Kāds ir risinājums atkritumos slīkstošajai planētai? 27
Olafs Zvejnieks, “Latvijas Avīze”, AS “Latvijas Mediji”
Rīgas Tehniskās universitātes Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultātē top risinājums, kas potenciāli spēj risināt vienu no lielākajām mūsu planētas vides problēmām – vides piesārņojumu ar plastmasas atkritumiem.
Lai gan plastmasa kā tāda izgudrota jau XX gadsimta sākumā, īsti plašu pielietojumu tā guva tikai pēc Otrā pasaules kara. Un tas, kas notika, bija īsts sprādziens.
1950. gadā pasaulē saražoja 1,5 miljonus tonnu plastmasas produkcijas gadā, toties 2018. gadā tie jau bija 359 miljoni tonnu – tātad nepilnu septiņdesmit gadu laikā plastmasas izmantošana pieauga apmēram 240 reizes.
Saražotās plastmasas apjoms šobrīd ir apmēram līdzvērtīgs divām trešdaļām visu uz zemes dzīvojošo cilvēku svaram!
Taču, augot plastmasas izmantošanai, kļuva redzama arī tās ēnas puse – liela daļa plastmasas pēc vienreizējas izmantošanas nonāk atkritumos – tā, piemēram, notiek ar 95% plastmasas, kas tiek izmantota iepakojumam, un iepakojums veido apmēram 40% no visas plastmasas produkcijas pasaulē.
Tikai Eiropā vien katru gadu tiek radīti apmēram 25,8 miljoni tonnu plastmasas atkritumu un tikai nepilni 30% no tiem tiek pārstrādāti – un šeit ir runa par reģionu, kurā plastmasas atkritumu savākšana, šķirošana un pārstrāde ir sasniegusi vienu no augstākajiem līmeņiem pasaulē.
Katru gadu 150 līdz 500 tūkstoši tonnu plastmasas atkritumu no Eiropas ar upju palīdzību nonāk pasaules okeānā, un tas, kas notiek attīstības valstīs, ir vēl daudz sliktāk – tiek uzskatīts, ka okeānā šobrīd atrodas 5,25 triljoni plastmasas atkritumu vienību.
No šī apjoma 269 tūkstoši tonnu peld ūdens virspusē, bet pārējā ir sadalījusies sīkās daļiņās un mikrošķiedrās un to apjoms ir apmēram četri miljardi vienību katrā okeāna kvadrātkilometrā.
Ar jūras produktiem un ūdeni šī mikroplastmasa nonāk atpakaļ cilvēku uzturā un organismā – tās efekti pagaidām vēl ir slikti izpētīti, taču diez vai veselību veicinoši.
Īsi un skaidri sakot – planēta Zeme šobrīd burtiski slāpst plastmasas atkritumos un, neskatoties uz visiem mēģinājumiem to ierobežot, tiek uzskatīts, ka līdz gadsimta vidum plastmasas atkritumu daudzums vidē vēl vismaz dubultosies!
Viena no problēmas šķautnēm ir arī tas, ka plastmasas savākšana, šķirošana un pārstrāde kā globāls risinājums vismaz pagaidām ir ilūzija – pat reģionos, kuros šī sistēma ir relatīvi labi izveidota, kā Eiropas Savienībā, reāli tiek pārstrādāta mazāk nekā trešdaļa plastmasas, pārējais savāktais apjoms tiek vai nu sadedzināts, vai aprakts zemē.
Lai gan izvirzīts mērķis pārstrādātās plastmasas apjomu līdz 2030. gadam ES palielināt līdz 55%, tomēr tas vēl jāpanāk un arī tad globālā mērogā problēma nebūt nebūs atrisināta.
Nelaime arī tā, ka visi galvenie plastmasas veidi vidē sadalās ļoti lēni – atkarībā no apstākļiem, kādos tie atrodas, runa ir par 200 līdz 400 gadiem – tie ir skaitļi, kas salīdzināmi ar atomelektrostaciju radīto kodolatkritumu sadalīšanās laiku, tikai pēdējos mēs glabājam un uzraugām, bet pirmie brīvi izplatās vidē.
Risinājums – bioplastmasa
Visu šo faktu apzināšanās novedusi pie tā, ka pasaule pamazām ķērusies pie ierobežojumiem. Šī gada 3. jūlijā, nedaudz vairāk kā pirms mēneša, ES tika aizliegts izmantot vienreizējas izmantošanas plastmasas izstrādājumus, tostarp plastmasas šķīvīšus, galda piederumus, kokteiļu salmiņus, balonu stiprināmās nūjiņas, vates kociņus utt. Pagaidām šos izstrādājumus galvenokārt aizstājuši no koka un papīra veidotie, taču diez vai tas varētu būt ilgtermiņa risinājums – gan dārdzības, gan arī ierobežoto koksnes resursu dēļ. Tādēļ aizliegums aktualizējis problēmu, kas līdz šim ir bijusi vairāk teorētiska – kā izveidot tādu plastmasu, kas pati spētu sadalīties vidē relatīvi ātri un neradīt kaitīgu piesārņojumu.
