(Kiemelt kép: Unsplash)
A hagyományos műanyagot kőolajalapú nyersanyagokból állítják elő, manapság viszont már a legalább 20 százalékban megújuló anyagokból készülő bioműanyagok jelenthetik a megoldást a fenyegető világméretű műanyagszennyezésre. A bioműanyagok gyakran hivatkozott előnyei közé tartozik a fosszilis tüzelőanyag-források csökkentett felhasználása, a kisebb szénlábnyom és a gyorsabb lebomlás. Emellett kevésbé mérgezőek, és nem tartalmaznak biszfenol A-t (BpA, a műanyaggyártásban használt egyik adalékanyag), egy hormonrendszert megzavaró anyagot, mely gyakran megtalálható a hagyományos műanyagokban. A tradicionális műanyagokkal összehasonlítva a bioplasztik jelentős előrelépést jelent(het), de még azért nem ad tökéletes a csodafegyvert a fenyegető Műanyag Armageddon elkerülésére és eliminálására.
Mennyire biológiailag lebomlóak?
Mivel a bioműanyagokról beszélve gyakran sok mindent félreértelmeznek, először érdemes tisztázni néhány fogalmat. Lebomló: minden műanyag lebomlik, még a hagyományos műanyag is, de csak azért, mert apró darabokra vagy porra bontható, még nem jelenti azt, hogy a benne lévő anyagok valaha is visszatérnek majd a természet lágy ölébe. A tradicionális műanyagok egyes adalékanyagai gyorsabban lebomlanak, például vannak olyanok, melyek napfény és hő hatására könnyebben. Biológiailag lebomló: a biológiailag lebomló műanyagot a mikroorganizmusok megfelelő körülmények között teljesen lebontják vízzé, szén-dioxiddá és komposzttá. A „biológiailag lebomló” azt jelenti, hogy a lebomlás hetek-hónapok alatt történik meg. Azokat a bioplasztikokat, melyek nem bomlanak le ilyen gyorsan, „tartósnak” is nevezik, és néhány olyan biomasszából készült bioműanyagot, melyet a mikroorganizmusok sem tudnak könnyen lebontani, biológiailag sem lebomlónak tartana. A komposztálható műanyag csak a komposztálókban bomlik le biológiailag. A mikroorganizmusok ugyanolyan ütemben bontják le szén-dioxidra, vízre, szervetlen vegyületekre és biomasszára, mint a komposztkupacban lévő más szerves anyagokat, és szerencsére ezek nem hagynak mérgező maradványokat maguk után sem.
A bioműanyagok típusai
A bioműanyagokat jelenleg eldobható tárgyakban hasznosítják, ilyen a csomagolás, a különböző tárolók, szívószálak, zacskók és palackok, valamint nem eldobható szőnyegekben, műanyag csövekben, de mobiltelefonok burkolatában, a 3D nyomtatásban, az autószigetelésben és már az orvosi implantátumokban is megtalálhatjuk őket. Nem véletlen, hogy a globális bioműanyag-piac 2022-re közel 44 milliárd dollárra izmosodott. A bioplasztikoknak két fő típusa van, a legnépszerűbbet, a PLA-t (polylactic acid, avagy poli-tejsav) általában a kukoricakeményítő, a maniókakeményítő vagy a cukornád cukrokból állítják elő. Biológiailag lebomló, szén-dioxid-semleges és még ehető is. A kukorica műanyaggá alakításához a kukoricaszemeket kén-dioxidba és forró vízbe merítik, ahol az összetevők keményítőre, fehérjére és rostra bomlanak. A kukoricaszemeket ezután ledarálják, és a kukoricaolajat elválasztják a keményítőtől. A keményítő hosszú szénmolekulaláncokból áll, hasonlóan a fosszilis tüzelőanyagokból származó műanyag szénláncaihoz. Néha citromsavat is kevernek hozzá, hogy hosszú láncú polimert (ismétlődő kisebb egységekből álló nagy molekula) képezzenek, mely a műanyag építőköve. A PLA úgy nézhet ki és viselkedhet, mint a polietilén (műanyag fóliákban, csomagolásokban és palackokban használják), a polisztirol (hungarocell és műanyag evőeszközök) vagy a polipropilén (csomagolás, autóalkatrészek, textíliák).
A másik változatát a PHA-t (polihidroxialkanoát) olyan (néha genetikailag módosított) mikroorganizmusok állítják elő, melyek szerves anyagokból műanyagot állítanak elő. A mikrobákat megfosztják az olyan tápanyagoktól, mint a nitrogén, az oxigén és a foszfor, de nagy mennyiségű szénnel látják közben el őket. Széntartalékként PHA-t termelnek, amelyet szemcsékben tárolnak, amíg a növekedéshez és szaporodáshoz szükséges egyéb tápanyagokból nem jut több. Ezután betakaríthatják a mikrobák által előállított PHA-t, melynek kémiai szerkezete hasonló a hagyományos műanyagokéhoz. Mivel biológiailag lebomló és nem károsítja az élő szöveteket, a PHA-t gyakran használják orvosi alkalmazásokhoz, például varratokhoz, hevederekhez, csontlemezekhez és bőrpótlókhoz, de egyszer használatos élelmiszer csomagolásához is.
Semmi sem lehet tökéletes
Bár a bioműanyagok biológiai lebonthatósága előnyös, a legtöbbjük lebontásához magas hőmérsékletű ipari komposztáló létesítményekre van szükség, és manapság viszont még csak nagyon kevés város rendelkezik az ezek kezeléséhez szükséges megfelelő infrastruktúrával. Ennek eredményeképpen a bioműanyagok gyakran a hulladéklerakókban végzik, ahol oxigénhiányos állapotban metánt szabadíthatnak fel, amely 23-szor erősebb üvegházhatású gáz, mint a szén-dioxid. Ha a bioműanyagokat nem megfelelően dobják ki, akkor beszennyezhetik az újrahasznosított műanyagtételeket és károsíthatják az újrahasznosítási infrastruktúrát is. Ha például a bioplasztik szennyezi az újrahasznosított PET-et (polietilén-tereftalát, a legelterjedtebb műanyag, amelyet víz- és üdítős palackokhoz használnak), az egész tétel selejtes lehet, és a hulladéklerakóban végzi. Ezért a bioműanyagok megfelelő selejtezéséhez különálló újrahasznosítási folyamatokra van szükség. Ma már a bioplasztikok előállításához szükséges földterület az élelmiszer termeléssel konkurál, mivel az ezeket előállító növények az emberek táplálására is felhasználhatók lennének. A bioműanyagok iránti növekvő globális kereslet kielégítéséhez már 2019-ben több mint 3,4 millió hektár földterületre volt szükség a megfelelő növények termesztéséhez (ez nagyobb terület, mint Belgium, Hollandia és Dánia területe együttvéve). Emellett nem szabad elfeledkezni arról sem, a mezőgazdasági gépek működtetéséhez felhasznált kőolaj üvegházhatású gázkibocsátást is okoz. A bioműanyagoknak viszonylag magas ára is, a PLA 20-50 százalékkal is drágább lehet, mint a hasonló anyagok, mivel a kukorica vagy a cukornád PLA építőelemekké történő átalakítása bonyolult folyamat. Az árak azonban csökkennek, ahogy a kutatók és a vállalatok hatékonyabb és környezetbarátabb stratégiákat dolgoznak ki majd a jövő bioplasztikjainak előállítására.
