Otkako je bakelit otkriven 1907. godine kao prva sintetička plastika - korišten je kao električni izolator - ova lagana, jaka i lijevana klasa materijala pomogla je u stvaranju modernog svijeta. Plastika je osnovni sastojak u dizajnu i proizvodnji proizvoda, a njihova upotreba, posebno kao predmeti za jednokratnu upotrebu, kao što su boce za vodu i omoti za hranu, se širi. Ukupna težina plastike koja se proizvodi godišnje trenutno iznosi više od 380 miliona tona i postavljena je na 900 miliona tona do 2050. godine.
Ali, kao i fosilna goriva od kojih su napravljena, plastika može imati negativne posljedice po okoliš. Procjenjuje se da će do 2050. godine oko 12 milijardi tona plastičnog otpada stajati na deponijama ili zagađivati prirodnu sredinu. Poređenja radi, ovaj broj je iznosio oko 4,9 milijardi tona u 2015. Korištena plastika također čini veliki dio goriva koje se stavlja u spalionice otpada koje proizvode energiju, a koje su izvor emisije ugljika. Dokumentarni filmovi poput onih koje je ispričao David Attenborough skrenuli su pažnju na opasnost po životnu sredinu koju predstavlja otpadna plastika. Snimci odbačenih boca s vodom koji guše morski život također su pomogli da se pokrene negodovanje javnosti i podstaklo zagađenje plastikom na globalni dnevni red.
Iako mnoga plastika sada nosi simbol recikliranja, u praksi je reciklaža plastike sirova i energetski intenzivna. Reciklirana plastika obično je slabijeg kvaliteta – ima manju čvrstoću – od novoproizvedene plastike. Potrošačima se sve više prodaju proizvodi napravljeni od biorazgradive plastike, dobijene iz biljnih izvora ili obogaćeni kiseonikom i drugim hemikalijama kako bi se omogućilo njihovo razlaganje u okolini. Međutim, to otežava napore recikliranja, jer biorazgradiva plastika ima štetan učinak na kvalitetu reciklirane plastike, a ne postoji pouzdan način da postrojenja za reciklažu odvoje ovu plastiku od drugih oblika.
Kako bi se mogla stvoriti održivija plastika postalo je jedno od najvećih i najhitnijih pitanja u hemiji danas. Istraživači iz mnogih grana ove oblasti sada rade na načinima da smanje plastični otpad i da poboljšaju šanse da se on može reciklirati.
Jedan takav pokušaj objavljen je u ovosedmičnom izdanju časopisa Nature. Stefan Mecking i njegove kolege sa Univerziteta Konstanz u Njemačkoj opisuju novu vrstu polietilena — jednu od najčešćih vrsta plastike za jednokratnu upotrebu — koja se može reciklirati obnavljanjem većine početnih materijala — nešto što je teško učiniti s postojeće materijale i tehnologije recikliranja.
Ovu novu plastiku treba dodatno testirati, a njen uticaj na postojeću infrastrukturu za reciklažu treba procijeniti. To će zahtijevati drugačiju vrstu tehnologije recikliranja od one koja je dostupna u postojećim reciklažnim centrima. Ako postoji konsenzus da ga treba koristiti i ako se može povećati, to ima potencijal da ubrza prelazak na recikliranu plastiku. To bi mogao biti dio rješenja za smanjenje štetnosti upotrebe plastike.
Ali samo hemija nas može odvesti samo tako daleko. Ako se spaljivanje plastike i akumulacija materijala u okeanima i deponijama želi smanjiti, industrija ne može nastaviti proizvodnju plastike trenutnom brzinom. Kompanije moraju preuzeti veću odgovornost za puni životni ciklus svojih plastičnih proizvoda. A da bi se to dogodilo, vlade će morati uvesti više propisa, a predloženi sporazum Ujedinjenih naroda o plastici također mora uspjeti.
