Odkar je bil bakelit leta 1907 razkrit kot prva sintetična plastika – uporabljali so ga kot električni izolator – je ta lahek, močan razred materialov, ki ga je mogoče oblikovati, pomagal oblikovati sodobni svet. Plastika je osnovna sestavina pri oblikovanju in izdelavi izdelkov, njena uporaba, zlasti kot predmetov za enkratno uporabo, kot so steklenice za vodo in ovoji za živila, pa se širi. Skupna teža proizvedene plastike na leto trenutno znaša več kot 380 milijonov ton in naj bi do leta 2050 presegla 900 milijonov ton.
Toda tako kot fosilna goriva, iz katerih je izdelana, ima lahko tudi plastika negativne posledice za okolje. Do leta 2050 bo približno 12 milijard ton plastičnih odpadkov ležalo na odlagališčih ali onesnaževalo naravno okolje. Za primerjavo, leta 2015 je ta številka znašala približno 4,9 milijarde ton. Rabljena plastika predstavlja tudi velik delež goriva, ki se dovaja v sežigalnice odpadkov, ki proizvajajo energijo, ki so vir emisij ogljika. Dokumentarni filmi, kot so tisti, ki jih pripoveduje David Attenborough, so opozorili na nevarnosti za okolje, ki jih predstavlja odpadna plastika. Posnetki zavrženih plastenk vode, ki dušijo morsko življenje, so prav tako pomagali sprožiti javno negodovanje in dvignili onesnaženje s plastiko na svetovni dnevni red.
Čeprav veliko plastike zdaj nosi simbol recikliranja, je v praksi recikliranje plastike surovo in energetsko intenzivno. Reciklirana plastika je ponavadi slabše kakovosti - ima manjšo trdnost - kot na novo izdelana plastika. Potrošnikom se vse pogosteje prodajajo izdelki iz biološko razgradljive plastike, pridobljene iz rastlinskih virov ali dodani kisik in druge kemikalije, ki omogočajo njihovo razgradnjo v okolju. Vendar pa to otežuje prizadevanja za recikliranje, ker biološko razgradljiva plastika škodljivo vpliva na kakovost reciklirane plastike in ni zanesljivega načina, da bi obrati za recikliranje to plastiko ločili od drugih oblik.
Kako bi lahko ustvarili bolj trajnostno plastiko, je postalo eno največjih in najnujnejših vprašanj današnje kemije. Raziskovalci iz številnih vej področja zdaj iščejo načine za zmanjšanje količine plastičnih odpadkov in izboljšanje možnosti, da jih je mogoče reciklirati.
O enem takšnih prizadevanj poroča ta teden v številki Nature. Stefan Mecking in njegovi sodelavci z Univerze v Konstanzu v Nemčiji opisujejo novo vrsto polietilena – eno najpogostejših vrst plastike za enkratno uporabo – ki jo je mogoče reciklirati z pridobitvijo večine začetnih materialov – nekaj, kar je težko narediti z obstoječi materiali in tehnologije recikliranja.
To novo plastiko je treba dodatno testirati in oceniti njene vplive na obstoječo infrastrukturo za recikliranje. Zahtevala bo drugačno tehnologijo recikliranja od tiste, ki je na voljo v obstoječih centrih za recikliranje. Če obstaja soglasje, da jo je treba uporabiti, in če jo je mogoče povečati, lahko pospeši prehod na reciklirano plastiko. Lahko bi bil del rešitve za manj škodljivo uporabo plastike.
Toda sama kemija nas lahko pripelje le tako daleč. Če želimo zmanjšati sežiganje plastike in kopičenje materialov v oceanih in na odlagališčih, industrija ne more nadaljevati proizvodnje plastike s trenutno hitrostjo. Podjetja morajo prevzeti več odgovornosti za celoten življenjski cikel svojih plastičnih izdelkov. In da se bo to zgodilo, bodo morale vlade uvesti več predpisov, prav tako pa mora uspeti predlagana pogodba Združenih narodov o plastiki.
