Otkako je bakelit otkriven 1907. kao prva sintetička plastika — korišten je kao električni izolator — ova lagana, jaka klasa materijala koja se može oblikovati pomogla je u stvaranju modernog svijeta. Plastika je glavni sastojak u dizajnu i proizvodnji proizvoda, a njihova upotreba, posebno kao jednokratnih predmeta kao što su boce za vodu i ambalaža za hranu, raste. Ukupna težina proizvedene plastike godišnje trenutno iznosi više od 380 milijuna tona, a do 2050. godine trebala bi prijeći 900 milijuna tona.
No, poput fosilnih goriva od kojih se proizvodi, plastika može imati negativne posljedice na okoliš. Do 2050. procjenjuje se da će 12 milijardi tona plastičnog otpada ležati na odlagalištima ili zagađivati prirodni okoliš. Za usporedbu, ta je brojka iznosila oko 4,9 milijardi tona u 2015. Rabljena plastika također čini veliki udio goriva koje se stavlja u spalionice otpada koje proizvode energiju, a koje su izvor emisije ugljika. Dokumentarni filmovi poput onih koje pripovijeda David Attenborough skrenuli su pozornost na opasnosti za okoliš koje predstavlja otpadna plastika. Snimke odbačenih boca s vodom koje guše morski život također su pomogle izazvati negodovanje u javnosti i potaknule onečišćenje plastikom na globalne agende.
Iako mnoga plastika sada nosi simbol recikliranja, u praksi je recikliranje plastike sirovo i energetski intenzivno. Reciklirana plastika obično je niže kvalitete - ima manju čvrstoću - od novoproizvedene plastike. Potrošačima se sve više prodaju proizvodi izrađeni od biorazgradive plastike, dobiveni iz biljnih izvora ili obogaćeni kisikom i drugim kemikalijama kako bi se omogućila njihova razgradnja u okolišu. Međutim, to komplicira napore recikliranja, jer biorazgradiva plastika ima štetan učinak na kvalitetu reciklirane plastike, a ne postoji pouzdan način da postrojenja za recikliranje odvoje tu plastiku od drugih oblika.
Kako bi se mogla stvoriti održivija plastika postalo je jedno od najvećih i najhitnijih pitanja u današnjoj kemiji. Istraživači iz mnogih grana ovog područja sada rade na načinima kako smanjiti plastični otpad i povećati šanse da se on može reciklirati.
O jednom takvom pokušaju izvještava se u ovotjednom izdanju Naturea. Stefan Mecking i njegovi kolege sa Sveučilišta 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 potrebno je dodatno ispitati i procijeniti njezin utjecaj na postojeću infrastrukturu za recikliranje. To će zahtijevati drugačiju vrstu tehnologije recikliranja od one dostupne u postojećim centrima za recikliranje. Ako postoji konsenzus da se treba koristiti i ako se može povećati, ima potencijal ubrzati prelazak na recikliranu plastiku. To bi mogao biti dio rješenja za manje štetno korištenje plastike.
Ali sama kemija može nas odvesti samo tako daleko. Ako želimo smanjiti spaljivanje plastike i nakupljanje materijala u oceanima i na odlagalištima, industrija ne može nastaviti proizvoditi plastiku sadašnjom brzinom. Tvrtke moraju preuzeti veću odgovornost za cijeli životni ciklus svojih plastičnih proizvoda. A da bi se to dogodilo, vlade će morati uvesti više propisa, a predloženi ugovor Ujedinjenih naroda o plastici također mora uspjeti.
Jednosmjerni sustav
Plastika se proizvodi kombiniranjem lanaca jednostavnih molekularnih građevnih blokova. Nije lako pokrenuti taj proces unatrag kako bi se stvorili materijali za ponovnu upotrebu - iako su istraživači postigli određeni napredak. Glavna prepreka poboljšanom recikliranju plastike je kako prekinuti kemijske veze na sustavan i niskoenergetski način kako bi se oporavili vrijedni materijali koji se potom mogu koristiti za izradu jednako visokokvalitetne plastike.
