Zużycie tworzyw sztucznych stale rośnie, a co za tym idzie wzrasta ilość zalegających odpadów. Śmieci te należą do najbardziej kłopotliwych i szkodliwych dla środowiska. Rozwiązaniem problemu może być biodegradacja i tworzywa biodegradowalne, które znajdują coraz szersze zastosowanie.
Co to jest biodegradacja?
Proces biodegradacji polega na rozkładzie związków organicznych do prostych związków nieorganicznych. Związki te ulegają rozkładowi dzięki organizmom żywym, takim jak grzyby, bakterie, pierwotniaki, glony, oraz czynnikom naturalnym - tlen, woda, światło słoneczne. Produktem procesu biodegradacji są woda, dwutlenek węgla, nietoksyczne związki chemiczne, czasem metan. Biodegradacja może zachodzić w warunkach tlenowych, podczas których węgiel przekształca się do dwutlenku węgla i biomasy, lub beztlenowych, kiedy to węgiel przekształcany jest do metanu i biomasy.
Biodegradacja to proces wykorzystywany w biologicznych oczyszczalniach ścieków, stawach biologicznych oraz składowiskach odpadów. Duże znaczenie ma przy produkcji biogazów, biomasy paszowej.
Proces biodegradacji wykorzystuje się do rozkładu tworzyw sztucznych, które są biodegradowalne. Tworzywa biodegradowalne mają w sobie związki organiczne, które są źródłem pokarmu dla mikroorganizmów takich jak grzyby czy bakterie. Pod wpływem tych mikroorganizmów tworzywa ulegają degradacji, pozostawiając po sobie składniki naturalne, które nie są szkodliwe dla środowiska. Znak biodegradacji przedstawiający sadzonkę, który znajduje się na opakowaniach z takich tworzyw, przyznaje Niemiecki Instytut Standaryzacji. Warto zwracać na niego uwagę, ponieważ wyznacza opakowania, które mogą być składowane razem z odpadami biodegradowalnymi.
Tworzywa biodegradowalne
Tworzywa sztuczne, czyli polimery syntetyczne, są trwałe, przeznaczone do wielokrotnego użytku, ale rozkładają się setki lat, co nie pozostaje bez szkody dla środowiska. Rozwiązaniem, które ograniczy ilości zalegających odpadów, jest produkcja polimerów biodegradowalnych , poddających się biochemicznym rozkładom na związki proste. Tworzywa biodegradowalne wykorzystuje się do produkcji opakowań i toreb, butelek, folii, elementów wyposażenia wnętrz, naczyń jednorazowego użytku. W medycynie i inżynierii tkankowej są materiałem na nici chirurgiczne, implanty, opatrunki, nośniki leków, pieluchy, chusteczki, kompresy, waciki kosmetyczne.
Tworzywa biodegradowalne powstają z surowców naturalnych albo syntetycznych. Do najczęściej wykorzystywanych należą: polisacharydy (celuloza, skrobia, chityna) - biopolimery wyodrębniające się bezpośrednio z biomasy, polilaktyd (PLA) - tworzy się z odnawialnych surowców naturalnych, polimery PHB i PHV - pochodzą z biosyntezy, a z surowców petrochemicznych otrzymujemy PVA, PGA, PCL. Wymienione polimery początkowo wykorzystywane były w przemyśle medycznym. Obecnie PLA stosuje się do produkcji folii ogrodniczych, doniczek, worków na śmieci, torebek, jednorazowej zastawy stołowej, a PHB wykorzystuje się do produkcji opakowań kosmetyków. To tylko niektóre zastosowania poszczególnych polimerów biodegradowalnych.
Biodegradacja polimerów
Na rozkład polimerów wpływa wiele czynników, np. ich struktura czy rodzaj enzymu wytwarzanego przez dany mikroorganizm. Polega na początkowym przerwaniu łańcucha polimerowego i zmniejszeniu jego rozgałęzień. Polimer ulega rozdrobnieniu, a to sprawia, że mikroorganizmy będą miały do niego łatwiejszy dostęp. Polimery oksy-biodegradowalne w pierwszym etapie ulegają utlenieniu, a polimery hydro-biodegradowalne - hydrolizie. Drugi etap prowadzi do powstania materii organicznej, wody i gazów.
Bez użycia mikroskopu możemy zauważyć, że pod wpływem biodegradacji produkty z tworzywa biodegradowalnego tracą swoje właściwości fizyczne - pękają, kruszą się, zmieniają kolor. Można też zaobserwować, że wytwory stają się mniej wytrzymałe na rozciąganie, zginanie, rwą się i niszczeją.
Biodegradacja, która jest wykorzystywana do rozkładu tworzyw sztucznych, oznacza ochronę środowiska i czystszą planetę. Powinniśmy zatem zwracać uwagę na symbole na opakowaniach produktów, a po zużyciu składować w odpowiednim miejscu razem z resztą odpadów biodegradowalnych.
Autor: Redakcja Dzień Dobry TVN