntetyzowane z ropy naftowej i gazu ziemnego. Chociaż biodegradowalne tworzywa sztuczne brzmią przyjaźniej dla środowiska, nie zawsze są one ekologiczne, ponieważ nie wszystkie z nich rozkładają się łatwo i mogą nadal istnieć w środowisku przez długi czas. Z drugiej strony, tworzywa sztuczne pochodzące z ropy naftowej i gazu ziemnego mają negatywny wpływ na środowisko, ponieważ utrzymują się w środowisku przez dłuższy czas i wywierają inne negatywne oddziaływania na ekosystem. Aby to lepiej zrozumieć, przyjrzyjmy się przykładowi plastiku pochodzącego z ropy naftowej. Weźmy na przykład plastikową butelkę mleka, którą wkładamy do lodówki w celu schłodzenia. To jest początek cyklu życia tej butelki. Ropa naftowa, która znajduje się głęboko w ziemi w obszarach wysokiego ciśnienia, jest wydobywana przy użyciu sond wiertniczych i urządzeń pompowych. Następnie jest transportowana rurociągiem do rafinerii. Ropa naftowa składa się z gęstych substancji węglowodorowych, które są połączeniem atomów węgla i wodoru. Te węglowodory tworzą łańcuchową strukturę o różnej długości, co nadaje im różne właściwości. Węglowodory te są podstawowymi składnikami tworzyw sztucznych na Ziemi.

Rafinerie przetwarzają ropę naftową, aby uzyskać monomery, czyli jednostki budujące polimery. Te monomery są następnie poddawane procesowi polimeryzacji, w wyniku którego łączą się ze sobą, tworząc długie łańcuchy polimerowe. Ten proces może różnić się w zależności od rodzaju tworzywa sztucznego, ale ogólnie polega na powielaniu jednostek monomerowych. Tworzywa sztuczne różnią się od siebie w zależności od rodzaju monomerów i procesów polimeryzacji. W wyniku tego mogą posiadać różne właściwości, takie jak przezroczystość, sztywność, elastyczność, odporność chemiczną itp. Te właściwości sprawiają, że tworzywa sztuczne są użyteczne w wielu dziedzinach, takich jak opakowania, budownictwo, motoryzacja, elektronika i wiele innych. Niestety, większość plastików ma długotrwały wpływ na środowisko. Są trudne do rozkładu i mogą pozostawać w środowisku przez setki lat. Wiele z nich trafia do oceanów, zanieczyszczając wodę i wpływając na organizmy morskie. Plastiki mogą się rozpadać na coraz mniejsze fragmenty, tworząc mikroplastiki, które są rozprzestrzeniane w ekosystemach i mogą być spożywane przez organizmy, w tym ludzi. Dlatego tak ważne jest podejmowanie działań mających na celu ograniczenie produkcji plastików jednorazowego użytku, promowanie recyklingu i poszukiwanie alternatywnych, bardziej ekologicznych materiałów. Wprowadzanie innowacyjnych technologii i świadomość społeczna w zakresie problematyki plastikowej są niezbędne dla ochrony naszego środowiska i zachowania zdrowia ekosystemów. 

W rafinerii rozpoczyna się produkcja wyrobów z tworzyw sztucznych. Proces ten zaczyna się od podgrzewania ropy naftowej, podobnej do melasy, w piecu. W wyniku tego procesu powstaje destylowana para, która przechodzi przez rurę destylacyjną. W trakcie destylacji cięższe związki węglowodorowe opadają na dno rury, podczas gdy lżejsze związki unoszą się do góry. Ropa naftowa, benzyna i parafina to tylko kilka z wielu różnych substancji chemicznych, które powstają podczas tej separacji. Jedną z tych substancji jest ropa naftowa, która staje się głównym surowcem do produkcji tworzyw sztucznych.

Ropa naftowa jest niezwykle cennym surowcem w produkcji tworzyw sztucznych, ponieważ zawiera związki węglowodorowe, takie jak etylen i akryl. Te dwa związki są kluczowe dla tworzenia najpowszechniejszych produktów z tworzyw sztucznych. Aby przekształcić etylen i akryl w substancje, które można wykorzystać do produkcji plastików, surowce węglowodorowe muszą być poddane rozkładowi na mniejsze jednostki. Istnieje wiele metod, aby to osiągnąć. Jedną z nich jest stosowanie wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia w środowisku o zerowej zawartości tlenu. Ten proces nazywany jest "krakingiem parowym". Dzięki temu procesowi można wydobyć etylen bezpośrednio z ropy naftowej po termicznym rozszczepieniu. Akryl jest ważnym surowcem do produkcji struktur z tworzyw sztucznych.