Jednosmjerni sistem
Plastika se proizvodi kombinacijom lanaca jednostavnih molekularnih građevnih blokova. Nije lako pokrenuti taj proces unazad da bi se stvorili materijali za ponovnu upotrebu — iako su istraživači postigli određeni napredak. Glavna prepreka poboljšanoj reciklaži plastike je kako razbiti hemijske veze na sistematski i niskoenergetski način kako bi se povratili vrijedni materijali koji se potom mogu koristiti za pravljenje jednako kvalitetne plastike.
Postoji nekoliko načina da se plastici da zagrobni život. To uključuje mehaničko recikliranje – pri čemu se usitnjavaju, tope i ponovo koriste kao plastika nižeg kvaliteta. Druga opcija je da se hemijski recikliraju – razbijanjem veza koje drže dugačke molekule plastike zajedno, stvarajući manje, korisne molekule od kojih se može napraviti nova plastika. Potonji pristup, vjerovatno teži od ta dva, je ono na čemu su Mecking i njegove kolege radili.
Ovaj tim je jedan od nekoliko širom svijeta koji pokušavaju pronaći takav način za recikliranje polietilena. Koristeći obnovljivi izvor, Mecking i njegove kolege napravili su robustan materijal sličan polietilenu koji sadrži kemijske grupe koje se mogu lakše podijeliti od onih u konvencionalnoj plastici, što omogućava da se materijal razgradi u fazi recikliranja. Naučnici su uspeli da povrate skoro sav početni materijal kroz proces recikliranja i od njega ponovo naprave materijal sličan polietilenu.
Ovaj rad dolazi za petama rada drugog tima, koji je izvijestio o sličnim nalazima u oktobru. Susannah Scott sa Kalifornijskog univerziteta u Santa Barbari i njene kolege koristile su katalizator kako bi pomogle razbijanju polietilena u manje molekule koji bi se mogli koristiti kao početni blokovi za izradu različitih vrsta polimera.
Ovo je pametna hemija i vitalno istraživanje. Pristup se sada mora istražiti za različite vrste plastike iu većim razmjerima. Ali, sve dok upotreba plastike i dalje raste, samo recikliranje neće smanjiti zagađenje plastikom.
Industrija je toga itekako svjesna i bavi se – iako ne toliko koliko bi trebala – pitanjem kako smanjiti svoju proizvodnju. Jedna petina kompanija koje proizvode ili koriste plastičnu ambalažu obavezala se na obećanje pod nazivom Globalna posvećenost nove ekonomije plastike, koju su kreirali Fondacija Ellen MacArthur i Program UN za životnu sredinu. Potpisnici obećavaju da će povećati recikliranje plastike kao dio šire posvećenosti principima kružne ekonomije, koji imaju za cilj postizanje kontinuirane upotrebe resursa i eliminaciju otpada. Ali, prema najnovijem izvještaju, napredak je neujednačen - posebno kada je u pitanju smanjenje pakovanja za jednokratnu upotrebu i usvajanje ambalaže za višekratnu upotrebu.
Jasno je da kompanije moraju biti podstaknute ili pritisnute jače da djeluju. Kada bi se od njih zahtijevalo da preuzmu odgovornost za cijeli životni ciklus svojih plastičnih proizvoda, bili bi manje skloni korištenju materijala koje je teško ponovno koristiti ili reciklirati. U tom cilju, predloženi globalni sporazum, koji se opisuje kao ekvivalent Pariskom klimatskom sporazumu za zagađenje plastikom, mora uspjeti. U prošlosti, sporazumi koji imaju za cilj da se pozabave klimatskim promjenama i gubitkom biodiverziteta bili su protiv, pa čak i oslabljeni, od strane nekih u industriji i od strane vlada koje su zainteresirane za fosilna goriva. Istorija se ne može ponoviti; planeta nema vremena.
Hemičari su svijetu dali plastiku prije više od jednog stoljeća. Ali ovi izuzetno korisni materijali sada su ozbiljan izvor ekološke nevolje. Srećom, kemičari u akademskim krugovima i industriji odlučni su pronaći ekološki benigni način uklanjanja plastike. Kompanije i vlade sada moraju pojačati i preuzeti odgovornost za svoj udio u gomilanju otpadne plastike. Akcija ne može doći prerano.
Priroda 590, 363-364 (2021)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
