Inwazja plastiku

Doprowadziliśmy do tego, że w ciągu kilkudziesięciu ostatnich lat plastikowe odpady stały się problemem cywilizacyjnym na ogromną, światową skalę (produkcja wzrosła z 1,5 milionów ton w 1950 roku do 448 milionów ton w 2015 roku) [1]. Pierwszym krokiem w walce z tą nieudaną ludzką innowacją [2] było wprowadzenie systemu kodowania użytego surowca już pod koniec lat 80-tych ubiegłego wieku:

01 – Tereftalan polietylenu (PET);
02 – Polietylen wysokiej gęstości (HDPE);
03 – Polichlorek winylu (PVC);
04 – Polietylen o niskiej gęstości (LDPE);
05 – Polipropylen (PP);
06 – Polistyren (PS);
07 – Pozostałe tworzywa sztuczne.

To dzięki tym symbolom możemy zorientować się, z jakim rodzajem tworzywa mamy do czynienia, a posiadając odpowiednią wiedzę możemy rozpoznać, jak bardzo przyjazne jest to tworzywo dla recyklingu.

Źródło: pl.freepik.com

Najczęściej wykorzystywanym i przetwarzanym rodzajem tworzywa sztucznego na świecie jest PET (tereftalan polietylenu). To z niego produkowane są butelki służące jako opakowania na napoje i oleje, a także kubeczki jednorazowe oraz tacki i pojemniki na artykuły spożywcze.

Warto wiedzieć, że butelki PET mogą zawierać nieznacznie aktywny hormonalnie antymon oraz aldehyd octowy. Im dłużej napój jest trzymany w butelce, tym więcej substancji może przeniknąć do cieczy, zaś stężenie pierwiastka rośnie szczególnie wtedy, gdy butelka znajduje się w ciepłym pomieszczeniu.

W Stanach Zjednoczonych przetwarza się wyłącznie PET (20,9%) i HDPE (10,3%). Najwyższy sumaryczny poziom recyklingu tworzyw sztucznych w USA miał miejsce w 2014 r. i wynosił prawie 10%, po czym po 2018 r. wielkość ta spadła o blisko połowę[3]. Bardzo podobną sytuację obserwujemy w Polsce. Recyklingowi poddaje się tylko przezroczysty i niebieski PET oraz HDPE, z którego tworzone są nakrętki. Statystyczny Polak zużywa bowiem średnio 160 kg opakowań rocznie z tworzyw sztucznych.

Drugi na liście najczęściej wykorzystywanych tworzyw sztucznych jest polietylen. Ten rodzaj plastiku jest zdecydowanie droższy i cenniejszy niż PET, a charakteryzuje się małą przenikliwością pary wodnej oraz wyższą odpornością na działanie kwasów, zasad, soli i niskiej temperatury. Polietylen wysokiej gęstości (HDPE) często wykorzystuje się do produkcji zabawek, różnego rodzaju skrzyń, butelek, pojemników na żywność, kanistrów na benzynę, rur oraz artykułów gospodarstwa domowego. Natomiast z polietylenu o niskiej gęstości (LDPE) wykonywane są m.in. torby z uchwytami, powłoki kartonowych pojemników na mleko, powłoki przewodów czy opakowania przemysłowe.

Polietylen jest nieszkodliwy – ale pod warunkiem, że nie jest narażony na bezpośrednie działanie promieni słonecznych. Wówczas, w określonych okolicznościach, może uwalniać nonylofenol, zaburzający pracę układu hormonalnego [4].

Z kolei polichlorek winylu (PCV), jak udowodnili naukowcy, jest niezwykle toksyczny dla ludzi i środowiska. Wykorzystuje się go do produkcji profilów okiennych i drzwiowych, wykładzin podłogowych, rur hydraulicznych, dachówek, izolacji kablowych itd. Chlorek winylu został uznany przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem Światowej Organizacji Zdrowia za czynnik rakotwórczy. Bardzo niebezpiecznym tworzywem jest także polistyren (PS). Do jego produkcji używa się benzenu – znanego czynnika rakotwórczego. Może on zawierać toksyczny chlorek winylu i endokrynnie czynne ftalany. Szkodliwy styren może przechodzić z opakowań spożywczych do żywności – zwłaszcza gdy ta jest tłusta, gorąca lub kwaśna.

Następny na liście poliwęglan (PC) jest agresywnym tworzywem, mogącym uwalniać wysokie stężenia Bisfenolu A (BPA), przyczyniając się do powstawania i rozwoju chorób układu nerwowego (w tym Alzheimera) i hormonalnego [4]. Bisfenol A wykorzystywany jest do produkcji materiałów mających bezpośredni kontakt z żywnością, takich jak opakowania do napojów i żywności oraz sprzęt kuchenny. Jest także składnikiem tworzywa pokrywającego wewnętrzną powierzchnię metalowych puszek na żywność i napoje [5].

