Materiały biodegradowalne to najlepsza alternatywa dla plastiku, ale w tej chwili są zbyt drogie

Stosowanie biotworzyw zamiast plastiku mogłoby rozwiązać problem zanieczyszczenia środowiska. Materiały biodegradowalne są jednak zbyt drogie, by w tej chwili dało się je wdrożyć na szerszą skalę. Polscy naukowcy próbują rozwiązać ten problem.

Gdy w 1950 r. powstały pierwsze tworzywa sztuczne, ich produkcja w szybkim tempie osiągnęła 2 mln t rocznie. Teraz ta liczba wzrosła dwustukrotnie i w samym 2024 r. na całym świecie wyprodukowano 400 mln t tworzyw sztucznych.

Polski instytut prowadzi badania

O propozycjach różnego rodzaju biotworzyw informowaliśmy już wielokrotnie. Fińscy naukowcy pracowali nad plastikiem wytworzonym z emisji dwutlenku węgla, niemieccy uczeni zaproponowali materiał, który sam się naprawia, a japońscy inżynierowie wykorzystali sztuczną fotosyntezę do produkcji bioplastiku. W ten problem zaangażowana jest także polska myśl techniczna. Naukowcy z Łukasiewicza – Instytutu Chemii Przemysłowej pochylili się nad innowacyjnymi i atrakcyjnymi finansowo metodami produkcji plastiku.

– W związku z produkowaniem na masową skalę tworzyw sztucznych, choć stosujemy recykling materiałów i staramy się je odzyskiwać, to zagrożenie jest dość wysokie. Rozwiązania ekologiczne są w tej chwili dość kosztowne w porównaniu do rozwiązań klasycznych polimerowych, niemniej jednak rozwój materiałów biodegradowalnych jest bardzo ważny. o ile z 400 mln t tworzyw sztucznych rocznie 75 proc. trafia do środowiska, to w najbliższym czasie przy takim tempie wzrostu liczby ludności będzie bardzo duży problem, żeby ten plastik później zagospodarować – mówi agencji Newseria Brian Kaczmarczyk z Sekcji Biomateriałów Grupy Badawczej Technologii Polimerów w Łukasiewiczu – Instytucie Chemii Przemysłowej

Czytaj też: Kraj, który prowadzi import odpadów dla dobra energetyki

A zagrożeniem jest chociażby mikroplastik, który znaleziono już wszędzie. Jego drobinki przenoszone są choćby w chmurach do odległych zakątków świata. Według Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody 35% mikroplastiku pochodzi z tekstyliów syntetycznych, 28% z opon samochodowych, a 24% z kurzu miejskiego.

– Materiały biodegradowalne coraz częściej znajdują zastosowanie jako alternatywy dla polimerów pozyskiwanych z paliw kopalnych. Materiały opracowane, m.in. w naszej grupie, są dobrą alternatywą, ponieważ mają podobne adekwatności do polipropylenu lub polietylenu, jednocześnie będąc biodegradowalnymi. Na przykładzie alkoholu poliwinylowego i chitozanu udało nam się opracować materiały, które mogą być zastosowane do opakowań spożywczych, również na szeroką skalę, co też przedstawia poziom aplikacyjny naszych rozwiązań na poziomie TRL 4, które dostały już zgłoszenia patentowe – wskazuje Brian Kaczmarczyk.

Alkohol prowinylowy to zamiennik polietylenu, przede wszystkim ze względu na jego przezroczystość, elastyczność i rozpuszczalność w wodzie. Jest biodegradowalny, jednak pozyskuje się go z paliw kopalnych. Z kolei chitozan wytwarza się z chityny, czyli pancerzy skorupiaków i ścian komórkowych grzybów. Jego zaletą są adekwatności antybakteryjne, pozwalające zapobiegać psuciu się żywności.

Materiały biodegradowalne to przez cały czas zagwozdka

Mimo znanych wad plastiku i wielu prac nad alternatywami, przez cały czas nie udało się zastąpić tworzyw sztucznych materiałami biodegradowalnymi.

– Z reguły większość rozwiązań opierających się na biomateriałach jest jednak w obecnych czasach bardziej kosztowna niż tradycyjne tworzywa z materiałów polimerowych, z uwagi na konieczne zastosowanie odpowiednich plastyfikatorów, które byłyby biodegradowalne, i innych mieszanek, które jednak muszą spełniać bardzo ścisłe i restrykcyjne normy, żeby mogły się nazywać biodegradowalnymi – ocenia naukowiec z Łukasiewicza – IChP.

Czytaj też: Czas na zbiórkę tekstyliów

Niedawno zespół instytutu opracował i opatentował poli-3-hydroksymaślan (P3HB), czyli nowy biopolimer z grupy PHA (polihydroksyalkanianów). Produkt jest wytwarzany z wykorzystaniem modyfikowanych genetycznie bakterii Escherichia coli. Mikroorganizmy, czerpiąc substancje pokarmowe z odpadów poprodukcyjnych (np. cukier z melasy), wytwarzają wewnątrz swoich komórek polimer. Jest on w kolejnych etapach uwalniany, ekstrahowany i oczyszczany, w ten sposób można go użyć jako ekologiczną alternatywę dla tradycyjnych tworzyw sztucznych, a następnie poddać recyklingowi. Twórcy rozwiązania podkreślają, iż może być ono szeroko wykorzystywane w przemyśle, rolnictwie, farmacji i kosmetologii. Przykładowo zastosowanie go w medycynie pozwala na stworzenie leków o spowolnionym uwalnianiu substancji czynnej.

– Materiały biodegradowalne wymagają odpowiedniej infrastruktury do jej wytworzenia, ale przede wszystkim odpowiedniej infrastruktury do jej przetwarzania. Większość związków, które są odpowiednio używane, nie spełnia warunków kompostowalności, a potencjalny użytkownik z reguły będzie miał małą wiedzę i szansę na to, żeby odróżnić materiał, który jest produkowany z paliw kopalnych, od materiału, który jest produkowany z polimerów naturalnych – przekonuje Brian Kaczmarczyk. – Dlatego bardzo duże znaczenie będzie miała świadomość konsumencka, a następnie wprowadzanie całej infrastruktury, która byłaby w stanie odbierać te odpady i zawracać je z powrotem do środowiska lub odpowiednio rozkładać – dodaje.