Biotworzywa jako przyszłość w walce z plastikiem
W dobie narastających problemów środowiskowych, biotworzywa stają się coraz bardziej obiecującą alternatywą dla tradycyjnych tworzyw sztucznych, które są szeroko stosowane w różnych dziedzinach życia. Polskim instytucjom badawczym, takim jak Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej, udało się rozpocząć prace nad nowoczesnymi technologiami, które mają na celu wprowadzenie biodegradowalnych materiałów do użytku powszechnego. Te nowoczesne rozwiązania mogą przyczynić się do zmniejszenia skali zanieczyszczenia środowiska plastikiem, choć na chwilę obecną ich produkcja wiąże się z wysokimi kosztami.
Historicznie rzecz biorąc, pierwsze tworzywa sztuczne zaczęły być produkowane masowo około lat 50. XX wieku. W tamtym czasie roczna produkcja wynosiła około 2 milionów ton, jednak z biegiem lat i rozwojem technologii, a także ze względu na zwiększony popyt, produkcja ta wzrosła do przeszło 400 milionów ton w 2024 roku. Postępujący wzrost gospodarczy, rosnący handel oraz zmiany w stylu życia konsumentów wpłynęły na znaczną ekspansję rynku tworzyw sztucznych.
Warto zauważyć, że wśród materiałów syntetycznych, które dominują na rynku, wiele z nich jest praktycznie nieodnawialnych i rozkłada się przez wiele lat. Na przykład butelki wykonane z PET mogą pozostawać na Ziemi przez okres od 400 do 1000 lat, co stanowi ogromne wyzwanie dla środowiska. Eksperci wskazują, że fragmenty tych tworzyw, czyli mikroplastik, można znaleźć niemal wszędzie – od powietrza, przez wodę, po glebę. Badania przeprowadzone przez Międzynarodową Unię Ochrony Przyrody wskazują, że najwięcej mikroplastiku pochodzi z tekstyliów syntetycznych oraz materiałów używanych w przemyśle motoryzacyjnym.
Jednakże, tworzywa sztuczne są wciąż stosowane masowo, ze względu na swoje unikalne właściwości. Charakteryzują się one trwałością, odpornością na niekorzystne warunki atmosferyczne, a także plastycznością, co czyni je bardzo pożądanymi w produkcji. W związku z tym potrzebujemy skutecznych alternatyw, które będą w stanie sprostać wymaganiom dzisiejszego rynku.
Potencjał biotworzyw w zrównoważonym rozwoju
Biotworzywa wydają się być odpowiedzią na problem zanieczyszczenia plastikowego. Dzięki swojej zdolności do biodegradacji, mogą one przyczynić się do rozwiązania kwestii nadmiernej ilości odpadów. Biodegradowalność to proces, w którym materiały rozkładają się na naturalne składniki, takie jak dwutlenek węgla, woda i biomasa, przy udziale mikroorganizmów. W szczególnych warunkach, takich jak kompostowanie, materiały te nie tylko ulegają rozkładowi, ale również wzbogacają glebę w ważne składniki odżywcze.
Jak wskazuje Brian Kaczmarczyk z Łukasiewicza – Instytutu Chemii Przemysłowej, materiały biodegradowalne mogą w coraz większym stopniu zastępować tradycyjne polimery pochodzące z paliw kopalnych. Prace jego zespołu są na tyle obiecujące, że udało się opracować materiały o właściwościach zbliżonych do polipropylenu czy polietylenu, które jednocześnie są biodegradowalne. Na przykład, alkohol poliwinylowy i chitozan to nowoczesne materiały, które mogą być stosowane w opakowaniach spożywczych i innych zastosowaniach, co świadczy o ich dużym potencjale aplikacyjnym.