Dodatki nadają tworzywom określone właściwości, ale jednocześnie mogą negatywnie oddziaływać na organizm, m.in. zaburzając działanie układu hormonalnego, obniżając płodność lub sprzyjając rozwojowi niektórych nowotworów [6]. Toksyczne związki dostają się do naszych organizmów poprzez układ oddechowy, kontakt ze skórą lub spożycie zanieczyszczonej nimi żywności.

Recykling czyli utylizacja tworzyw sztucznych to ogromny problem dla cywilizacji

Wielkie korporacje systematycznie zwiększając produkcje tworzyw sztucznych przekonują, że recykling rozwiąże problem nadmiaru plastiku i zrzucają z siebie odpowiedzialność. Wprowadzając szum medialny wokół rzekomo stosowanej zasady „zero waste” (ograniczenie śmieci w projektowaniu i produkcji produktów, opakowań i materiałów), produkują coraz więcej plastiku, a jednocześnie ilość, która jest poddawana recyklingowi, wciąż spada!

Analizy wskazują, że obecnie opłacalny i w niewielkim stopniu dofinansowywany jest recykling następujących materiałów: butelek PET i HDPE, opakowań z EPS (spienionego polistyrenu), rur i framug z PCV, folii z przemysłu rolniczego, zderzaków samochodowych [5].

W 2021 r. spośród 51 mln ton plastikowych odpadów, które wyprodukowane zostały w Stanach Zjednoczonych, recyklingowi poddano zaledwie 5% wszystkich śmieci z tworzyw sztucznych – dokładnie 2,4 mln ton.

Mało kto wie, ale aż około 40% plastikowych produktów jest używanych tylko raz, a następnie wyrzucanych!

W skali globalnej tylko 9% plastiku zostaje poddane recyklingowi. Nawet w krajach wysokorozwiniętych współczynnik recyklingu wynosi często mniej niż 50%. Większość ,,recyklingowanych” tworzyw sztucznych zostaje przerobiona w produkty gorszej jakości lub takie, których dalsze przetwarzanie jest niemożliwe, co oznacza, że proces recyklingu tylko odwleka w czasie nieunikniony moment trafienia produktu na wysypisko lub do spalarni [3].

Z ekonomicznego punktu widzenia recykling nie ma żadnych zalet. Kosztowne i czasochłonne procesy sortowania, czyszczenia i przetwarzania nie są w stanie dotrzymać kroku cenom ropy naftowej, wykorzystywanej do wytwarzania nowych produktów. Wysokie koszty recyklingu powodują, że tylko duże ilości surowca są w stanie uczynić opłacalną eksploatację wyjątkowo kosztownych linii recyklingowych.

Technologicznie recykling plastiku ma wiele ograniczeń. Firmy zajmujące się recyklingiem niechętnie poddają przetwarzaniu odpady zawierające torebki czy folie. Powodem jest ich plątanie i wkręcanie w obracające się elementy konstrukcyjne linii sortujących. Tworzywa muszą być segregowane według kolorów. Dodatkowo, do redukcji wielu tworzyw potrzebne jest duże źródło energii cieplnej. Ograniczenie stanowią także wysokie wymagania dotyczące czystości poddanego obróbce materiału. Warto zauważyć także, że często – po przetworzeniu, na przykład ogromnej masy styropianu – powstaje bardzo niewielka ilość surowca.

Poważnym problemem jest uciążliwość i toksycznośćprocesu spalania niektórych materiałów. Produkty wydzielające się podczas spalania to: dioksyny, fosgen, HBr, nitrozwiązki, nienasycone związki organiczne, chlorowcopochodne organiczne, alkohole, aldehydy. Także tworzywa sztuczne mogą zawierać substancje niepożądane (związki bromoorganiczne, atomy azotu, halogenków, siarki), powodujące podczas rozkładu zagrożenie dla środowiska i zdrowia człowieka [7]. Gazy cieplarniane emitowane podczas produkcji oraz recyklingu produktów z plastiku zwiększają kryzys klimatyczny.

Żywotność plastiku oblicza się setkami lat (aż do nieskończoności; niektóre rodzaje plastiku po prostu nie ulegają rozkładowi). Oznacza to, że plastik, którego nie utylizujemy a wyrzucamy, będzie zalegał jeszcze setki, a nawet i tysiące lat, w środowisku naturalnym. I niewątpliwie będzie on kolejnym „złym śladem”, jaki pozostawimy po sobie na ziemi – i to nie tylko naszym własnym prawnukom.

