Cząsteczki polimerów i małe cząstki tworzyw sztucznych są niemal wszędzie. Czy plastik jest materiałem wrogim dla człowieka i środowiska? A może stał się poważnym problemem ze względu na naszą wieloletnią niegospodarną działalność?

Czym jest plastik?

Termin „tworzywa sztuczne” stosowany jest wymiennie z popularnym potocznym określeniem „plastik”, które pochodzi od greckiego słowa „plastikos”, tj. „dający się formować”. Tworzywa sztuczne to materiały składające się z polimerów syntetycznych (wytworzonych przez człowieka ze źródeł petrochemicznych bądź naturalnych) lub zmodyfikowanych polimerów naturalnie występujących w przyrodzie oraz odpowiednich dodatków. Najściślejszym terminem obejmującym wszystkie materiały zawierające polimer jako główny składnik, bez rozróżniania czy jest on pochodzenia sztucznego, czy naturalnego, jest określenie „tworzywa polimerowe”.

Do produkcji tworzyw sztucznych wykorzystuje się najczęściej frakcje ropy naftowej, z których wydziela się lub wytwarza monomery. W procesie polimeryzacji w obecności odpowiednich inicjatorów lub katalizatorów monomery łączą się ze sobą tworząc długie łańcuchy polimerowe. Polimery różnią się właściwościami, strukturą i wielkością w zależności od rodzaju monomerów i stopnia polimeryzacji. Zaletą tworzyw sztucznych są niskie koszty produkcji w porównaniu do innych grup materiałów (np. materiałów ceramicznych, metali, drewna), dlatego plastik znalazł zastosowanie praktycznie w każdym obszarze przemysłu. Do wad zalicza się bardzo długi czas rozkładu w przypadku zaśmiecania nimi środowiska naturalnego.

Proces biodegradacji większości tworzyw sztucznych przebiega bardzo powoli - w zależności od wykorzystanego polimeru, wyroby z tworzyw sztucznych rozkładają się w ziemi nawet kilkaset lat. Plastik (głównie opakowania i folie) może być jednak wykorzystany jako materiał wtórny do ponownego przerobu w technologiach recyklingu. Finalnie tworzywa polimerowe kończą swój cykl życia w specjalnych, bezpiecznych spalarniach jako wartościowy materiał opałowy. Spalanie tworzyw sztucznych w gospodarstwach domowych jest zabronione, ponieważ nieodpowiednie warunki spalania plastiku powodują emisję do atmosfery silnie trujących związków.

Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady ustanawia hierarchię postępowania z odpadami, na pierwszym miejscu lokując zapobieganie powstawaniu śmieci (ang. „reduce”). Kolejnym priorytetem jest przygotowanie odpadów do ponownego  użycia (ang. „reuse”), a następnie recykling (ang. „recycle”). Na jednym z ostatnich miejsc plasuje się odzysk energii, czyli termiczne przekształcanie odpadów. Na szarym końcu znajduje się ostateczne unieszkodliwianie, np. składowanie. Warto zaznaczyć, że spalanie traktowane jest jako alternatywa dla składowania, a nie dla recyklingu. Jednak przez dziesięciolecia gospodarka odpadami z tworzyw sztucznych nie była tak dobrze usystematyzowana i rozumiana, dlatego bardzo często znajdowały one swoje miejsce docelowe w lesie lub w jeziorze, oczywiście z udziałem człowieka. O ile kraje wysokorozwinięte zmieniły te złe nawyki, to na mapie świata w dalszym ciągu istnieją państwa gęsto zaludnione, w których nie istnieje kultura gospodarowania odpadami.

(Mikro)plastik na talerzu

Tworzywa sztuczne są wszędzie, zdominowały nasze otoczenie. Niestety, po zużyciu trafiają nie tylko na wysypiska. Na plastikowe odpady natykamy się podczas spaceru w parku bądź lesie, widzimy je na plaży, z mediów i licznych kampanii społecznych dowiadujemy się, że są w morzach i oceanach. Spożywane przez ryby i inne organizmy morskie przenikają do łańcucha pokarmowego, by ostatecznie zostać skonsumowane przez ludzi. Jak dowodzą najnowsze badania to nie duże kawałki tworzyw sztucznych, jak butelki czy plastikowe torby, są najbardziej szkodliwe dla środowiska, lecz produkty ich rozkładu, niewidoczne gołym okiem drobiny plastiku, tzw. mikroplastik. W podobny sposób defragmentacji ulegać mogą także „oksy-biodegradowalne” torebki z polietylenu (PE). Polimer ten z natury nie jest biodegradowalny, dodaje się do niego utleniacze, które wspomagają ten proces, jednak długotrwałym stadium pośrednim są mikrocząstki plastiku. Należy pamiętać, że w pełni bezpieczne dla środowiska są opakowania oznakowane napisem „kompostowalne” (lub numerem EN13432).

Według Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności (European Food Safety Authority) mikroplastik to: „heterogeniczna mieszanina różnego kształtu materiałów w postaci fragmentów, włókien, elipsoid, granulek, śrutu, płatków o wielkości w zakresie od 0,1 μm do 5 mm”. Te małe cząstki plastiku mogą powstawać przypadkowo podczas zużywania większych kawałków tworzyw sztucznych. Mogą być również wytwarzane celowo i dodawane do różnych produktów - są ważnym składnikiem nawierzchni dróg, cegieł, betonu, farb i wielu innych materiałów, których kompozycja nie jest nawet kojarzona z plastikiem. Podobny problem dotyczy cząsteczek polimerów lub cząstek z tworzyw sztucznych zawartych w produktach codziennego użytku - szampony, żele do mycia, pasty do zębów, kremy kosmetyczne - w których pełnią one rolę emulgatorów, zagęstników lub elementów ściernych.

