Φιλικές προς το Περιβάλλον Εναλλακτικές στα Πλαστικά: Κλειδί για τις Προσπάθειες Βιωσιμότητας – Είναι τα Βιοδιασπώμενα Πλαστικά Λύση;

Η παρουσία και η συσσώρευση μικροπλαστικών στο οικοσύστημά μας είναι καλά τεκμηριωμένες, και πρόσφατα στοιχεία υποδεικνύουν ότι έχουν επιβλαβείς επιδράσεις σε διάφορες βιολογικές διαδικασίες. Καθώς συνεχίζουμε να ανακαλύπτουμε μικροπλαστικά στους πνεύμονες, τις αρτηρίες και ακόμη και στις πλακούντες, εξακολουθούμε να μαθαίνουμε για την επίπτωσή τους στο περιβάλλον και στην ανθρώπινη υγεία. 

Η καθολική χρήση πλαστικού από τους ανθρώπους οδήγησε στα μικροπλαστικά, τα οποία τείνουν να παραμένουν στο περιβάλλον. Τα μικροπλαστικά είναι μικροσκοπικά θραύσματα, γενικά με μέγεθος μεταξύ 5 χιλιοστών (mm) και 500 μικρομέτρων (µm), που αποκολλώνται από καθημερινά πλαστικά προϊόντα. 

Αυτά τα σωματίδια προέρχονται από μπουκάλια, σακούλες, συσκευασίες και άλλες πηγές πλαστικού, καθώς και από φθορά ελαστικών, συνθετικά υφάσματα και μικροσφαιρίδια από προϊόντα προσωπικής φροντίδας. Τα μικροπλαστικά συνήθως σχηματίζονται μέσω διαφόρων φυσικών και χημικών διεργασιών, όπως τριβή, αποσύνθεση από UV, διαδικασίες παραγωγής και θραύση που προκαλείται από φυσικούς ή χημικούς παράγοντες.

Η συσσώρευση μικροπλαστικών στο φυσικό περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένων των ωκεανών, των κατακρημνίσεων και του εδάφους, οφείλεται στη χημική φύση των πετρελαιοβασισμένων πολυμερών πλαστικού. Αυτά τα πολυμερή είναι μεγάλα μόρια που αποτελούνται από πολλά μικρότερα που ονομάζονται μονομερή. Αυτά τα ευρέως χρησιμοποιούμενα πλαστικά είναι συνήθως ακατόρθωτα για βιολογική επεξεργασία. 

Καθώς είναι σχεδόν ακατάσβεστα, απαιτώντας δεκαετίες έως αιώνες για να αποσυντεθούν, υπάρχει αυξανόμενη ανάγκη για εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά πετρελαιοβασισμένα πλαστικά και τα μικροπλαστικά. Μια απάντηση σε αυτή τη λύση είναι η ανάπτυξη πλαστικών που δεν παράγουν επίμονα μικροπλαστικά ως μέρος του φυσιολογικού κύκλου ζωής τους. 

Ακόμη και αν το πλαστικό συλλέγεται και ανακυκλώνεται σωστά, εξακολουθεί να παράγει μικροπλαστικά ως μέρος της φυσιολογικής φθοράς από καθημερινή χρήση ή ως συνέπεια των διαδικασιών ανακύκλωσης ή πλύσης. Έτσι, για να το αποτρέψουμε, πρέπει να αναπτύξουμε νέα υλικά πλαστικού που είναι πλήρως βιοδιασπώμενα, δηλαδή αποσυντίθενται γρήγορα από τη δράση ζωντανών οργανισμών στο περιβάλλον.

Έτσι, για να βοηθήσουμε σε αυτό, μια νέα μελέτη από την Algenesis Corporation και επιστήμονες και καθηγητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας Σαν Ντιέγκο δημιούργησε ένα φυτικό πολυμερές που βιοδιασπάται σε επίπεδο μικροπλαστικού μέσα σε επτά μήνες.

Η βιοδιάσπαση είναι η διαδικασία με την οποία τα πολυμερή διασπώνται σε απλούστερα μόρια από μικροοργανισμούς. Αυτά τα μόρια μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν ως πηγή άνθρακα για την παραγωγή βιομάζας. Ωστόσο, για να συμβεί αυτό, το πολυμερές πρέπει να διαθέτει χημικούς δεσμούς, κυρίως στη βασική του δομή.

Αυτό συμβαίνει επειδή γίνονται φυσικά προσβάσιμα στα ένζυμα που αναγνωρίζουν φυσικά αυτούς τους δεσμούς ως υπόστρα. Τα υποκείμενα μονομερή μόρια που απελευθερώνονται μέσω αυτής της ενζυμικής αποκοπής μπορούν στη συνέχεια να καταναλωθούν από μικροοργανισμούς.

