Chemia wraca do natury

National Geographic: Czarny telefon z bakelitu to dziś przedmiot kolekcjonerski. Ale tworzywa sztuczne, które zdominowały nasze otoczenie, uważamy za jedno z poważniejszych ekologicznych zagrożeń. Czy słusznie?

Prof. Zbigniew Florjańczyk: Są obszary, takie jak medycyna czy techniki informacyjne, w których nie kwestionujemy dobrodziejstwa tworzyw sztucznych, bo ich stosowanie jest niezbędne. Natomiast groźne dla środowiska są te wyroby, które bardzo krótko żyją, zwłaszcza opakowania. To one stwarzają największy problem. Według moich danych przeciętny Polak produkuje niecałe 300 kg odpadów rocznie. Opakowania i śmieci z tworzyw sztucznych to tylko 6–7 proc. wagi wszystkich śmieci. Ale polimery są lekkie, więc stanowią ponad 30 proc. ich objętości. I są widoczne. Torebka foliowa, którą unosi wiatr, rzuca się w oczy, a kawałek zardzewiałego gwoździa, który waży 10 razy tyle albo więcej, jest niewidoczny.

NG: Co groźniejsze, gwóźdź czy torebka?

Prof. Zbigniew Florjańczyk: Torebki wydają się gorsze z punktu widzenia zanieczyszczenia środowiska, ponieważ są duże. Zagrażają zwierzętom, bo mogą być przez nie połknięte. Ale nie ma żadnego problemu technologicznego, aby je przerobić kilka razy, a na koniec spalić, bo te torebki powstają z ropy naftowej – ok. 5 proc. tego surowca idzie na produkcję tworzyw. Można więc użyć go kilka razy, po czym zamienić w bardzo dobre paliwo. Plastikowe torebki są przydatne np. w spalarniach, gdzie trafiają różne rzeczy. Jedne odpady palą się dobrze, inne źle i takie torebki doskonale służą za „wzmacniacz płomienia”. Poza tym nie trzeba ich myć.

NG: Ale ludzie obawiają się spalarni.

Prof. Zbigniew Florjańczyk: W Wiedniu istnieje spalarnia śmieci w środku miasta. Jest to nowoczesne dzieło architektoniczne zaprojektowane przez Friedensreicha Hundertwassera. Gdy taki zakład wybudowano w pobliżu Pruszkowa, były protesty społeczne i teraz niepracująca instalacja niszczeje. Na szczęście udało się postawić spalarnię w Warszawie na Targówku. Profesjonalne spalanie jest bezpieczne, bo wszystkie szkodliwe produkty tego procesu są wyłapywane i utylizowane, w przeciwieństwie do spalania w ogródkach, które jest częstym procederem. I bardzo niebezpiecznym dla środowiska. Nawet spalanie gazet, w końcu zrobionych z celulozy, bywa groźne w skutkach, bo farba drukarska zawiera rozmaite substancje chemiczne, które mogą być źródłem toksyn. 

NG: Tych tworzyw produkujemy tyle, że aby się ich pozbyć, w każdej dzielnicy musiałaby stanąć spalarnia.

Prof. Zbigniew Florjańczyk: Jest już coraz więcej firm, które zbierają takie odpady, potrafią określić ich wartość opałową i dostarczają do odbiorców, m.in. do cementowni. Na przykład Górażdże mają system ogrzewania nastawiony na stare opony. Cementownie w dużej mierze opalają swoje instalacje tworzywami, a potrzebują bardzo dużo energii. Potrafią spalić wszystko, a to, co spalą, mogą jeszcze wrzucić do cementu i poprawić w ten sposób jego jakość. Zbierają też pyły z kotłowni i innych źródeł energii, więc jest to wielki czyściciel środowiska. Najbardziej racjonalnym sposobem wykorzystania odpadów z tworzyw syntetycznych jest jednak recykling.

NG: Tyle że ktoś musi je zebrać i starannie posegregować, a z tym wciąż jest problem.

Prof. Zbigniew Florjańczyk: Spalać warto te tworzywa, które masowo produkujemy. Są jednak i takie, które opłaca się przerabiać nawet kilka razy. Na przykład w przemyśle samochodowym pewne części „żyją” cztery razy, chociaż po każdym użyciu wartość tych tworzyw spada. Najpierw robi się z nich zderzaki, które muszą być wytrzymałe, potem części elastyczne, jak przeguby, wycieraczki czy fragmenty tapicerki. Stopniowo od takiego tworzywa coraz mniej się wymaga i na koniec trzeba je spalić. Wielką karierę zrobił PET, z którego produkuje się popularne butelki. Jeszcze dekadę temu było wiele tworzyw, które z nim konkurowały, a nawet wydawało się, że wyprą go z rynku. Ale właśnie aspekt ekologiczny zadecydował o tym, że jego produkcja gwałtownie rośnie. To jest tak szlachetne tworzywo, że użyte najpierw na butelkę, może być potem wielokrotnie przetwarzane. Zgranulowany PET wykorzystujemy ponownie jako gotowy polimer, produkuje się z niego np. izolacje. Doskonale poprawia jakość farb, klejów, lakierów. Można go rozłożyć częściowo lub całkowicie na surowce, z których został otrzymany, i zrobić z niego inne tworzywo.

NG: Dlaczego nie wytrzymały z nim konkurencji opakowania szklane, mimo że niedawno próbowano do nich wrócić?

