Tworzywa sztuczne

Oksydegradowalne tworzywa sztuczne, a środowisko

Lekkie plastikowe, czyli powszechnie dostępne torby na zakupy stanowią, razem z plastikowymi opakowaniami znaczny procent odpadów z tworzyw sztucznych. Akumulacja tego typu odpadów jest szczególnie dotkliwa dla środowiska morskiego. Unia Europejska podejmuje szereg działań, które mają doprowadzić do zmniejszenia zużycia lekkich plastikowych toreb na zakupy. Temat ten porusza między innymi dyrektywa opakowaniowa (UE) 2015/7201 z dnia 29 kwietnia 2015 r. zmieniającą dyrektywę 94/62/WE2 [1], a rozszerza Sprawozdanie Komisji dla Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie wpływu stosowania oksydegradowalnych tworzyw sztucznych, w tym oksydegradowalnych plastikowych toreb na zakupy, na środowisko naturalne z dnia 16 stycznia 2018 roku, które porusza takie zagadnienia jak:

  • ocena biodegradowalności oksydegradowalnych tworzyw sztucznych w różnych środowiskach,
  • ocena skutków dla środowiska w związku z zaśmieceniem, kwestie związane z recyklingiem tych tworzyw.
Czym są oksydegradowalne tworzywa sztuczne?

Tak zwane oksydegradowalne plastiki są tradycyjnymi tworzywami sztucznymi, które zawierają dodatki przyspieszające rozpad materiału na bardzo małe drobiny, a proces ten jest inicjowany przez promieniowanie ultrafioletowe lub wysoką temperaturę. W związku z zastosowaniem tych dodatków tworzywo sztuczne z czasem rozpada się na drobne cząsteczki, a następnie mikrodrobiny plastiku, których właściwości są zbliżone do właściwości mikrodrobin pochodzących z rozpadu tradycyjnych tworzyw sztucznych. Przyspieszenie procesu rozpadu przyspiesza również biodegradację [2]. Wątpliwości budzi jednak biodegradacja drobin plastiku w warunkach niekontrolowanych, w otwartym środowisku, na składowiskach odpadów lub w środowisku morskim. Czy rzeczywiście w efekcie biodegradacji w takich okolicznościach nie pozostają żadne toksyczne pozostałości ani drobiny plastiku, które mogą przedostawać się do łańcucha pokarmowego? Czy postrzeganie biodegradowalnych cech oksydegradowalnych tworzyw przez konsumentów wpływa na zmianę ich zachowań? Czy tworzywa te łatwiej ulegają recyklingowi?

Wpływ oksydegradowalnych tworzyw sztucznych na środowisko

Przyjrzyjmy się bliżej zjawiskom biodegradacji i kompostowania oksydegradowalnych tworzyw sztucznych, kwestiom związanym z zanieczyszczeniem  środowiska przyrodniczego oraz recyklingiem.

  • Rozpad i biodegradacja

W wielu badaniach wykazano, że oksydegradowalne tworzywa sztuczne znajdujące się w środowisku przyrodniczym, wystawione na działanie wysokiej temperatury lub promieniowania ultrafioletowego przez długi okres, utleniają się do momentu, aż stają się łamliwe i rozdrabniają się. Ten pierwszy etap degradacji przygotowuje oksydegradowalne tworzywa sztuczne do biodegradacji poprzez zmniejszenie masy cząsteczkowej.

Więcej na temat biodegradowlamych tworzyw sztucznych można przeczytać w artykule Czy biodegradowalne, kompostowalne i biopochodne tworzywa sztuczne są ekologiczne?

W toku dotychczasowych badań nie ustalono jednak ostatecznie jaki czas jest potrzebny, by oksydegradowalna plastikowa torba na zakupy uległa rozpadowi w środowisku przyrodniczym na drobiny o tak małej masie, by możliwa była jego biodegradacja. Czas ten bowiem mocno powiązany jest z panującymi warunkami w jakich się ona znajduje. W związku z tym obserwowanym problemem w przypadku oksydegradowalnych tworzyw sztucznych jest osiągnięcie równowagi pomiędzy zamierzonym okresem użytkowania a okresem, w którym ma nastąpić degradacja w środowisku. Nawet jeżeli biodegradację można usprawnić dzięki starannie dobranej mieszance utleniających środków chemicznych, brak jest jednoznacznych dowodów na to, że proces faktycznie wystąpi w realnych warunkach. Jeżeli warunki konieczne do zaistnienia procesu rozpadu (wystawienie na działanie promieniowania ultrafioletowego lub do pewnego stopnia, na działanie wysokiej temperatury a także odpowiednia wilgotność) nie występują lub nie są wystarczające, biodegradacja nie nastąpi.