Στο φυσικό μας περιβάλλον, αυτή η διαδικασία εκτελείται συνήθως από μια ομάδα μικροοργανισμών όπως βακτήρια και μύκητες. Αυτοί οι μικροοργανισμοί εκκρίνουν υδρολυτικά ένζυμα, τα οποία διασπούν το πολυμερές για να απελευθερώσουν διαφορετικούς ολιγμόριους και μονομερείς που χρησιμοποιούνται από τους μικροοργανισμούς ως πηγή θρεπτικού άνθρακα.

Στη συνέχεια συμβαίνει η καταβολή των μονομερών και ολιγμορίων που προέρχονται από το πολυμερές, η οποία περιλαμβάνει τη διάσπαση σύνθετων μορίων. Αυτή η διαδικασία οδηγεί στην παραγωγή βιομάζας του οργανισμού και CO2 μέσω της αναπνοής.  

Το θέμα είναι ότι, ενώ τα βιοβάσιμα υλικά μπορούν να προέρχονται από φυσικές ανανεώσιμες πηγές, η περιορισμένη βιοδιασπώμενη ικανότητά τους τα κάνει να παραμένουν στο περιβάλλον. Επίσης, αυτή η επιμονή μπορεί να οφείλεται σε χημική επεξεργασία που τα καθιστά ακατόρθωτα για βιολογική διάσπαση.

Τα βιοδιασπώμενα υλικά μπορούν πράγματι να παραχθούν από πετρέλαιο και άλλους ορυκτούς πόρους, καθώς η βιοδιασπώμενη ικανότητα εξαρτάται από τις ιδιότητες του υλικού και όχι από την πηγή του.

Επίτευξη του Αδύνατου

Η μελέτη, η οποία έλαβε χρηματοδότηση από το Υπουργείο Ενέργειας (DOE), στοχεύει στην εύρεση βιοδιασπώμενων εναλλακτικών για υλικά που ήδη υπάρχουν. Ωστόσο, η εύρεση υλικών που δεν συσσωρεύονται στο περιβάλλον είναι «δεν είναι εύκολο», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Michael Burkart, ο οποίος είναι επίσης συνιδρυτής της Algenesis. 

Η πατενταρισμένη τεχνολογία Soleic™ της εταιρείας υλικών είναι το πρώτο στον κόσμο ανανεώσιμο, πλήρως βιοδιασπώμενο και υψηλής απόδοσης πλαστικό υλικό κατασκευασμένο από φυτά. Η Algenesis χρησιμοποιεί αυτήν την τεχνολογία υλικού για την παραγωγή παπουτσιών, σανίδων σέρφινγκ και υποδημάτων. Σύμφωνα με τον Burkart, καθηγητή Χημείας και Βιοχημείας στο UC San Diego:

«Μόλις αρχίζουμε να κατανοούμε τις συνέπειες των μικροπλαστικών. Έχουμε μόνο χάραξει την επιφάνεια των περιβαλλοντικών και υγειονομικών επιπτώσεων.» 

Μιλώντας για τη δουλειά τους, ο συν-συγγραφέας και συνιδρυτής της Algenesis Robert Pomeroy, ο οποίος, όπως και ο Burkart, κατέχει μετοχικό κεφάλαιο στην εταιρεία και υπηρετεί ως καθηγητής χημείας και βιοχημείας, σημείωσε ότι δημιούργησαν για πρώτη φορά πολυμερή βάσει αλγών πριν από περισσότερο από μισό δεκαετίου. Κατανόησαν ότι αυτό το πολυμερές θα είναι πλήρως βιοδιασπώμενο, ικανό να «εξαφανίζεται στο κομπόστ».

Για πρώτη φορά, όμως, η ομάδα έλαβε την ευκαιρία να το μετρήσει σε επίπεδο μικροσωματιδίου. Για αυτό, άλεσαν το υλικό σε λεπτά μικροσωματίδια, και για να επιβεβαιώσουν ότι διασπώνταν από μικροοργανισμούς, η ομάδα χρησιμοποίησε τρία διαφορετικά εργαλεία μέτρησης.

Το πρώτο εργαλείο ήταν το αναπνευστικό μετρητή, που χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) που απελευθερώνεται όταν το υλικό διασπάται από μικροοργανισμούς. Συγκρίνοντας τη διάσπαση της κυτταρίνης με το βιομηχανικό πρότυπο της εκατό τοις εκατό βιοδιασπώμενης ικανότητας, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το φυτικό πολυμερές ταιριάζει με την κυτταρίνη σχεδόν στο 100%.