Postoji nekoliko načina da se plastici omogući zagrobni život. To uključuje mehaničko recikliranje — pri čemu se usitnjavaju, tope i ponovno koriste kao plastika niže kvalitete. Druga je mogućnost da se kemijski recikliraju — kidanjem veza koje drže dugačke plastične molekule zajedno, stvarajući manje, korisne molekule od kojih se može napraviti nova plastika. Potonji pristup, vjerojatno teži od ova dva, je ono na čemu su Mecking i njegovi kolege radili.
Ovaj tim jedan je od nekoliko diljem svijeta koji su pokušavali pronaći takav način za recikliranje polietilena. Koristeći obnovljivi izvor, Mecking i njegovi kolege napravili su robustan materijal sličan polietilenu koji sadrži kemijske skupine koje se mogu lakše razdvojiti od onih u konvencionalnoj plastici, omogućujući da se materijal razgradi u fazi recikliranja. Znanstvenici su uspjeli oporaviti gotovo sav početni materijal kroz proces recikliranja i iz njega ponovno napraviti materijal sličan polietilenu.
Ovaj rad dolazi nakon rada drugog tima koji je izvijestio o sličnim nalazima u listopadu. Susannah Scott sa Kalifornijskog sveučilišta u Santa Barbari i njezini kolege koristili su katalizator za razbijanje polietilena na manje molekule koje bi se mogle koristiti kao početni blokovi za izradu različitih vrsta polimera.
Ovo je pametna kemija i vitalno istraživanje. Pristup se sada mora istražiti za različite vrste plastike iu većim razmjerima. No, sve dok uporaba plastike raste, samo recikliranje neće smanjiti onečišćenje plastikom.
Industrija je toga itekako svjesna i bavi se – iako ni približno onoliko koliko treba – pitanjem kako smanjiti svoju proizvodnju. Jedna petina tvrtki koje proizvode ili koriste plastičnu ambalažu obvezala se na obećanje pod nazivom Globalna obveza nove plastične ekonomije, koju su osmislili Zaklada Ellen MacArthur i UN-ov Program za okoliš. Potpisnici obećavaju povećanje recikliranja plastike kao dio šire predanosti načelima kružnog gospodarstva, čiji je cilj postići kontinuirano korištenje resursa i eliminirati otpad. No, prema najnovijem izvješću, napredak je neujednačen - osobito kada je riječ o smanjenju jednokratne ambalaže i usvajanju ambalaže za višekratnu upotrebu.
Jasno je da tvrtke treba potaknuti ili jače pritisnuti da djeluju. Kad bi se od njih tražilo da preuzmu odgovornost za cijeli životni ciklus svojih plastičnih proizvoda, bili bi manje skloni korištenju materijala koje je teško ponovno upotrijebiti ili reciklirati. U tu svrhu, predloženi globalni ugovor, koji se opisuje kao ekvivalent Pariškom klimatskom sporazumu za onečišćenje plastikom, mora uspjeti. U prošlosti su se ugovori koji su imali za cilj uhvatiti se u koštac s klimatskim promjenama i gubitkom bioraznolikosti protivili su se, pa čak i oslabili, neki u industriji i vlade s interesima za fosilna goriva. Povijest se ne može ponoviti; planet nema vremena.
Kemičari su svijetu podarili plastiku prije više od jednog stoljeća. Ali ovi izvanredno korisni materijali sada su ozbiljan izvor ekološke nevolje. Srećom, kemičari u akademskoj zajednici i industriji odlučni su pronaći ekološki benigni način uklanjanja plastike. Tvrtke i vlade sada moraju djelovati i preuzeti odgovornost za svoju ulogu u gomilanju otpadne plastike. Akcija ne može doći prerano.
Nature 590, 363-364 (2021.)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
