Ķīmija un sabiedrības ilgtspējīga attīstība

Ķīmija un sabiedrības ilgtspējīga attīstība

BIODEGRADĒJAMIE POLIMĒRI

Lai gan bez plastmasām mūsu ikdienas dzīvi grūti iedomāties, taču pagājušā gadsimta sākumā plastmasas izstrādājumi vēl neeksistēja un praktiski visi izstrādājumi, tai skaitā, arī mums tik ierastais iepakojums, bija izgatavoti no organiskas izcelsmes materiāliem.

Pagājušā gadsimta vidū cilvēce pārdzīvoja ievērojamu sintētisko materiālu revolūciju, pēc kuras polimēru materiāli ļoti īsā laika sprīdī aizvietoja daudzus līdz tam izmantotos materiālus. Tā iemesls bija divas polimēru materiālu priekšrocības. Pirmkārt, polimēriem piemita augsts izmantojamības praktiskums, un, otrkārt, to ražošana bija relatīvi lēta un efektīva.

Mūsdienu iepakojuma materiālu ražošanā plastmasas, t.i. polimēri, tiek izmantoti praktiski visās jomās: pārtikas produktu, medicīnisko preparātu, elektronikas, bīstamo šķīdumu iepakošanai. Šāda plaša plastmasu izmantošana ir skaidrojama ar to īpašībām – pielietošanas universālumu (ļauj radīt krāsu un formu plašu daudzveidību, kas ir svarīgi produktu dizaina veidošanā); iespēju iegūt polimēru materiālus ar plašu vajadzīgo fizikālo īpašību kopumu; relatīvi zemajām izejvielu izmaksām; vieglumu; mazu enerģijas patēriņu ražošanas procesā (salīdzinot ar stikla, metāla vai papīra ražošanu) [1].

Plastmasas iepakojuma kopapjoms pasaules tirgu pašlaik sasniedz aptuveni 40 % no visa lietotā iepakojuma apjoma, un tam ir tendence palielināties par 3-5 % gadā (1. att.).

1att

Plastmasu patēriņa pieaugumu veicina jaunie iepakojuma veidi. Visvairāk plastmasas iepakojumu patērē pārtikas un dzērienu industrija – kopā apmēram 70 % (2. att.).

2att

Tikai izlietoto polietilēna maisiņu daudzums vien katru gadu sasniedz desmit miljardus. Taču, neskatoties uz visām polimēriem piemītošajām pievilcīgām īpašībām, tiem ir arī vairāki trūkumu. Divi būtiskākie konvencionālo plastmasu trūkumi.

1. Plastmasas ražošanas procesā tiek izmantotas fosilās izejvielas, bet to daudzums uz mūsu planētas ir ierobežots – to krājumu cilvēcei pietiks mazāk kā 100 gadiem.

2. Plastmasas ilgmūžība, ko tā tiecās sasniegt tās izgudrotāji un kas tika uzskatīta par vienu no tās labākajām īpašībām, ilgtermiņa perspektīvā kļuva par vienu no tās būtiskākajiem trūkumiem. Tradicionālie plastmasas izstrādājumi, kas pārsvarā tiek ražoti no parastajiem polimēriem, dabas vidē praktiski nesadalās. Konkrētāk, tie fotooksidēšanas procesā – gaismas un skābekļa iedarbībā – tomēr sadalās, bet šim procesam ir nepieciešami daži gadsimti. Pašlaik pastāv dažu polimēru atkārtotas pārstrādes veidi, taču ne visus no polimēriem var pilnīgi pārstrādāt, pie kam ne visur atkritumu utilizācijas sistēmas sniedz iespēju pielietot šādas tehnoloģijas. Katru gadu plastmasas pielietošanas apjoms pieaug, un līdz ar to pieaug arī nedegradējošo atkritumu kaudzes, kas piesārņo apkārtējo vidi.

Problēmas, kas ir saistītas ar plastmasas izmantošanu, 20. gadsimta beigās veicināja sabiedrību un zinātniekus aizdomāties par materiāla radīšanu, kas atbilstu gan ekonomiskajām, gan ekoloģiskajām prasībām. Un tādi ir biodegradējamie polimēri.

Biodegradējamie polimēri ir polimēri, kas dabīgi sadalās aerobos vai anaerobos apstākļos mikroorganismu iedarbībā [3]. Biodegradējamie polimēri ir nākotnes iepakojuma materiāli. Šo polimēru priekšrocība – tie atbilst gan ekoloģiskajām, tā arī ekonomiskajām prasībām.

Biodegradējamie polimēri ir alternatīvs risinājums tradicionālajiem uz naftas produktu bāzes ražotajiem polimeru materiāliem. To attīstība un ieviešana ražošanā sākās, pateicoties daudzu zinātnieku un pētniecisko institūciju darbam.

Biodegradējamie polimēri noārdās, iekļaujoties dabiskajā dabas vielu aprites cikla. Tas nozīme, ka šo materiālu atkritumi augsnē esošo mikroorganismu, mitruma un noteiktas temperatūras ietekmē tiek pārvērsti vielās, no kurām sākotnēji tie ir iegūti – par CO2, ūdeni un biomasu (skat. 3. att.) [2].

3att