  • Kompostowanie

Kompostowanie [3] jako proces wymaga, by materiał nie tylko ulegał biodegradacji, lecz by stał się także częścią użytecznego kompostu, który zapewnia glebie składniki odżywcze. Dostępne dane sugerują, że oksydegradowalne tworzywa sztuczne nie nadają się do żadnej formy kompostowania lub rozkładu beztlenowego i nie będą spełniały norm obowiązujących obecnie w UE dla opakowań podlegających odzyskowi w procesie kompostowania. Pozostałe w kompoście drobiny plastiku oraz potencjalnie wytworzone mikrodrobiny plastiku, mogą negatywnie wpływać na jego jakość.

  • Rozpad i biodegradacja na składowiskach odpadów

Rozpad oksydegradowalnych tworzyw sztucznych wymaga dostępu tlenu. Na składowiskach odpadów, w szczególności w głębiej położonych warstwach, brakuje tlenu. Dotychczasowe dowody wskazują, że w głębszych warstwach składowiska (tam, gdzie materiał nie ma dostępu do wystarczającej ilości powietrza i możliwy jest tylko rozkład beztlenowy) biodegradacja oksydegradowalnych tworzyw sztucznych zachodzi w niewielkim stopniu lub nie zachodzi wcale. W zewnętrznych warstwach składowiska – tam, gdzie materiał ma dostęp do powietrza, rozkład tlenowy jest możliwy. W wyniku rozkładu tlenowego powstaje CO2, natomiast produktem rozkładu beztlenowego jest metan, który jest gazem cieplarnianym 25 razy bardziej szkodliwym (w perspektywie 100 lat) niż CO2. W konsekwencji, gdyby w głębszych warstwach składowiska zachodził pewien stopień biodegradacji, oksydegradowalne tworzywa sztuczne okazałyby się nieznacznie gorsze niż tradycyjne tworzywa sztuczne pod względem emisji gazów cieplarnianych, ponieważ tradycyjne tworzywa sztuczne nie ulegają biodegradacji w tych warunkach.

  • Rozpad i biodegradacja w środowisku morskim

Brak jest obecnie dowodów dających wystarczający poziom pewności, że oksydegradowalne tworzywa sztuczne, także w formie plastikowych toreb na zakupy, będą ulegać biodegradacji w środowisku morskim „w rozsądnej” perspektywie czasowej. Jak dotąd przeprowadzono niewiele badań na temat biodegradacji w wodzie morskiej i nie ma uznanych norm, które stanowiłyby punkt odniesienia i próg umożliwiający certyfikację w tym zakresie. Podobnie jak w przypadku wszystkich innych tworzyw sztucznych znajdujących się w środowisku morskim, istnieje ryzyko, że drobiny plastiku pozostaną w nim przez bardzo długi czas i spowodują znaczne szkody środowiskowe oraz będą wywierać negatywny wpływ na zdrowie i życie ludzi oraz organizmów morskich. Ponadto, dobrze wiemy, że zanim plastikowa torba na zakupy ulegnie rozpadowi, spowodowane przez nią szkody dla ekosystemu morskiego i fauny morskiej (np. żółwi, ptaków morskich lub wielorybów) mogą być bardzo dotkliwe.

  • Potencjalna toksyczność dodatków utleniających

Pozostałości dodatków do oksydegradowalnych tworzyw sztucznych (nie można wykluczyć, że producenci mogą wprowadzać do nich kobalt, mangan lub inne substancje potencjalnie niebezpieczne) mogą być toksyczne dla gleby. Wiele zależy od stężenia dodatków wprowadzonych do tworzywa, a obecnie nie ma obowiązujących regulacji na unijnym rynku w tym obszarze. W związku z tym nie ma gwarancji, że żadne oksydegradowalne tworzywa sztuczne obecne na rynku, nie będą toksyczne. Wątpliwości te dotyczą także biodegradacji w środowisku niekontrolowanym.