Το δεύτερο εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε ήταν η υδρόπλευση, μια μέθοδος που εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι τα πλαστικά είναι αδιάλυτα και λιγότερο πυκνά στο νερό, καθιστώντας τα εύκολο να αφαιρεθούν από την επιφάνεια. Δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε διαστήματα 90 και 200 ημερών έδειξαν ότι σχεδόν όλα τα πετρελαιοβασισμένα μικροπλαστικά ανακτήθηκαν. Αντίθετα, για τα αλγοειδή μικροπλαστικά, μόνο το 32% ανακτήθηκε μετά από εννέα ημέρες και μόλις το 3% μετά από 200 ημέρες, δείχνοντας ότι είναι εξαιρετικά βιοδιασπώμενα.

Στην χημική ανάλυση μέσω αεριοχρωματογραφίας/μαζικής φασματομετρίας (GCMS), ανιχνεύτηκε η παρουσία μονομερών, υποδεικνύοντας ότι το πολυμερές διασπάται στα αρχικά φυτικά υλικά του. 

«Αυτό το υλικό είναι το πρώτο πλαστικό που αποδείχθηκε ότι δεν δημιουργεί μικροπλαστικά κατά τη χρήση του.» 

– Συν-συγγραφέας Stephen Mayfield, συνιδρυτής της Algenesis

Πρόσθεσε επίσης:

«Αυτό είναι περισσότερο από μια βιώσιμη λύση για τον κύκλο ζωής του προϊόντος και τις γεμάτες χωματερές μας. Αυτό είναι στην πραγματικότητα πλαστικό που δεν θα μας κάνει άρρωστους.» 

Παρόλο που έχουν σημειωθεί σημαντικές προόδους, αυτό είναι μόνο η αρχή. Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει την προσαρμογή του νέου υλικού για χρήση με τον υπάρχοντα εξοπλισμό παραγωγής που είναι σχεδιασμένος για παραδοσιακά πλαστικά. Για το σκοπό αυτό, η Algenesis έχει εξασφαλίσει συνεργασίες με αρκετές εταιρείες για την κατασκευή προϊόντων με φυτικά πολυμερή. Αυτές οι συνεργασίες περιλαμβάνουν τη χρήση αλγοειδών πολυμερών από την Trelleborg σε επικαλυμμένα υφάσματα και την παραγωγή θήκων κινητών τηλεφώνων με τη RhinoShield.

Σύμφωνα με τον Burkart:

«Όταν ξεκινήσαμε αυτή τη δουλειά, μας είπαν ότι ήταν αδύνατο. Τώρα, βλέπουμε μια διαφορετική πραγματικότητα. Υπάρχει πολύ δουλειά που πρέπει να γίνει, αλλά θέλουμε να δώσουμε ελπίδα στους ανθρώπους. Είναι δυνατόν.» 

Τα Βιοδιασπώμενα Πλαστικά είναι το Μέλλον;

Όπως βλέπουμε, ο κλάδος των πλαστικών υφίσταται μια μεταμόρφωση. Αυτό είναι σημαντικό επειδή τα πλαστικά αποτελούν περίπου το 14% των αποβλήτων μας, και η πλειονότητά τους καταλήγει στη θάλασσα. Στατιστικά, αυτή τη στιγμή παράγουμε πάνω από 350 εκατομμύρια μετρικές τόνους πλαστικών αποβλήτων ετησίως· που προβλέπεται ότι θα φτάσει το ένα δισεκατομμύριο μετρικές τόνους μέχρι το 2060 εάν δεν γίνουν αλλαγές στις τρέχουσες πολιτικές.

Αναλύοντας τον κύκλο ζωής των περισσότερων πλαστικών υλικών αποκαλύπτεται ότι το 79% του παραγόμενου πλαστικού καταλήγει σε χώρους υγειονομικών αποβλήτων ή στο περιβάλλον, ενώ μόνο το 12% καίγεται και το 9% ανακυκλώνεται. Παρά την αξιοσημείωτη αύξηση της ανακύκλωσης τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες, η ανακύκλωση μη-υφασμάτων πλαστικού παραμένει στο 18%, με σχεδόν μηδενική ανακύκλωση υφασματικών ινών. Αυτή η στασιμότητα οφείλεται κυρίως στους περιορισμούς της κυρίαρχης μορφής ανακύκλωσης, η οποία επικεντρώνεται στη μετατροπή των αποβλήτων πλαστικών σε νέες μορφές μέσω θερμότητας & μηχανικής δύναμης, όπου η ποιότητα εισόδου είναι σημαντική. 