Prof. Zbigniew Florjańczyk: Szkło trzeba umyć przed ponownym użyciem, a to jest ekologiczna strata, bo zużywamy wtedy wodę i detergent. Wyprodukowanie szkła kosztuje bardzo dużo energii – z punktu widzenia obciążenia środowiska. Do jego wytworzenia konieczna jest temperatura powyżej 1000 stopni. Ile paliwa potrzeba na to wszystko! A na dodatek szklana butelka waży o wiele więcej niż torebka z tworzywa sztucznego. Jeśli więc zastanawiamy się, czy przetransportować mleko w opakowaniach szklanych, czy z leciutkich tworzyw, to bierzemy pod uwagę zużycie paliwa. Kiedy zrobiono rzetelne kalkulacje, co bardziej obciąża środowisko, okazało się, że z tworzywami nic nie może konkurować. A kiedy są posegregowane i czyste, łatwiej je przerobić na coś innego.

NG: Makulatury też już nie zbieramy…

Prof. Zbigniew Florjańczyk: Przerób papieru pochłania olbrzymie ilości wody, która wymaga potem oczyszczenia, bo makulaturę trzeba rozbić na małe kawałki, odcisnąć, wyprasować. Tu znów tworzywa wygrały.

NG: I odpadów przybywa...

Prof. Zbigniew Florjańczyk: Dlatego szuka się innych rozwiązań. Jednym z nich są polimery biodegradowalne, czyli takie, które się same w środowisku rozkładają. Podobnie jak drewno, bawełna, jedwab, które też są polimerami, ale wytwarza je natura. W związku z tym alternatywą dla recyklingu czy spalania tych tworzyw, które się rozłożyć nie chcą, jest produkcja nowego typu materiałów, które można kompostować. Po pewnym czasie ulegną one biodegradacji, czyli zachowają się podobnie jak polimery naturalne. Są różne metody ich wytwarzania. Możemy zmodyfikować polimer naturalny tak, żeby wykorzystać jego zdolność do biodegradacji, a przy tym poprawić jego właściwości użytkowe. I tak się robi np. ze skrobią. Polimery te wykorzystuje się na szeroką skalę w rolnictwie i sadownictwie, a także do produkcji naczyń jednorazowego użytku. Potrafimy również stworzyć całkowicie syntetyczne tworzywo biodegradowalne. Możemy sprawić, że specjalne szczepy bakterii będą wytwarzać polimery o odpowiednich właściwościach, tzw. polimery bakteryjne, które wszystkie liczące się koncerny mają w planach swojego rozwoju. Wiele bakterii, a niektóre szczepy szczególnie, produkują poliestry jako materiał zapasowy.   Gdy przychodzi okres głodu, zjadają jego rezerwy. Dlatego te polimery są rozkładalne. My zmieniamy kod genetyczny bakterii tak, by efektywniej produkowały, i karmimy je różnymi substancjami, głównie cukrowymi, również gliceryną, a one porastają, tworząc coś w rodzaju kokonu. Produkują materiał o różnych właściwościach – sztywny lub elastyczny. Możemy wpływać na jego strukturę, zmieniając albo bakterię, albo jej pożywienie. Kiedy mamy już taki kokonik, rozpuszczamy polimer, oddzielamy go i formujemy rozmaite wyroby jednorazowego użycia. Ta produkcja, na razie jeszcze stosunkowo droga, ma przyszłość, bo pozwala otrzymywać różne rodzaje materiałów. Bakterie potrafią też wytwarzać celulozę, która ma o wiele lepsze właściwości niż ta produkowana w naturze przez rośliny. Jest bardzo droga, ale to wspaniały materiał, mający zastosowanie m.in. w opatrunkach.

NG: W naturze te bakterie też tak funkcjonowały?

Prof. Zbigniew Florjańczyk: Tak, ale w małej ilości i nie były „przekarmiane”. Natura sama produkuje doskonałe polimery – na przykład jedwab, który od razu ma strukturę włókna. A najwspanialsze włókna produkują pająki. Niestety, nie można ich „skoszarować”, bo są kanibalami. Nić pajęczą chcemy zatem odtworzyć metodami biotechnologicznymi. Na przykład skutecznie eksperymentuje się z kozim mlekiem. Na razie najbardziej obiecującym rozwiązaniem, w którym również wykorzystujemy biotechnologię, jest wykorzystanie do produkcji polimerów kwasu mlekowego. Kwas ten produkują bakterie ze skrobi. Dalej przerabia się go chemicznymi metodami na tworzywo – polikwas mlekowy albo polilaktyd. Ta idea narodziła się w latach 90. XX w. w USA w firmie Cargill, która jest olbrzymim producentem kukurydzy. Do puszek trafiały tylko ziarenka i pozostawało mnóstwo odpadów. Firma zainwestowała więc w proces biotechnologiczny przerobu tych odpadów na kwas mlekowy, a w dalszej kolejności na tworzywo o bardzo dobrych właściwościach. Ta technologia szybko się rozwija. Stosujemy naturalny surowiec, często z odpadów (u nas prawdopodobnie obierki byłyby niezłym surowcem). To jest bardzo szlachetne tworzywo, porównywalne m.in. z PET-em. A największą jego zaletą jest to, że znika w kompoście w podwyższonej temperaturze ok. 65° i wraca w procesie biosyntezy do środowiska. Pożyczamy sobie coś z natury, wykorzystujemy to i zwracamy. Bilans się zamyka.