Enosmerni sistem
Plastika je izdelana s kombiniranjem verig preprostih molekularnih gradnikov. Tega procesa ni lahko zagnati nazaj, da bi ustvarili materiale za ponovno uporabo - čeprav so raziskovalci dosegli določen napredek. Glavna ovira za izboljšano recikliranje plastike je, kako prekiniti kemične vezi na sistematičen in nizkoenergijski način, da pridobimo dragocene materiale, ki jih je nato mogoče uporabiti za izdelavo enako kakovostne plastike.
Obstaja več načinov, kako plastiki omogočiti posmrtno življenje. Ti vključujejo mehansko recikliranje – pri čemer se sesekljajo, stopijo in ponovno uporabijo kot manj kakovostna plastika. Druga možnost je, da se jih kemično reciklira – tako da se prekinejo vezi, ki držijo skupaj dolge plastične molekule, s čimer se ustvarijo manjše uporabne molekule, ki jih je mogoče predelati v novo plastiko. Slednji pristop, morda težji od obeh, je tisto, na čemer so delali Mecking in njegovi kolegi.
Ta ekipa je ena izmed mnogih po vsem svetu, ki so poskušale najti takšen način za recikliranje polietilena. Mecking in njegovi kolegi so z uporabo obnovljivega vira izdelali robusten polietilenu podoben material, ki vsebuje kemične skupine, ki jih je mogoče lažje razdeliti kot tiste v običajni plastiki, kar omogoča razgradnjo materiala v fazi recikliranja. Znanstveniki so s postopkom recikliranja lahko obnovili skoraj ves začetni material in iz njega predelali polietilenu podoben material.
To delo je sledilo delu druge ekipe, ki je oktobra poročala o podobnih ugotovitvah. Susannah Scott s kalifornijske univerze v Santa Barbari in njeni sodelavci so s katalizatorjem pomagali razbiti polietilen na manjše molekule, ki bi jih lahko uporabili kot začetne bloke za izdelavo različnih vrst polimerov.
To je pametna kemija in pomembna raziskava. Pristop je treba zdaj raziskati za različne vrste plastike in v večjih merilih. Dokler pa se uporaba plastike povečuje, samo recikliranje ne bo zmanjšalo onesnaževanja s plastiko.
Industrija se tega dobro zaveda in se – čeprav ne tako zelo, kot bi morala – ukvarja z vprašanjem, kako zmanjšati svojo proizvodnjo. Ena petina podjetij, ki izdelujejo ali uporabljajo plastično embalažo, se je zavezala k zavezi, imenovani Globalna zaveza nove plastične ekonomije, ki sta jo oblikovala Fundacija Ellen MacArthur in Okoljski program ZN. Podpisniki obljubljajo, da bodo povečali recikliranje plastike kot del širše zavezanosti načelom krožnega gospodarstva, katerih cilj je doseči stalno uporabo virov in odpraviti odpadke. Toda po zadnjem poročilu je napredek neenakomeren – zlasti ko gre za zmanjšanje embalaže za enkratno uporabo in sprejetje embalaže za ponovno uporabo.
Jasno je, da je treba podjetja spodbuditi ali močneje pritisniti, da ukrepajo. Če bi morali prevzeti odgovornost za celoten življenjski cikel svojih plastičnih izdelkov, bi bili manj nagnjeni k uporabi materialov, ki jih je težko ponovno uporabiti ali reciklirati. V ta namen mora uspeti predlagana globalna pogodba, ki je opisana kot enaka pariškemu podnebnemu sporazumu za onesnaževanje s plastiko. V preteklosti so nekateri v industriji in vlade, ki se zanimajo za fosilna goriva, nasprotovali pogodbam, katerih cilj je bil boj proti podnebnim spremembam in izgubi biotske raznovrstnosti, in so jih celo oslabili. Zgodovina se ne more ponoviti; planet nima časa.
Kemiki so svetu dali plastiko pred več kot stoletjem. Toda ti izredno uporabni materiali so zdaj resen vir okoljske stiske. K sreči so kemiki v akademskih krogih in industriji odločeni najti okolju prijazen način odstranjevanja plastike. Podjetja in vlade morajo zdaj ukrepati in prevzeti odgovornost za svoj delež pri kopičenju odpadne plastike. Ukrep ne more priti prehitro.
Narava 590, 363-364 (2021)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