Viens no šādiem risinājumiem šobrīd top RTU Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultātē. Runa ir par fakultātes doktorantūras studentes Madaras Žiganovas projektu veidot mikrobioloģiskas izcelsmes materiālu, no kā var izgatavot plastmasas iepakojumu, kas pilnībā sadalās vidē, nenodarot tai kaitējumu. “Manas materiālzinātnes studijas jau no paša sākuma bijušas saistītas ar biobāzētiem materiāliem – proti, tādiem, kurus iegūst daļēji no sintētiskiem materiāliem, tiem pievienojot dabas materiālus – piemēram, graudu sēnalas vai koku miltus. Tomēr, laikam ejot, arvien vairāk kļuva skaidrs, ka dabas resursu taupīšana kļūst arvien aktuālāka, tādēļ priekšplānā izvirzījās mikrobioloģiski iegūti materiāli – tādi, kuru ieguvē netiek izmantoti dabas resursi. Runa ir par mikrobioloģiski iegūtiem materiāliem – baktērijas audzē reaktoros, kur tās tiek barotas ar cukuriem. No enerģijas rezervēm, kas uzkrājas baktērijās, veidojas polihidroksialkonātu grupas poliesteri. Pārstrādājot šo materiālu, var iegūt plastmasu, kas bioloģiski sadalās, to jau rūpnieciski ražo, taču tai piemīt būtisks trūkums – tā ir trausla. Es pētu iespējas padarīt šo materiālu elastīgāku un lokanāku – tas tiek panākts, pievienojot izejmateriālam videi draudzīgu plastifikatoru – trietilcitrātu. Šobrīd pētām iegūtos rezultātus, iespējams, ka tiks izvēlētas vēl citas dabiskas piedevas. Mūsu darbs ir salīdzināms ar attīstību pa spirāli – savienojam vairākas vielas, testējam rezultātus, tad mēģinām tos vēl uzlabot atkarībā no plānotā materiāla izmantošanas veida – piemēram, plānajiem iepirkumu maisiņiem un šampūna pudelēm vajadzīgs materiāls ar atšķirīgām īpašībām. Šobrīd iegūtais materiāls ir lokans, bet nav ne cilvēkiem, ne dabai kaitīgs,” M. Žiganova demonstrē sava darba rezultātu – plēvei līdzīgu materiālu, kas ir lokans un daļēji caurspīdīgs. To var locīt vai citādi apstrādāt, lai izmantotu iepakojuma izgatavošanai.
Savukārt materiāla pilnīgās sadalīšanās pamatā ir tas, ka minētie polihidroksialkonātu grupas poliesteri ir hidrofīli, tātad – tie saista ūdeni. Noteiktos apstākļos mikroorganismu iedarbības ietekmē mitruma klātbūtnē materiāls palēnām zaudē savu masu, līdz pilnīgi sadalās, pārvēršoties par ūdeni un ogļskābo gāzi. Šobrīd RTU laboratorijā tiek veikti testi, lai noskaidrotu, cik ilgs laiks ir nepieciešams tā pilnīgai degradācijai, taču iespējamība, ka, piemēram, pārplīsusi piena paka varētu izšķīdināt iepirkumu somu, ir niecīga – dati liecina, ka materiāls mitrā gaisā sadalās niecīgi, bet pilnībā sadalās dažu mēnešu līdz gada laikā atkarībā no tā biezuma un dažādiem vides faktoriem.
Domā par komercializāciju
Līdztekus tehnoloģiskajiem aspektiem vienas no bažām, kas saistītas ar bioloģiski degradējamiem materiāliem, kas varētu aizstāt no naftas produktiem iegūto sintētisko plastmasu, ir to cena. Izrādās, ka problēma nav tik liela – Madara skaidro, ka, piemēram, sintētiskās plastmasas 250 kokteiļu salmiņu paciņas vairumtirdzniecības cena ir starp trim un četriem eiro, bet no viņas veidotās bioloģiskās plastmasas šāda pati kokteiļu salmiņu paka varētu maksāt sešus līdz septiņus eiro – tātad aptuveni divas reizes dārgāk. “Ja vēl ņem vērā, ka sintētiskās plastmasas izstrādājumu izmantošana turpmāk būs saistīta ar būtiski augstāku vides nodokļu maksāšanu, tad cenu starpība krietni izlīdzinās, taču viens no pētījumu virzieniem ir arī pašizmaksas samazināšana,” saka M. Žiganova.
Viņa neslēpj, ka materiāls var būt komerciāli izmantojams, taču nenoliedz, ka vēl noris pētījumi dažādu parametru uzlabošanā – gan elastības, gan kušanas temperatūras jomā (šobrīd – 140 līdz 179 oC). Viņa nenoliedz, ka ir plāns komercializēt šo produktu – ir noslēgts sadarbības līgums ar Latvijas uzņēmumu SIA “MILZU” par šādu polimēru attīstību un komercializāciju dažādiem lietojumiem. “Tie būs mikrobioloģiski sintezēti plastmasas izstrādājumi, kas varētu būt pilnībā saražoti Latvijā – sākot no mikrobioloģiskā izejmateriāla un beidzot ar gatavo produktu,” lepojas Madara Žiganova.
