Co płynie w żyłach współczesnego Homo sapiens? Już nie tylko krwinki czerwone, białe i żółte oraz składniki odżywcze dla organizmu. Naszymi żyłami i tętnicami płyną również mikrodrobinki plastiku, docierając wszędzie – do płuc, wątroby, serca. A nawet do mózgu, co odkryli właśnie naukowcy.
Kulisy pałacu
Foto: Newsweek
To ten sam plastik, który wcześniej wyrzuciliśmy do śmieci – reklamówki, opakowania po żywności, folie. Pod wpływem słońca i wody w oceanach – co roku trafia do nich 20 mln ton plastiku! – rozpada się na coraz mniejsze drobiny, które z parującą wodą zaczynają krążyć w atmosferze. Trafiają do gleby, do wody pitnej i do organizmów zwierząt, które jemy. Jak szacują specjaliści z brytyjskiej Environmental Investigations Agency, w 2050 r. w oceanach może być więcej masy plastiku niż masy żywych ryb!
Co zamiast
Jak to powstrzymać? Trzeba działać dwutorowo – po pierwsze, opracowując sposoby na pozbycie się ze środowiska zalegającego w nim plastiku, a po drugie, tworząc materiały, które skutecznie zastąpią plastik, ale nie będą tak szkodliwe dla nas i natury. Pomysł na takie materiały ma młoda polska naukowczyni – Justyna Jakubska z Politechniki Śląskiej w Gliwicach, która ostatnio na swoje badania otrzymała prestiżowe stypendium Fundacji L’Oréal-UNESCO For Women in Science.
W swoich badaniach poszukuje naturalnych, biodegradowalnych materiałów, które stanowiłyby alternatywę dla popularnych folii spożywczych. Te folie to symbol towarów jednorazowego użytku, czas ich wykorzystania liczy się w minutach – często od zawinięcia produktu w sklepie do przyniesienia go przez nas do domu. Ale ich rozkład w środowisku może trwać od kilkudziesięciu do nawet setek lat.
Justyna Jakubska odkryła, że zamiennik takich folii da się wyprodukować z trzech materiałów organicznych – skrobi, chitozanu i alginianu sodu. – Chitozan pochodzi z pancerzy owadów, a alginian sodu pozyskujemy z alg brunatnych, które pozyskiwane są bezpośrednio ze środowiska naturalnego. Chodzi o to, aby materiały, które wykorzystamy do pakowania żywności, po wyrzuceniu do kompostownika wróciły do tzw. gospodarki o obiegu zamkniętym – tłumaczy Justyna Jakubska.
Naukowcy z Politechniki Śląskiej już dopracowali swoje naturalne folie, ale wdrożenia przemysłowe to nigdy nie jest prosta sprawa. – Współpracujemy z Siecią Badawczą Łukasiewicz, co ułatwia ten proces, ale jest on dość długotrwały – tłumaczy badaczka, która wciąż ulepsza folie, aby były jak najbardziej wytrzymałe. Ważne są również ich wygląd i właściwości. – Staramy się, aby nasze folie nie tylko fizycznie chroniły żywność, ale też miały właściwości antybakteryjne, wydłużające czas przydatności do spożycia produktów – mówi chemiczka.
Gdy jej zespół dodał do roztworu antybakteryjny ekstrakt z kasztanowca, uzyskana folia miała kolor ciemnobrązowy i niezbyt nadawała się do pakowania żywności, która przecież powinna być widoczna spod opakowania. – Teraz używamy rozpuszczalników głęboko eutektycznych, które sprawiają, że folia jest bezbarwna. Myślę, że żywność zapakowana w taką folię będzie wyglądać lepiej – mówi Justyna Jakubska.
Nad opanowaniem „plastikowego kryzysu” pracują również inne zespoły badawcze w Polsce. Naukowcy z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego pod kierownictwem prof. Sandry Ilony Paszkiewicz próbują połączyć dwa różne polimery – jeden pochodzenia naturalnego, drugi sztucznego – i w ten sposób zmniejszyć negatywny wpływ plastiku na środowisko.
Mocarna trzcina cukrowa
Wiele zastępników plastiku jest już w użyciu. Jednym z najbardziej znanych jest bagassa, powstała z wytłoczyn z trzciny cukrowej. Najczęściej zastępuje ona opakowania styropianowe żywności, na przykład w popularnych dietach pudełkowych. Ich minusem jest mała trwałość – w praktyce wykorzystuje się je podobnie jak plastikowe opakowania jednorazowe.
Bioplastiki są jednak jednymi z najszybciej rozwijających się nurtów w technologiach materiałowych. Jednymi z najbardziej zaawansowanych tego typu materiałów są związki o nazwie PHA (polihydroksyalkaniany) – to naturalny polimer, podlegający całkowitej i szybkiej biodegradacji. Słomki wykonane z tego materiału rozkładają się w ziemi w zaledwie 90 dni, w wodzie pół roku, podczas gdy te plastikowe około 200 lat.
A co ważne dla konsumentów – słomki z PHA nie nasiąkają wodą podczas picia, jak używane obecnie słomki papierowe.
