Bioműanyagok: valódi megoldás vagy csak egy zöld illúzió?

Megújuló szerves anyagokból is készülhet műanyag, ami idővel lebomlik, de a technológia közben új problémákat is szülhet. Szerkesztett részlet A kémia nagykönyve című kiadványból.

Bioműanyagok: valódi megoldás vagy csak egy zöld illúzió?

Két amerikai vállalat, a Cargill és a Dow Chemical közös vállalkozása 2001-ben úttörő szerepet játszott egy megújuló forrásokból előállított szintetikus polimer tömeggyártásában. Korábban a kőolajalapú polimerek voltak a műanyaggyártás legfontosabb összetevői, így ez a fejlesztés óriási hatással volt az ipar fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségének csökkentésére.

A bioműanyagok korszaka

A „bioműanyag” kifejezés bármely olyan műanyagra alkalmazható, amely elsősorban megújuló szerves anyagokból, például kukoricakeményítőből, növényi zsírokból, tápióka gyökeréből vagy tejből származik.

A Cargill–Dow bioműanyag a politejsav (PLA) polimert használta. Ez nem volt újdonság − Wallace Carothers amerikai vegyész már az 1920-as években felfedezte, de előállítása nagyon drága volt, ezért kereskedelmi forgalomba nem került.

Hogyan működik a biológiai lebomlás?
HVG Könyvek

Aztán 1989-ben Patrick Gruber, a Cargill–Dow vegyésze otthon a tűzhelyén kukoricából állított elő PLA-t. 2001-re a műanyagot már a NatureWorks nevű cég gyártotta, amely a PLA-t az olyan műanyagok helyettesítésére használja, mint a polietilén-tereftalát (PET), valamint a polisztirol a csomagolás és az étkeztetési alkalmazások terén.

2019-re évente több mint 360 millió tonna műanyagot gyártottak, ami hatalmas ártalmatlanítási problémát okoz. 2020-ban mintegy 2,1 millió tonna bioműanyagot gyártottak, és ez a szám az előrejelzések szerint csaknem 2,8 millió tonnára nőhet 2025-re. Ennek mintegy 60%-a biológiailag lebomló, főként PLA.

A műanyagszennyezés megoldható. Akkor miért nem oldjuk meg?

A műanyagszennyezés félelmetes problémának tűnik, pedig a megoldása viszonylag egyszerű lenne. Tudjuk, mit kellene tennünk, nem kell innovációkra várnunk. A megfelelő lépésekkel már holnap megoldhatnánk a problémát. Szerkesztett részlet Hannah Ritchie adattudós Ez nem a világvége című könyvéből.

Míg a hagyományos műanyagok tartósak és nagyon lassan bomlanak le, addig a PLA bioműanyagok komposztálhatók és tápanyagban gazdag biomasszává bonthatók. Ez azonban csak meghatározott körülmények között történhet, amihez oxigén is szükséges.

A PLA általában cukrokból származik, a polietilénhez és a polipropilénhez hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, de mivel hőre lágyuló műanyag, többször is fel lehet melegíteni az olvadáspontjáig, majd lehűteni és újra felmelegíteni anélkül, hogy jelentősen lebomlana.

A PLA bioműanyagokat ma már számos termékhez használják, többek között műanyag fóliákhoz, zsugorfóliákhoz, palackokhoz, 3D-s nyomtatási anyagokhoz és a szervezetben felszívódó orvosi implantátumokhoz.

Egy véletlen felfedezés, ami új fejezetet nyitott a rákgyógyításban

Az 1960-as években egy véletlen felfedezésnek köszönhető a ciszplatin nevű kemoterápiás gyógyszer, amelyet egyesek „a valaha kifejlesztett legfontosabb rákellenes gyógyszerként” emlegetnek. Szerkesztett részlet A kémia nagykönyve című kiadványból.

A PLA alternatívái

A polihidroxialkanoátok (PHA-k) biológiailag lebomló műanyagok, amelyeket cukrok és lipidek bakteriális fermentációjával állítanak elő. A baktériumokat megfosztják a működésükhöz szükséges tápanyagoktól, és helyette nagy mennyiségű szénnel látják el őket. A baktériumok a szenet szemcsékben tárolják, amelyeket aztán a gyártó összegyűjt.

A PHA-kat mezőgazdasági és számos orvosi alkalmazásban használják, többek között varratok, csontlemezek, sztentek és sebészeti hálók készítésére.

További bioműanyagok a cellulózalapúak, cellulózból vagy cellulózszármazékokból, valamint a gluténből, kazeinből és tejfehérjéből származó fehérjealapú típusok. A bioműanyagok képesek kiváltani a kőolajalapú műanyagokat.

A kémia nagykönyve
HVG Könyvek

Mit mondanak minderre a kritikusok?

A kritikusok azonban azzal érvelnek, hogy hatalmas mezőgazdasági területeket kellene átadni a termelésükhöz, ami környezeti problémákat okozhat − például erdők kiirtása kukorica- vagy cukornádültetvények számára − és az élelmiszerárak emelkedéséhez vezethet.

A bioműanyagok előnyei és hátrányai
HVG Könyvek

További probléma, hogy a bioműanyagok bomláskor üvegházhatású szén-dioxidot és metánt bocsátanak ki, és savanyítják a talajt és a vizet. Egy 2015-ös ENSZ-jelentés aggodalma szerint az emberek kevesebbet hasznosítanának újra, ha azt gondolnák, hogy az általuk használt műanyag ártalmatlanul lebomlik, amikor kidobják.

A bioműanyagok és az újrahasznosítás csak egy (kis) része a műanyagszennyezés megoldásának. Végső soron jelentősen csökkenteni szükséges a műanyaggyártást és -fogyasztást.

A fenti cikk A kémia nagykönyve című kiadvány szerkesztett részlete. Mi a természet minden létezőjének közös eleme? Lehetséges-e aranyat csinálni? Miért reagálnak egymással bizonyos vegyianyagok? A kémia nagykönyve közel 100 tudományos eredmény közérthető magyarázatát tartalmazza. A könyvet itt rendelheti meg kedvezménnyel.