Naukowcy z Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu (Medical University of Vienna) oraz z Austriackiej Agencji Ochrony Środowiska (Umweltbundesamt - Environment Agency Austria) przeprowadzili w 2018 r. badanie pilotażowe dotyczące obecności mikroplastiku w ludzkich organizmach. Przeanalizowano próbki kału pobrane od ośmiu zdrowych ochotników z różnych krajów: Austrii, Finlandii, Holandii, Japonii, Polski, Rosji, Wielkiej Brytanii i Włoch. Okazało się, że wszyscy badani byli narażeni na szkodliwe działanie plastiku, poprzez m.in. spożywanie skażonej żywności (np. opakowanej w tworzywa sztuczne) i picie z plastikowych butelek. W pobranych próbkach znaleziono dziewięć różnych rodzajów tworzyw o średnicy od 50 do 500 μm. Plastik był obecny w każdej z próbek - 20 cząstek na 10 gramów kału - z czego najwięcej stanowiły polipropylen (PP) oraz poli(tereftalan etylenu) (PET). Wyniki potwierdziły obawy, że tworzywa sztuczne ostatecznie docierają do ludzkich jelit. Teraz niezbędne są dalsze badania, aby zrozumieć, co to oznacza dla naszego zdrowia.

Cząstki plastiku w atmosferze

Z badań przeprowadzonych przez naukowców m.in. z francuskiej Szkoły Nauk Rolniczych i Przyrodniczych w Tuluzie (EcoLab, Engineering Faculty of Life Sciences, Institut National Polytechnique De Toulouse) wynika, że mikroplastik przenoszony jest także w atmosferze i może przemierzać w ten sposób ogromne odległości. W okresie od listopada 2017 r. do marca 2018 r. badacze zbierali próbki osadów w stacji meteorologicznej znajdującej się 1400 m n.p.m., w odległym, położonym na południu Francji łańcuchu Pirenejów. Określono, że w promieniu 100 kilometrów nie było jakichkolwiek prawdopodobnych źródeł zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi. Tymczasem w zebranym materiale znaleziono znaczne ilości mikrodrobin plastiku, głównie polistyrenu (PS) i polietylenu (PE). Na jednym metrze kwadratowym stwierdzono obecność 365 drobin plastiku, który osadzał się tam każdego dnia. Zdaniem naukowców, jeśli cząstki plastiku były w stanie dostać się na wysoko położone tereny Pirenejów, to jest wielce prawdopodobne, że ludzie wdychają je wraz z powietrzem na co dzień. Taki pył może działać na organizmy ludzi i zwierząt podobnie jak azbest. Jeszcze bardziej niepokojące są najnowsze doniesienia dotyczące obecności drobin plastiku w śniegach Arktyki („Science Advances”, sierpień 2019). Oznacza to, że plastik przenoszony przez wiatr może zanieczyszczać również dziewicze tereny Ziemi, mimo że nie dotknęła ich bezpośrednia działalność człowieka.

Biodegradowalny, kompostowalny i ze źródeł odnawialnych – czy to rozwiąże problem?

Szybkie zastąpienie popularnych butelek PET czy PS innymi materiałami nie wydaje się być możliwe. Tworzywa te są w powszechnym użyciu, na zbudowanie instalacji produkcyjnych poniesiono olbrzymie nakłady finansowe, a podstawową barierą w upowszechnianiu materiałów biodegradowalnych, takich jak polilaktyd (PLA), polihydroksymaślan (PHB) jest ich wysoka cena oraz często inne właściwości od tych, jakie mają popularne plastiki. Dodatkowo, do wytwarzania większości obecnych na rynku polimerów biodegradowalnych (kompostowalnych) potrzebne są surowce odnawialne, czyli np. skrobia pochodzenia roślinnego - z tego względu materiały te często nazywane są podwójnie „zielonymi”. Warto też podkreślić, że do potencjalnego zastąpienia wszystkich niebiodegradowalnych tworzyw sztucznych polimerami kompostowalnymi ze źródeł odnawialnych najprawdopodobniej nie wystarczyłoby na naszej planecie areału do uprawy potrzebnych roślin.

Najlepszą ochroną przed zanieczyszczeniem środowiska mikroplastikiem wydaje się być segregacja i recykling tworzyw sztucznych. Pierwszym i najważniejszym krokiem jest  budowanie społecznej świadomości problemu i zmiana nawyków. Zmieniając swoje codzienne przyzwyczajenia, np. poprzez rezygnację z korzystania z plastiku używanego tylko raz - każdy z nas może przyczynić się do poprawy warunków ekologicznych i klimatycznych. Pamiętajmy także, że zastępowanie plastików przez opakowania szklane lub papierowe nie jest jednoznaczne ekologicznie: przetwórstwo szkła wymaga dużo energii, a transport, ze względu na jego masę, dużo paliwa; produkcja papieru zaś generuje znaczące ilości ścieków, a finalny materiał i tak często laminowany jest plastikiem (np. kubki do napojów). Podsumowując, w trosce o środowisko i nasze otoczenie ograniczajmy „jednorazowy plastik”, nie zaśmiecajmy, segregujmy i sprzątajmy.