  • Potencjalny wzrost masy odpadów

Obecnie nie ma jednoznacznych informacji na temat masy wytwarzanych odpadów i ich poziomu odzysku w odniesieniu do poszczególnych rodzajów tworzyw sztucznych oraz na temat wpływu obrotu oksydegradowalnymi tworzywami sztucznymi na zachowania konsumentów w zakresie procesów odzysku odpadów. Jednak przedstawianie oksydegradowalnych tworzyw sztucznych jako rozwiązania problemu plastiku w środowisku, może wpłynąć na zachowania konsumentów. W efekcie niewłaściwej interpretacji cech tych tworzyw, konsumenci mogą niewłaściwie z nimi postępować.

  • Odpady w morzach i oceanach

Środowisko morskie jest bardziej narażone na szkody wyrządzane przez odpady z tworzyw sztucznych, w tym fragmenty i mikrodrobiny plastiku, a jednocześnie zebranie odpadów, które mogą być skierowane do procesu odzysku tworzyw sztucznych jest bardzo trudne do przeprowadzania. Fakt, że oksydegradowalne tworzywa sztuczne są tak zaprojektowane, aby ulegać rozpadowi szybciej niż tradycyjne, może być zarówno zaletą, jak i wadą. Z obszernej analizy wynika, że przeważają jednak aspekty negatywne. Wprawdzie dzięki temu, że tworzywa te ulegają szybszemu rozpadowi zwierzęta rzadziej wplątują się w plastikowe elementy, to jednak mikrodrobiny plastiku powstające w efekcie biodegradacji na lądzie i trafiające do mórz z wiatrem i wodą, mogą być częściej wchłaniane do układów pokarmowych zwierząt. Ponieważ oksydegradowalne tworzywa sztuczne prawdopodobnie będą ulegały szybszemu rozpadowi niż tradycyjne, negatywne skutki obecności mikrodrobin plastiku w środowisku morskim wystąpią w krótszym okresie  czasu i spowodują ich kumulację. Sytuacja taka może się okazać ostatecznie gorsza niż rozłożenie tych skutków na dłuższy okres czasu.

  • Identyfikacja oksydegradowalnych tworzyw sztucznych na potrzeby recyklingu

Stosowana obecnie technologia nie jest w stanie zapewnić identyfikacji i odsortowania oksydegradowalnych tworzyw sztucznych przez zakłady przetwarzania. W związku z tym oksydegradowalne tworzywa sztuczne są poddawane recyklingowi razem z tradycyjnymi. Nie jest to sytuacja pożądana ze względu na to, że zaprogramowany rozpad przy użyciu środków utleniających jest niewskazany dla wielu produktów wykonanych z tworzyw sztucznych przeznaczonych do recyklingu.

  • Kwestie jakości i zbywalności recyklatów

Badania wykazały, że obecność oksydegradowalnych tworzyw sztucznych w systemie recyklingu tworzyw tradycyjnych może prowadzić do powstania niskiej jakości recyklatów. W określonych warunkach można uniknąć wpływu dodatków utleniających na recyklaty poprzez dodanie stabilizatorów. Jednak w związku z tym, że stężenie oksydegradowalnych tworzyw sztucznych w recyklatach w sytuacjach rzeczywistych pozostaje nieznane, trudno jest określić prawidłowe dozowanie stabilizatorów – zależy ono od stężenia i rodzaju dodatku utleniającego. Dodatkowy problem stanowi fakt, że nie da się całkowicie kontrolować poziomu starzenia się oksydegradowalnych tworzyw sztucznych na etapie użytkowania produktów, zanim staną się one odpadem i wejdą w cykl recyklingu. Niepewność co do tego, czy recyklat zawiera oksydegradowalne tworzywa sztuczne, a także jaki był stopień jego utlenienia i biodegradacji przed procesem odzysku, ogranicza zakres możliwych zastosowań takich recyklatów oraz negatywnie wpływa na ich cenę i konkurencyjność branży recyklingu tworzyw sztucznych.