Σε αυτό το πλαίσιο, όλο και περισσότερες εταιρείες παγκοσμίως λαμβάνουν μέτρα για τη μείωση της χρήσης συμβατικού πλαστικού και την αντικατάστασή του με πιο βιώσιμες και περιβαλλοντικά υπεύθυνες εναλλακτικές.

Τα βιοδιασπώμενα πλαστικά περιλαμβάνουν βιοπλαστικά των οποίων τα συστατικά προέρχονται από ανανεώσιμες πρώτες ύλες και πλαστικά με βιοδιασπώμενα πρόσθετα για τη βελτίωση της βιοδιάσπασής τους.

Τα βιοπλαστικά συνήθως κατασκευάζονται από βιοβασισμένα πολυμερή και μπορούν να συμβάλουν σε πιο βιώσιμους εμπορικούς κύκλους ζωής των πλαστικών. Εδώ, τα πολυμερή παράγονται από ανανεώσιμες ή ανακυκλωμένες πρώτες ύλες. Τα βιοβασισμένα πλαστικά τείνουν να έχουν μικρότερο αποτύπωμα άνθρακα σε σύγκριση με τα πλαστικά που προέρχονται από ορυκτά. Επίσης, παρουσιάζουν ευνοϊκές ιδιότητες υλικού και μπορούν να είναι συμβατά με τις υπάρχουσες ροές ανακύκλωσης.

Όλα αυτά, μαζί με την αυξανόμενη ευαισθητοποίηση, την έρευνα και τις επενδύσεις στη βιομηχανία των πλαστικών, οδήγησαν στην αυξανόμενη παρουσία των βιοδιασπώμενων πλαστικών στην καθημερινή μας ζωή.

Παρόλο που είμαστε μακριά από την ουσιαστική απομάκρυνση του συμβατικού πλαστικού από τη ζωή μας, γίνονται πολλά ενθαρρυντικά βήματα. Αυτό περιλαμβάνει την εύρεση βιοδιασπώμενων υλικών για την κατασκευή προϊόντων. Φυσικά, είναι δύσκολο να αντικατασταθεί το πλαστικό σε πολλές εφαρμογές, αλλά στο εγγύς μέλλον, πολλά προϊόντα θα κατασκευάζονται με πιο φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο.

Τα φιλικά προς το περιβάλλον προϊόντα έχουν κερδίσει τη μεγαλύτερη δημοτικότητα στον τομέα της συσκευασίας τροφίμων, που αντιπροσωπεύει περίπου το 39% των συνολικών παραγόμενων πλαστικών. Αυτό αναδεικνύει σαφώς το μεγάλο δυναμικό των βιοδιασπώμενων πλαστικών στη βιομηχανία. Για παράδειγμα, ανάλογα με το προϊόν, τα πλαστικά μπουκάλια θα μπορούσαν να αντικατασταθούν με βιοδιασπώμενα υλικά, βρίσκοντας εφαρμογές όχι μόνο στη συσκευασία τροφίμων αλλά και στα διατροφικά συμπληρώματα.

Τα δίσκοι τροφίμων είναι ένα ακόμη καλό παράδειγμα (εκτός από κουτάλια, κουταλάκια, πιρούνια και κύπελλα) όπου η χρήση βιοδιασπώμενων υλικών θα μπορούσε να επιτρέψει την απόρριψη τόσο του δοχείου όσο και του περιεχομένου του σε ένα μόνο κάδο απορριμμάτων. Άλλα προϊόντα που υιοθετούν βιοδιασπώμενα υλικά περιλαμβάνουν κάψουλες καφέ, σακούλες για φρούτα και λαχανικά και σακούλες απορριμμάτων.

Τα βιοδιασπώμενα πλαστικά προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα δυνατοτήτων για την κατασκευή μιας ποικίλης γκάμας συσκευασιών, εξυπηρετώντας καλύτερα τις ανάγκες πολλών εφαρμογών συσκευασίας, όπως η ευελιξία, η εκτυπώσιμότητα και οι βελτιώσεις φραγμού.

Πρόσφατα δεδομένα δείχνουν ότι η παγκόσμια αγορά βιοδιασπώμενων συσκευασιών έχει τεράστιο δυναμικό ανάπτυξης· το 2022, η αξία της ήταν περίπου 87 δισεκατομμύρια δολάρια, και μέχρι το 2029 προβλέπεται να αυξηθεί με CAGR 6,96%. Και μεταξύ όλων των υποτομέων, το πλαστικό είναι το πιο κερδοφόρο και προβλέπεται να αυξηθεί ταχύτερα από οποιοδήποτε άλλο υλικό.