Obecnie ponad 60% ubrań na świecie produkowanych jest ze sztucznych tkanin. Ich zastosowanie pozwoliło na uzyskiwanie niższych cen, ale przyczyniło się także do wzrostu produkcji, a w efekcie nadprodukcji (“fast fashion”) i zwiększenia zanieczyszczenia środowiska mikrowłóknami z poliestru.

Dochodzi do patologii: rocznie nawet 60 tys. ton zużytych, a nierzadko całkiem nowych tekstyliów z USA i Europy, zwożonych zostaje na Pustynię Atakama w Chile.

Do roku 2016 powstało 6,9 miliardów ton odpadów plastikowych. Około 9% z nich zostało przetworzonych, 12% spalono, a 79% zmagazynowano na wysypiskach [3]. Szacuje się, że każdego roku do oceanów trafia nawet 14 milionów ton tworzyw sztucznych.

W marcu 2018 roku Scientific Reports opublikowało raport o gromadzeniu tworzyw sztucznych w odległych obszarach wód oceanicznych. Według ujawnionych danych naukowych, zlokalizowana między Kalifornią, a Hawajami Wielka Pacyficzna Plama Śmieci składa się już z co najmniej 80 tysięcy ton tworzyw sztucznych, unoszących się na powierzchni około 1,6 mln km².  Pod względem powierzchni jest więc większa niż powierzchnia Francji i Niemiec razem wzięta.

Źródło: Obraz autorstwa master1305 na Freepik –  pl.freepik.com

Mikroplastik oraz nanoplastik

Tworzywa sztuczne, pozostając w środowisku naturalnym, podlegają wielu oddziaływaniom fizyko-chemicznym (ciepło, promieniowanie UV, pH, tarcie mechaniczne i inne) oraz biodegradacji, w której udział biorą bakterie. W wyniku bardzo długiego i ciągłego rozpadu powstaje mikroplastik.

Mikroplastik – obecny w powietrzu, wodzie i żywności [6] – to granulki, włókna i fragmenty wyrobów tworzyw sztucznych, górny limit ich wielkości nie przekracza 5 mm [8]. Mikroplastik o dużej gęstości gromadzi się na dnie akwenów wodnych i pochłaniany jest przez przydenne bezkręgowce, natomiast mikroplastik o małej gęstości unosi się na powierzchni wody, stanowiąc niebezpieczeństwo dla zooplanktonu i małych ryb.

Mikroplastik ma dużą powierzchnię właściwą, stwarzającą możliwość adsorpcji mikrozanieczyszczeń, wykazujących właściwości toksyczne, mutagenne i wpływające na rozrodczość.

Mikroplastik w środowisku naturalnym występuje w bardzo dużym rozproszeniu, co na obecnym etapie zaawansowania technologicznego uniemożliwia jego efektywne usuwanie, utylizację lub zagospodarowanie. Eksperci sugerują, że im mniejsze są cząstki, tym większe stwarzają zagrożenie dla człowieka.

Włókna i cząstki tworzyw sztucznych mniejsze niż 100 μm określamy jako nanoplastik. W ostatnich latach celowo go produkujemy i wykorzystujemy: jako składnik ścierny, klej, spoiwo, wypełniacz, stabilizator emulsji, środek do tworzenia filmów oraz środek zwiększający lepkość. Oznacza to, że nanoplastik masowo jest dodawany do wielu środków czystości, produktów do pielęgnacji i higieny oraz kosmetyków. Na tyle małe cząstki plastiku niewidoczne gołym okiem chłoniemy przez skórę oraz wdychamy. W Stanach Zjednoczonych w 2015 roku zakazano stosowania nanoplastiku w produktach kosmetycznych, natomiast w Polsce wciąż dopuszczony jest bez ograniczeń.

Mikro- i nanoplastik występuje już w ponad 80% ujęć wody pitnej na świecie. Włókna, granulaty i płynne tworzywa sztuczne dostają się też do kanalizacji poprzez codzienne czynności domowe – np. pranie tkanin z tworzyw sztucznych lub stosowanie kosmetyków i środków czyszczących [9].

Brak wiedzy w zakresie oddziaływania mikro- i nanoplastiku na funkcjonowanie organizmu człowieka oraz oceny długofalowych skutków niesie za sobą poważne zagrożenie dla człowieka i środowiska. Udowodniono już, że takie cząstki nie są obojętne dla organizmów żywych: z uwagi na swoje małe rozmiary, pobierane są wraz z pokarmem przez zwierzęta oraz przekazywane w łańcuchu troficznym.