Jak donosi amerykański „Forbes”, PHA jest jednym z niewielu bioplastików, które rozkładają się całkowicie w wodzie morskiej. Ponieważ jego cząsteczki są cięższe od wody, to nie dryfują przez dziesiątki lat w jej toni, jak to robią plastiki, ale osiadają na dnie. Materiałem przyjaznym morzu okazał się też pochodzący z roślin octan celulozy (CDA), znany już biomateriał, który dotąd nie budził entuzjazmu ekologów, ponieważ trudno rozkładał się w wodzie. Badacze z amerykańskiej Woods Hole Oceanographic Institution odkryli jednak, że jeśli w procesie produkcji nada mu się formę spienioną, to rozkłada się on w wodzie 15 razy szybciej. – Ten materiał jednocześnie spełnia potrzeby konsumentów i ulega degradacji w oceanie szybciej niż jakikolwiek inny znany nam materiał plastikowy, nawet szybciej niż papier – zapewnia chemik Collin Ward, szef tego badania.
Generalny problem z materiałami nazywanymi biodegradowalnymi i kompostowalnymi jest taki, że wiele z nich rozkłada się w środowisku równie długo co ich plastikowe odpowiedniki, a często ich produkcja wymaga więcej energii i sztucznych dodatków niż produkcja plastiku. Wykazali to naukowcy z University of Plymouth, którzy testowali w różnym środowisku torby na zakupy oznaczone jako kompostowalne. Jedne z rzekomo kompostowalnych toreb rozpuściły się w wodzie morskiej po trzech miesiącach, ale po dwóch latach przebywania w ziemi wciąż były całe. Większość dzisiaj używanych materiałów oznaczonych jako kompostowalne wymaga i tak przetwarzania w zakładach utylizacji odpadów. Na przykład materiał PLA, pochodzący z kukurydzy, choć oznaczony jest jako biodegradowalny, wymaga skomplikowanego procesu kompostowania z udziałem specjalnych bakterii i silnego podgrzewania.
Według Aryn Baker, dziennikarki „Time” współpracującej z Pulitzer Center’s Ocean Reporting Network, w USA powstaje już tyle „kompostowalnych” kubków, słomek czy toreb, że zakłady nie nadążają z ich przerabianiem. A jeśli te materiały zostaną wyrzucone na zwykły, przydomowy kompost, zanieczyszczą środowisko na długo, jak plastik pochodzący z paliw kopalnych.
Tu z pomocą ruszają inni naukowcy, szukający naturalnych sposobów na pozbycie się ze środowiska plastiku, zwłaszcza tego, który rozpadł się już na niewidzialne mikrocząstki. – Mogą nam w tym pomóc, w dodatku całkowicie ekologicznie i za darmo, niektóre gatunki bakterii – piszą w naukowym periodyku „Nature Communications” naukowcy z University of Cambridge. W jeziorach Skandynawii odkryli oni bakterie, które pożywiają się węglem z drobin plastiku, konkretnie polipropylenu (to z niego produkuje się m.in. plastikowe reklamówki). Okazało się, że dodanie do wód powierzchniowych plastikowego odcieku (woda, w której wcześniej namoczono plastik, powodując uwalnianie się z niego drobinek materii) spowodowało ponaddwukrotnie większy wzrost biomasy bakterii. Co więcej, bakterie pozyskiwały odżywczy węgiel z plastiku bardziej efektywnie niż z naturalnej materii organicznej unoszącej się w wodzie. Szczególnymi amatorkami tego przysmaku okazały się bakterie Hymenobacter i Deinococcus. – Wygląda na to, że zanieczyszczenie plastikiem pobudza apetyt tych bakterii. One najpierw wykorzystują plastik jako pożywienie, a następnie są w stanie rozłożyć trudniejszy pokarm – naturalną materię organiczną w jeziorze – mówi dr Andrew Tanentzap, szef tego badania. Być może te bakterie staną się w przyszłości naszymi sprzymierzeńcami w oczyszczaniu słodkiej wody z plastiku.
Bakterie mogą też pomóc rozładować hałdy zawierających nylon śmieci tekstylnych, które są jednym z największych źródeł mikroplastiku.
Produkcja nylonu wynosi około 10 mln ton rocznie, praktycznie nie stosuje się jego recyklingu ani nie spala się go, bo powstają wówczas trujące cyjanki – stąd składowanie ubrań na hałdach.
Prof. Nick Wierckx z Jülich Research Centre w Niemczech w rozmowie z „New Scientist” przekonuje, że wyhodował zmodyfikowane genetycznie bakterie Pseudomonas putida, które zjadają wstępnie przetworzony nylon, zmieniając go na obojętne biologicznie substancje. Proces ten jest na razie mało efektywny, ale naukowcy uważają, że uda im się go usprawnić w najbliższym czasie. Póki co pozostaje nam więc ograniczać używanie plastiku i sprzątać własnymi rękami plastikowe śmieci, na przykład podczas jednej z licznych na wiosnę akcji porządkowania lasów i brzegów rzek.