Ιδιαίτερα, το βιοπλαστικό, μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση στα πετρελαιοβασισμένα πολυμερή, έχει τη δυνατότητα να μειώσει τόσο την εξάρτησή μας από τα ορυκτά καύσιμα όσο και τις εκπομπές που συμβάλλουν στην κλιματική αλλαγή.

Τα πιο κοινά βιοδιασπώμενα πλαστικά που διατίθενται σήμερα προέρχονται από άμυλο ή κυτταρίνη, όπως το πολυγαλακτικό οξύ (PLA), το πολυ-3-υδροξυβουτυρικό (PHB) και τα πολυυδροξυαλκανοειδή (PHA). Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται συχνά στις βιομηχανίες ποτών, φαρμακευτικών προϊόντων, προσωπικής φροντίδας και οικιακής φροντίδας, καθώς είναι ανακυκλώσιμα και βιοδιασπώμενα.

Πέρα από τη συσκευασία, τα βιοδιασπώμενα πλαστικά μπορούν να βρουν εφαρμογή στη γεωργία, όπου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καλύμματα (mulch), τα οποία είναι αρκετά ακριβά για ανακύκλωση. Ένα κομποστοποιήσιμο κάλυμμα θα εξαλείψει την ανάγκη συλλογής των αποβλήτων, καθώς θα εξαφανιστεί σε λίγους μήνες χωρίς να αφήσει μικροπλαστικά που θα παραμείνουν για δεκαετίες.

Παρόλο που υπάρχουν πολλά οφέλη και εφαρμογές, τα βιοδιασπώμενα πλαστικά έχουν ανταλλαγές σε όρους υψηλότερου κόστους και αρνητικών επιπτώσεων στη γεωργία. Ωστόσο, οι αναδυόμενες βιολογικές και χημικές μέθοδοι, οι τεχνολογικές προόδους, τα οικονομικά κίνητρα και οι σαφείς κανονισμοί μπορούν να βοηθήσουν στην ευρεία εφαρμογή των βιοπλαστικών και να φέρουν βιώσιμη επίδραση.

Ως εκ τούτου, οι ερευνητές διερευνούν ενεργά καλύτερα υλικά και καθαρότερες μεθόδους παραγωγής για βελτιωμένες ιδιότητες και εφαρμογές νέας γενιάς. Με 43,5%, η Ευρώπη ηγείται αυτή τη στιγμή στην εμπορική παραγωγή βιοπλαστικών, η οποία προβλέπεται να φτάσει τα 7,6 εκατομμύρια τόνους μέχρι το 2026. 

Συμπέρασμα

Μετά από χρόνια μελετών, είναι πλέον ευρέως γνωστό ότι τα μικροπλαστικά συσσωρεύονται σε όλα τα φυσικά περιβάλλοντα, όπως υδάτινα σώματα, έδαφος και βροχοπτώσεις, και ακόμη διασκορπίζονται στον αέρα. Λόγω της καθολικότητάς τους, τα μικροπλαστικά είναι πλέον μέρος της τροφικής αλυσίδας, και τα στοιχεία υποδεικνύουν ότι μπορούν να προκαλέσουν σημαντική βλάβη σε ανθρώπους, ζώα και οικοσυστήματα.

Αυτό έχει ενθαρρύνει την έρευνα σε βιοδιασπώμενα υλικά, τα οποία προσφέρουν μια πιο φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά πλαστικά. Εκτός από την ανάπτυξη νέων υλικών, γίνονται προσπάθειες για την εφαρμογή καθολικών προτύπων. Επιπλέον, υπάρχει ανάγκη για αλλαγές στη συμπεριφορά προς τη χρήση λιγότερου πλαστικού και την αύξηση της χρήσης προϊόντων κατασκευασμένων από βιοπλαστικά.  

Μαζί, σίγουρα έχουν τη δυνατότητα να φέρουν θετικό αντίκτυπο με τη μείωση της κρίσης των πλαστικών αποβλήτων και των εκπομπών άνθρακα. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ακόμη και τα βιοδιασπώμενα πλαστικά χρειάζονται κατάλληλες συνθήκες κομποστοποίησης για να εξασφαλιστεί ότι τηρούν την υπόσχεσή τους. Συνολικά, κάνουμε σταδιακά βήματα προς ένα πιο πράσινο μέλλον.

Κάντε κλικ εδώ για τη λίστα των πέντε καλύτερων εταιρειών βιοπλαστικών.