Kolejnym etapem jest przeprowadzenie reakcji polimeryzacji. W tym procesie poszczególne monomery są chemicznie łączone w nowy sposób, tworząc długie zduplikowane łańcuchy. Etylen i akryl tworzą polietylen i polipropylen, które są dwoma najczęściej produkowanymi polimerami na Ziemi. Te polimery mają różne zastosowania i właściwości, takie jak elastyczność, wytrzymałość czy przezroczystość, co sprawia, że są bardzo użyteczne w wielu dziedzinach przemysłu i codziennego życia. Należy jednak pamiętać, że proces produkcji tworzyw sztucznych z ropy naftowej ma negatywny wpływ na środowisko. Emituje się duże ilości gazów cieplarnianych i innych zanieczyszczeń. Dlatego tak ważne jest dążenie do rozwoju zrównoważonych materiałów polimerowych oraz alternatywnych źródeł.  W ostatnich latach prowadzone są intensywne badania i rozwój nowych metod produkcji tworzyw sztucznych, które mają mniejszy negatywny wpływ na środowisko. W ramach tych badań poszukuje się alternatywnych surowców do produkcji tworzyw sztucznych, które nie opierają się na ropy naftowej. Przykładowo, rozwija się technologie oparte na surowcach odnawialnych, takich jak biomasa, skrobia, trzcina cukrowa czy oleje roślinne. Te materiały mają potencjał do tworzenia biodegradowalnych i bardziej ekologicznych tworzyw sztucznych. Innym kierunkiem badań jest opracowywanie technologii recyklingu tworzyw sztucznych, aby zmniejszyć ilość odpadów i zasobów zużywanych podczas produkcji nowych materiałów. Recykling pozwala na odzyskiwanie użytecznych składników z zużytych produktów i ponowne wykorzystanie ich w procesie produkcji. Wprowadzenie bardziej efektywnych i zaawansowanych metod recyklingu może znacznie zredukować negatywny wpływ tworzyw sztucznych na środowisko. Ponadto, naukowcy i inżynierowie poszukują nowych materiałów i technologii, które pozwolą na produkcję biodegradowalnych tworzyw sztucznych. Tworzywa sztuczne, które ulegają naturalnemu rozkładowi w środowisku, mogą zmniejszyć problem zanieczyszczenia plastikiem i długotrwałego obecności w ekosystemach. W miarę postępu technologicznego i rosnącej świadomości ekologicznej społeczeństwa, istnieje nadzieja na rozwój bardziej zrównoważonego i przyjaznego dla środowiska przemysłu tworzyw sztucznych. Innowacyjne rozwiązania, takie jak biodegradowalne i oparte na surowcach odnawialnych tworzywa sztuczne, recykling i efektywne metody produkcji, mogą przyczynić się do ograniczenia negatywnego wpływu plastiku na nasze środowisko. 

Wykorzystywanie różnych dodatków do tworzyw sztucznych ma kluczowe znaczenie dla dostosowania ich właściwości do konkretnych zastosowań. Na przykład, dodatki przeciwutleniające pomagają chronić tworzywo przed działaniem tlenu i zapobiegają jego degradacji, podczas gdy środki spieniające są stosowane w celu uzyskania pożądanej struktury piankowej. Plastyfikatory, z kolei, nadają elastyczność i giętkość polimerom, co jest istotne w przypadku wytworzenia elastycznego opakowania lub miękkiego materiału. Warto również wspomnieć, że tworzywa sztuczne mają różne właściwości ekologiczne i mogą mieć wpływ na środowisko w różny sposób. Niektóre tworzywa sztuczne są trudne do rozkładu i mogą pozostawać w środowisku przez bardzo długi czas, co przyczynia się do zanieczyszczenia i negatywnych skutków dla ekosystemów. Jednak istnieją również innowacyjne tworzywa sztuczne, które są biodegradowalne i mogą ulegać naturalnemu rozkładowi, ograniczając negatywny wpływ na środowisko. W przyszłości kluczowym wyzwaniem będzie rozwój bardziej ekologicznych tworzyw sztucznych, które będą charakteryzować się wysoką wydajnością, różnorodnymi właściwościami i jednocześnie będą miały minimalny wpływ na środowisko naturalne. Badania naukowe, innowacje technologiczne oraz zwiększona świadomość społeczna na temat problemu zanieczyszczenia plastikiem są ważnymi czynnikami, które mogą przyczynić się do dalszego rozwoju zrównoważonych rozwiązań w przemyśle tworzyw sztucznych. 

Ostatecznie te sieci przemysłu tworzyw sztucznych przyczyniły się do stworzenia różnorodności produktów z tworzyw sztucznych, które mamy dzisiaj. Wnieśli ogromny wkład w produkcję i przechowywanie żywności, kosmetyków, badania i rozwój technologii oraz opiekę medyczną. Jednak teraz skupmy się na procesie produkcji tworzyw sztucznych w skrócie. Tworzywa sztuczne, które są syntetyzowane z ropy naftowej i gazu ziemnego, mają na celu oddzielenie związków węglowodorowych i ich przekształcenie w nową formę poprzez reorganizację ich części. W rezultacie powstaje "materiał obcy", który nie jest rozpoznawany przez mikroorganizmy w wodzie gruntowej i glebie. Główny łańcuch węglowy w syntetycznym plastiku nie może zostać zidentyfikowany przez bakterie glebowe, co oznacza, że nie mogą go strawić i przekształcić w wodę i dwutlenek węgla. Polietylen, na przykład, potrzebuje kilku wieków, aby się rozłożyć na wysypiskach śmieci, co oznacza, że wiele rzeczy, które wytwarzamy, pozostaje praktycznie w niezmienionej formie przez długie lata. Plastik ulega stopniowemu rozkładowi pod wpływem słońca, wody i wiatru. Produkty z tworzyw sztucznych pochodzących z ropy naftowej i gazu ziemnego emitują gazy cieplarniane. 