Alkohol poliwinylowy, pozyskiwany podobnie jak polietylen z surowców kopalnych, charakteryzuje się właściwościami, które mogą go uczynić doskonałym zamiennikiem konwencjonalnych tworzyw. Przezroczystość, elastyczność oraz rozpuszczalność w wodzie czynią go idealnym do różnych zastosowań, a jego zdolność do biodegradacji stanowi dodatkowy atut w kontekście ochrony środowiska. Z kolei chitozan, naturalny polimer wyodrębniany z chityny, która znajduje się w pancerzach skorupiaków oraz ścianach komórkowych grzybów, zdobywa uznanie dzięki swoim właściwościom przeciwbakteryjnym, co sprawia, że jest doskonałym materiałem do produkcji aktywnych opakowań żywności.
Plastyfikatory, zwłaszcza nowoczesne ciecze głęboko eutektyczne, odgrywają kluczową rolę w procesie produkcji elastycznych materiałów na bazie biopolimerów. Zastosowanie ich w połączeniu z odpowiednimi polimerami pozwala na osiągnięcie właściwości, które są niezbędne w kontekście opakowań do żywności. Takie rozwiązania nie tylko poprawiają jakość materiałów, ale także znacząco zwiększają ich przydatność w codziennym życiu.
Koszty i wyzwania rozwoju biotworzyw
Mimo że biotworzywa mają wiele zalet, ich wdrożenie wiąże się z pewnymi wyzwaniami. Obecnie materiały te są częściej droższe w produkcji niż tradycyjne tworzywa sztuczne, co ogranicza ich zastosowanie na szeroką skalę. To wysokie koszty produkcji wynikają z konieczności wykorzystania odpowiednich plastyfikatorów oraz spełnienia bardzo restrykcyjnych norm, które pozwalają na uznanie ich za biodegradowalne. Brian Kaczmarczyk podkreśla, że mimo postępów w dziedzinie biopolimerów, ceny wciąż mogą być barierą dla niektórych producentów, co wpływa na decyzje dotyczące wyboru materiałów w procesie produkcji.
Oprócz kosztów związanych z produkcją samych materiałów, kluczowe będzie również zapewnienie odpowiedniej infrastruktury do ich przetwarzania. Obecnie wiele z materiałów, które są nazywane biodegradowalnymi, nie spełnia wymogów kompostowalności, przez co konsumenci mogą mieć trudności z ich klasyfikacją. Dlatego zwiększenie świadomości i edukacja społeczeństwa w zakresie różnic między tworzywami pochodzącymi z paliw kopalnych a tymi biodegradowalnymi ma ogromne znaczenie.
Zrównoważony rozwój a infrastruktura
Zrównoważony rozwój w kontekście biotworzyw wymaga budowy efektywnej infrastruktury, która umożliwi zarówno ich produkcję, jak i późniejsze przetwarzanie. Niezbędna jest zmiana w sposobie myślenia o odpadach oraz ich zarządzaniu. Kluczową kwestią jest nie tylko zapewnienie odpowiednich rozwiązań do zbierania i przetwarzania biodegradowalnych odpadów, ale również zbudowanie systemu, który pozwoli na ich właściwy recykling.
Jak zaznacza Brian Kaczmarczyk, materiały biodegradowalne raczej nie zastąpią wszystkich tradycyjnych tworzyw sztucznych, jednak ich wprowadzenie na szeroką skalę może przyczynić się do zmiany w zakresie ograniczenia zanieczyszczenia środowiska. Konieczne jest równoległe rozwijanie infrastruktury, która umożliwi zamykanie kręgów w obiegu materiałów i efektywny recykling tworzyw, które nie ulegają biodegradacji.
Podsumowując, biotworzywa i materiały biodegradowalne mają przed sobą świetlaną przyszłość, jednak ich pełen potencjał może zostać zrealizowany jedynie w odpowiednich warunkach, które będą wspierały zrównoważony rozwój i chroniły naszą planetę przed skutkami nadmiernego wykorzystania tworzyw sztucznych. Aby przekształcić te obiecujące technologie w realną alternatywę dla plastiku, konieczna jest współpraca osób i instytucji na różnych poziomach – od producentów, przez badaczy, aż po konsumentów.
Źródło: Agencja Informacyjna NEWSERIA