Wykazano, że cząsteczki nanoplastiku przenoszone są na wyższe poziomy w łańcuchu pokarmowym poprzez akumulację; najpierw w tkankach zooplanktonu, następnie ryb, ptaków morskich i ostatecznie – identyfikowane są także w tkankach człowieka [10]. Ponadto nanocząstki mają zdolność do adsorpcji cząsteczek chemicznych z wody, w tym metali ciężkich, i akumulacji ich w organizmach żywych. Cząsteczki nanoplastiku, ze względu na swoje niewielkie rozmiary, są zdolne do przenikania błon komórkowych i w konsekwencji do rozprzestrzeniania się w organizmie [11]. Identyfikowano cząstki nanoplastiku w krwi człowieka, a także udowodniono że mogą przenikać silnie selekcyjną barierę krew-mózg.

Co możemy z tym zrobić?

Szybkie rozwiązanie „plastikowego problemu” to rezygnacja z jednorazowych oraz niepotrzebnych opakowań, które są trudne lub niemożliwe do recyklingu, na rzecz rozpowszechnienia stosowania materiałów wielokrotnego użytku.

Na dłuższą metę należy zmienić politykę ustawodawczą państwa, która powinna znacznie szybciej wdrażać rozwiązania wspierające gospodarowanie odpadami, czy tez podejście do „zero waste”, polegające na stworzeniu gospodarki o obiegu zamkniętym, w którym zużywa się wprowadzone już zasoby, zamiast tworzyć odpady.

Kolejne rozwiązanie to stopniowe ograniczenie pierwotnej produkcji plastiku, eksportu plastikowych odpadów czy też bezwzględny zakaz dopuszczenia na rynek nowych rodzajów plastiku bez potwierdzenia bezpieczeństwa metody jego utylizacji. Niezbędnym jest wdrożenie substytutów tworzyw sztucznych, czyli materiałów ulegających biodegradacji (biotworzywa) takich jak: polilaktyd – tworzywo na bazie polikwasu mlekowego (PLA), poliglikolid na bazie polikwasu glikolowego (PGA) albo modyfikowana skrobia.

Nadal bardzo ważną kwestią pozostaje szerzenie wiedzy oraz promowanie zachowań proekologicznych w społeczeństwie.

Literatura:

1. PlasticsEurope, 2010. The Compelling Facts About Plastics 2009: An analysis of European plastics production, demand and recovery for 2008 in Europe. dost:http://www.plasticseurope.org/plastics-industry/market-data.aspx

2. Pomianek T., Chęć nadmiernych zysków powoduje utrate tego, co posiadamy, Blog Zielony WSIiZ (11.04.2024)

3. O zanieczyszczeniu plastikiem – Greenpeace Polska www.greenpeace.org/poland/campaign/o-zanieczyszczeniu-plastikiem

4. Lucht A., Weber H., Widderich F., Szkodliwa chemia w plastiku, Baltic Environmental Forum 2020 Osterstraße 58, 20259 Hamburg www.bef-de.org MND_broszura_plastiki_www.pdf (miastonadetoksie.pl)

5. Bisfenol A – zrodla ekspozycji i wpływ na zdrowie czlowieka, 2020 https://gdyjedzenieszkodzi.pl/bisfenol-a-zrodla-ekspozycji-i-wplyw-na-zdrowie-czlowieka/

6. Pomianek T., Jak zmienić system przemysłowej produkcji żywności dla ochrony zdrowia, klimatu i środowiska?,  Blog Zielony WSIiZ.

7. Siedlecka E. Recykling tworzyw sztucznych Wydział Chemii UG, Gdańsk.  Wykład-4-recykling-tworzyw-sztucznych.pdf (pke.gdansk.pl) 

8. Arthur C., Baker J., Bamford H. Proceedings of the International Research. Workshop on the Occurrence, Effects and Fate of Microplastic Marine Debris., NOAA Technical Memorandum NOS-OR&R-30, 2009.

9. Sharma S., Chatterjee S., Environ. Sci. Pollut. Res., 24, 21530 (2017).

10. Shen, M.; Zhang, Y.; Zhu, Y.; Song, B.; Zeng, G.; Hu, D.; Wen, X.; Ren, X. Recent Advances in Toxicological Research of Nanoplastics in the Environment: A Review. Environ. Pollut. 2019, 252, 511-521. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.05.102.

11. Pironti, C.; Ricciardi, M.; Motta, O.; Miele, Y.; Proto, A.; Montano, L. Microplastics in the Environment: Intake through the Food Web, Human Exposure and Toxicological Effects. Toxics 2021, 9 (9), 224. https://doi.org/10.3390/toxics9090224.