Szkodliwe substancje chemiczne dodawane podczas procesu produkcji plastików również mogą przedostać się do środowiska. Konieczne jest zatem zwrócenie szczególnej uwagi na rosnącą ilość jednorazowych plastikowych odpadów. Oprócz długotrwałego skażania środowiska na wiele lat, katastrofa ekologiczna spowodowana przez produkty z tworzyw sztucznych może mieć poważniejsze skutki w przyszłości. Jednak istnieją również sposoby pozbycia się zgromadzonych plastikowych odpadów. Według Ledexii, jednym z obszarów badawczych przyszłości są biodegradowalne tworzywa sztuczne. Stanowią one potencjalne rozwiązanie. Oznacza to, że produkcja biodegradowalnego plastiku niekoniecznie musi wiązać się z jego użytkowaniem. Tworzone są biopolimery, takie jak skrobia kukurydziana, które mogą być wykorzystane do wytwarzania plastików. Te polimery są rozkładane przez mikroorganizmy w wodzie i glebie w sposób sensowny i efektywny. Dążenie do rozwoju i wykorzystania biodegradowalnych tworzyw sztucznych ma na celu zmniejszenie negatywnego wpływu plastikowych odpadów na środowisko. Wprowadzenie takich innowacyjnych rozwiązań może przyczynić się do ograniczenia negatywnych skutków używania tradycyjnych tworzyw sztucznych i przyczynić się do zrównoważonej przyszłości, w której produkty z tworzyw sztucznych mogą ulegać rozkładowi w naturalny sposób, nie szkodząc naszej planecie. 

W celu całkowitej zmiany wpływu plastiku na środowisko naturalne, biologia może odegrać istotną rolę w zastąpieniu oleistego polietylenu i polipropylenu, jednocześnie zachowując wytrzymałość i elastyczność tradycyjnych polimerów, które sprawiają, że są one tak popularne. Jednak jest to zadanie trudne, ponieważ tradycyjne polimery wciąż są konkurencyjne pod względem kosztów produkcji, co stawia przed nami wyzwania. Niemniej jednak, w ostatnich latach pojawiły się pewne biodegradowalne rozwiązania. Jednym z nich jest polistumina, z której można produkować jednorazowe przedmioty, takie jak kubki, sztućce i słomki. Gdy dostaje się do środowiska, może ona podlegać bardziej skutecznej biodegradacji. Przewiduje się, że w miarę rosnącego globalnego popytu na wyroby z tworzyw sztucznych, liczba takich wynalazków będzie stopniowo wzrastać. Pozytywne i optymistyczne sygnały pojawiają się również w innych obszarach. W roku 2016 naukowcy odkryli rodzaj bakterii zdolnych do rozkładania plastiku, a następnie inni badacze znaleźli robaki, które potrafią zjadać polietylen. Odkryto również enzymy, które są w stanie rozkładać odpady z tworzyw sztucznych. "W przyszłości, być może w ciągu kilku najbliższych lat, będziemy w stanie osiągnąć rozkład i trawienie plastiku dzięki tym bakteriom i robakom. Możliwe będzie nawet rozkładanie plastikowych torebek polietylenowych, aby hodować większe robaki, które będą połykać nasze plastikowe śmieci." 

W procesie produkcji tworzyw sztucznych człowiekowi udało się pozyskać surowce z natury i całkowicie je przetworzyć w formy, które są trudno strawne dla środowiska. Ta sytuacja jest wynikiem ludzkiej pomysłowości i wiedzy. Jednak teraz dążymy do zmiany tego stanu rzeczy poprzez badania i rozwój nowych technologii! Wszystkie wspomniane wcześniej metody rozwiązywania problemów związanych z tworzywami sztucznymi muszą być kontynuowane i rozwijane przez naukę i technologię. Istnieją pewne techniczne wyzwania i wysokie koszty, które trzeba jeszcze pokonać, aby te rozwiązania były powszechnie stosowane. Najlepszym obecnie sposobem na rozwiązanie problemów związanych z tworzywami sztucznymi jest recykling. Poprzez wielokrotne wykorzystanie plastiku i procesy takie jak kruszenie i czyszczenie granulatu, nie tylko chronimy środowisko, ale także zmniejszamy koszty związane z używaniem plastiku. Recykling jest obecnie najbardziej skutecznym sposobem radzenia sobie z problemami związanymi z tworzywami sztucznymi.