Zużyte torby foliowe najczęściej trafiają na składowiska, skąd są wywiewane i ponownie trafiają do naszego otoczenia. Liczba tych i podobnych odpadów tworzywowych zaśmiecających środowisko wciąż wzrasta; za jeden ze sposobów na choćby częściowe zaradzenie temu problemowi uważa się rozwój tworzyw degradowalnych, których istotną cechą jest przyspieszony rozkład.
Zacznijmy od prostej zagadki. Wyprodukowanie tego przedmiotu trwa sekundę, czas jego użytkowania to zwykle kilkanaście minut, zaś rozkład trwa nawet pół tysiąca lat. Cóż to takiego? Poprawna odpowiedź brzmi: większość produktów tworzywowych przeznaczonych dla sektora opakowań konsumpcyjnych. Wśród nich znajdziemy popularne "reklamówki" - jednorazowe torby foliowe, które najczęściej po jednokrotnym użyciu trafiają na składowiska, skąd są wywiewane i w rezultacie (świadomie użyję tego słowa) "walają się" po osiedlach w wątpliwy sposób ozdabiając nasze otoczenie. Czas więc przyjrzeć się im bliżej.
Do napisania tego artykułu natchnęła mnie również osoba bliskiej koleżanki. Pamiętam jak przed laty, na jednej z licznych konferencji, moja droga Edyta prezentowała referat dotyczący degradacji, a ściślej oksybiodegradacji tworzyw, stosowanych do tego celu dodatków i skutków tego procesu. W swoim wystąpieniu poświęciła wiele uwagi kwestiom ekologicznym, wspominając zarazem, że jednym ze sposobów złagodzenia problemu narastających ilości odpadów jest rozwój tworzyw biodegradowalnych, wykorzystywanych przede wszystkim do wytwarzania opakowań jednorazowych. Tworzywa takie winny po użyciu podlegać przyspieszonemu rozkładowi pod wpływem warunków naturalnych, nie stanowiąc zagrożenia dla otoczenia.
Poliolefiny biodegradowalne czy kompostowalne
Zastosowanie produktów wykonanych z tworzyw sztucznych, zwłaszcza poliolefin, znacząco wzrosło; głównie dzięki ich trwałości, małej wadze, a przede wszystkim niskiej cenie. Nic w tym nowego, to zdaje się być już powszechnie wiadome. Jednak te wyjątkowe właściwości mechaniczne, barierowe i przetwórcze, które sprawiają, że tworzywa sztuczne są idealnym materiałem do wielu zastosowań, powodują zarazem szereg problemów związanych z ich utylizacją.
Różnorodne kierunki wykorzystania poliolefin wymuszają konieczność takiej ich modyfikacji, aby z jednej strony były one odporne przez długi czas na warunki panujące w środowisku, w którym są stosowane, a z drugiej - by ulegały w miarę szybkiemu rozkładowi po zużyciu. Jednym ze sposobów na złagodzenie problemu narastających odpadów jest rozwój tworzyw degradowalnych, używanych przede wszystkim do wytwarzania opakowań jednorazowych czy innych produktów, które po wyrzuceniu powinny podlegać przyspieszonemu rozkładowi pod wpływem warunków naturalnych, nie stanowiąc zagrożenia dla otoczenia.
Prace nad uzyskaniem kontrolowanego rozkładu polimeru syntetycznego w warunkach naturalnych rozpoczęły się już w latach 60. ubiegłego wieku. Podczas gdy lata 90. cechowały się popularyzacją utylizacji odpadów przez kompostowanie, w ostatnich latach zaczęto sobie zdawać sprawę, że technologia ta jest niewydolna ze względu na wysokie ceny surowców, koszty wytwarzania (źródło energii to głównie gaz ziemny i węgiel) oraz fakt, że nie każde opakowanie należy wykonać z materiału biodegradowalnego przeznaczonego do poddania go po zużyciu procesom recyklingu organicznego (tworzywa biodegradowalne). Zaletą polimerów kompostowalnych jest oczywiście naturalne pochodzenie, niestety same tworzywa muszą być utylizowane w kompostowniach. Podczas biodegradacji emitowany jest metan (w dolnych warstwach śmieci), który jest szkodliwy dla środowiska, same zaś odpady nie są przetwarzane na kompost. Proces fermentacji odpadów na bazie kwasu mlekowego (PLA) wymaga kompostu wysokiej jakości.
Jak zwiekszyć degradowalność łańcucha polimeru?
Jest wiele sposobów zwiększenia degradowalności łańcucha polimeru, który może ulegać hydrolizie, utlenianiu, termo-, foto- i biodegradacji. Dodatki soli oraz kompleksów metali przejściowych, ogólnie nazywane TDPA (total degradable plastic additives), skutecznie przyspieszają rozkład wyrobów poliolefinowych w zależności od ilości dodatku przyspieszającego dekompozycję, grubości wyrobu finalnego, warunków atmosferycznych, itp.
Zainteresowanie polimerami degradującymi w środowisku naturalnym rozpoczęło się przed 40 laty, kiedy to uświadomiono sobie, że najczęściej używane materiały opakowaniowe - tj. poliolefiny czy PET - są akumulowane w środowisku, ponieważ czas ich rozkładu (jak już wspomniałam) wynosi ponad 500 lat. Trendy ekologiczne wymusiły zapotrzebowanie na materiały polimerowe o ograniczonym „czasie życia” oraz opracowywanie nowych technologii z tego zakresu. Wszystkie poliolefiny mogą ulegać utleniającej degradacji w środowisku naturalnym, a jej szybkość zależy od następujących czynników: temperatury, UV (ekspozycji na światło słoneczne), naprężeń mechanicznych (wiatru, deszczu). Oczywiście wyszczególnionym czynnikom musi towarzyszyć tlen.