Podsumowanie

Nie ulega wątpliwości, że oksydegradowalne tworzywa sztuczne, także w formie plastikowych toreb na zakupy, w środowisku przyrodniczym mogą ulegać degradacji szybciej niż tradycyjne. Brak jest jednak jednoznacznych dowodów na pełną biodegradację oksydegradowalnych tworzyw sztucznych w rozsądnej perspektywie czasowej w środowisku przyrodniczym, na składowiskach odpadów oraz w morzach i oceanach. Wystarczająco szybka biodegradacja w szczególności nie została wykazana w przypadku składowisk odpadów i w wodzie morskiej. Szerokie grono ekspertów, instytucji międzynarodowych i państwowych, laboratoriów badawczych, stowarzyszeń branżowych producentów tworzyw sztucznych, przedsiębiorstw recyklingu i innych specjalistów doszło więc do wniosku, że oksydegradowalne tworzywa sztuczne nie są rozwiązaniem sprzyjającym środowisku przyrodniczemu i nie nadają się do długotrwałego użytku, recyklingu ani kompostowania. Istnieje również poważne ryzyko, że drobiny plastiku nie ulegną pełnej biodegradacji, a w konsekwencji nastąpi przyspieszona kumulacja ilości mikrodrobin plastiku w środowisku przyrodniczym, w szczególności w morzach i oceanach. Kumulacja ta stanowi od dawna globalny problem, który wymaga pilnego działania, nie tylko w formie zbierania odpadów, lecz także zapobiegania zanieczyszczeniu tworzywami sztucznymi. Konieczna jest też edukacja konsumentów, ponieważ błędna interpretacja właściwości oksydegradowalnych tworzyw sztucznych, jako tworzyw nie mających żadnego negatywnego wpływu na środowisko, przyczyna się do wzrostu masy odpadów z tego materiału. Biorąc pod uwagę wszystkie te kwestie wkrótce w ramach europejskiej strategii w dziedzinie tworzyw sztucznych rozpocznie się proces ograniczania stosowania oksydegradowalnych tworzyw sztucznych w UE.

Opracowanie na podstawie: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/PDF/?uri=CELEX:52018DC0035&from=EN  [dostęp 2021-02-16]


[1] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2015/720 z dnia 29 kwietnia 2015 r. zmieniająca dyrektywę 94/62/WE w odniesieniu do zmniejszenia zużycia lekkich plastikowych toreb na zakupy https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/PDF/?uri=CELEX:32015L0720&from=LV [dostęp 2021-02-16]

[2] Biodegradacja jest procesem, w którym materiał ulega rozpadowi i jest rozkładany przez mikroorganizmy na substancje występujące w przyrodzie, np. CO2, wodę i biomasę. Biodegradacja może występować w środowisku bogatym w tlen (biodegradacja tlenowa”) lub w środowisku ubogim w tlen (biodegradacja beztlenowa).

Teoretycznie niemal wszystkie materiały mogą ostatecznie ulec biodegradacji, nawet w środowisku otwartym, jednak w przypadku niektórych materiałów proces ten może trwać setki lub tysiące lat. Uwzględnianie biodegradacji tworzyw sztucznych jako sposobu uniknięcia zanieczyszczenia ma zatem praktyczny sens wyłącznie wtedy, gdy wiąże się ona z „rozsądną” perspektywą czasową. Należy ją także oceniać z uwzględnieniem konkretnych warunków lub środowisk, takich jak środowisko morskie, gdzie biodegradacja stanowi szczególnie duże wyzwanie.

Biopolimery szybko ulegają biodegradacji, zarówno w warunkach kontrolowanych, jak i w środowisku przyrodniczym. Biodegradacja materiałów będących produktem sztucznej syntezy, takich jak tradycyjne tworzywa sztuczne, jest teoretycznie możliwa, w przypadku gdy taki materiał zostanie rozdrobniony na małe cząsteczki, a masa cząsteczkowa materiału będzie wystarczająco niska, by mogły ulec biodegradacji. Tempo degradacji wyznaczają czynniki takie jak światło, wilgotność, tlen i temperatura. Biodegradacja tradycyjnych tworzyw sztucznych w otwartym środowisku może trwać bardzo długo – nawet setki lat. Tworzywa sztuczne oznakowane jako „biodegradowalne” ulegają biodegradacji tylko w określonych warunkach środowiskowych. Biodegradacja nie jest zależna od tego, z jakiego rodzaju zasobów powstał materiał: biodegradowalne tworzywa sztuczne (tak jak tradycyjne tworzywa sztuczne) mogą być oparte na surowcach kopalnych lub biologicznych.

[3] Kompostowanie jest procesem przyspieszonej biodegradacji w kontrolowanych warunkach, charakteryzującym się w przede wszystkim wymuszonym napowietrzaniem i naturalnym wytwarzaniem ciepła wynikającym z aktywności biologicznej wewnątrz materiału. Produkt tego procesu, kompost, zawiera cenne składniki odżywcze i może działać jako polepszacz gleby.

Podziel się:

Napisz komentarz

Your email address will not be published. Required fields are marked *