Kategoria: Kultura i nauka

Jacek Musiał, Karol Musiał, Michał Musiał

Tworzywa sztuczne a środowisko

Ten artykuł nie ma na celu potępienia plastików. Tworzywa sztuczne to materiały cechujące się unikalnymi właściwościami i łatwością obróbki. Inne surowce: metale, drewno i ceramika również wnoszą negatywny wkład do środowiska. Postulowane przez ekologistów wycofanie tworzyw, które przecież trzeba by czymś zastąpić, może spowodować znacznie większe szkody.

Tworzywa sztuczne, popularnie zwane plastikiem, to najczęściej polimery uzyskiwane z ropy naftowej, gazu ziemnego lub gazu syntezowego w dziale przemysłu chemicznego, zwanym wielką syntezą, i w większości są pochodnymi węglowodorów. Część tych związków chemicznych spotykana jest naturalnie w przyrodzie, choć w znikomych ilościach. Obok metali, drewna i ceramiki, tworzywa sztuczne są podstawowym i tanim surowcem z wielorakimi zastosowaniami.

Jak się szacuje, do dnia dzisiejszego na świecie wyprodukowano około 10 mld ton tworzyw sztucznych. Z czasem wszystkie materiały i przedmioty z tworzyw sztucznych ulegają zużyciu technicznemu lub tzw. moralnemu i trafiają na wysypiska. Z uwagi na niezbyt dużą gęstość (masę właściwą), a szczególnie tzw. gęstość nasypową tworzyw sztucznych (proszę sobie wyobrazić w tym miejscu górę nawet sprasowanych butelek lub innych opakowań z tworzyw sztucznych), są one niezwykle dokuczliwe na wysypiskach śmieci. Drugim problemem, jaki stwarzają masowo produkowane tworzywa, są zanieczyszczenia pyłowe (mikroplastik) oraz uwalniane do atmosfery gazowe produkty ich rozpadu. Dokonuje się to podczas celowego ich spalania w instalacjach bądź na wysypiskach jako zdarzenie niezamierzone lub przestępcze. Z jednej strony do poważnych szkód ekologicznych prowadzi utylizacja tworzyw sztucznych. Z drugiej strony, począwszy od etapu wydobycia gazu ziemnego lub ropy naftowej do uformowania ostatecznej, plastikowej rzeczy, pojawia się cały szereg innych zagrożeń, może nawet jeszcze większych. O pomijanych, niewygodnych faktach tego początkowego etapu będzie innym razem.

Zamiatanie problemu pod dywan

Eksport odpadów z tworzyw sztucznych jest klasycznym zamiataniem problemu pod dywan, choć mniejszym niż przenoszenie fabryk do innych krajów z powodu emisji CO2 (jakby ten znał granice międzypaństwowe w atmosferze).

Eksport plastikowych odpadów to albo prosty transfer tworzyw z wysypisk krajów bogatych na wysypiska krajów biednych, albo… w przypadku transportu morskiego odpady te nie zawsze docierają do oficjalnego kraju przeznaczenia, lecz znikają po drodze i stanowią cegiełkę w budowaniu tzw. wielkiej oceanicznej wyspy śmieci, obecnie już prawie 2 razy większej od Polski.

Dopiero niedawno Międzynarodowa Konwencja o Zapobieganiu Zanieczyszczaniu Morza przez statki (MARPOL, zał. V z 31.12.1988 r.) oficjalnie zakazała wyrzucania odpadów z tworzyw ze statków do morza, lecz jej przestrzeganie jest trudne do weryfikacji. Obecnie główny spływ tworzyw sztucznych w postaci makro- i mikroplastiku odbywa się rzekami. Prym wiodą rzeki azjatyckie (Chiny, Indie, Indonezja, Filipiny, Wietnam). Według szacunków Scientific American, Chiny odpowiadają za zrzut do oceanów przynajmniej 30% zanieczyszczeń plastikiem w ilości 2,5 mln ton rocznie, zaś bardziej pesymistyczne dla Chin szacunki podają, że sama Jangcy wprowadza co oceanu 2,75 mln ton, co miałoby stanowić ponad 50% tworzyw sztucznych wprowadzanych do oceanów. W Europie największymi eksporterami plastików do krajów biedniejszych w 2018 roku były Niemcy (700 tys. ton), Francja i Belgia (po ponad 400 tys. ton).

Wszechobecny mikroplastik

Najbardziej widowiskowe i rozpoznawalne społecznie są prezentacje, w których ekolodzy przedstawiają duże zwierzę morskie, np. żółwia, które zadławiło się większym kawałkiem makroplastiku. Makroplastik to tylko wierzchołek góry lodowej problemu tworzyw sztucznych w środowisku. Większym problemem są tryliony tych mniejszych, czasem niewidocznych gołym okiem fragmentów tworzyw sztucznych – mikro- i nanoplastiku. Zgodnie z przyjętą na świecie definicją, za mikroplastik uważa się fragmenty tworzyw sztucznych o arbitralnie przyjętych rozmiarach, których długość nie przekracza 5 mm. Mniejsze kawałeczki plastiku, poniżej 1 mikrometra [μm], określa się mianem nanoplastiku (gdyż wymiary jego podaje się w nanometrach [nm]).

Mikroplastiki dzieli się na pierwotne i wtórne. Pierwotne to takie, które już jako małe wprowadzane są do środowiska, na przykład w kosmetykach, pastach do zębów, jako mikrokuleczki nadające pożądane właściwości produktowi. Mikroplastiki wtórne to te, które już w środowisku powstają z procesów wietrzenia lub rozdrabniania większych kawałków. Szacuje się, że w oceanach obecnie znajduje się kilkaset tysięcy ton mikroplastiku w postaci kuleczek lub włókien, który, przypominając plankton, spożywany jest przez organizmy wodne kolejnych ogniw pokarmowych. Najważniejszym źródlem mikroplastiku w środowisku są zużywające się opony miliarda samochodów, uwalniające m.in. cząstki syntetycznego, styrenowo-butadienowego kauczuku. Źródłem podobnych cząstek jest też zużywające się obuwie noszone przez 7 miliardów ludzi na Ziemi. Drugim źródłem nieco innych drobin mikroplastiku są ścieki. Trafiają do nich włókna tkanin, obecnie często syntetycznych, oraz mikroperełki zawarte w mydłach, eksfoliantach, pastach do zębów, środkach do szorowania.

Wprawdzie oczyszczalnie wyłapują ponad 90% mikroplastiku, jednak pozostałość trafiająca do rzek i mórz jest pokaźna. Ponieważ osady z oczyszczalni wykorzystywane są do nawożenia gleb, wspomniane 90% wraz z osadami trafia na pola i stąd uwalniane jest do środowiska.

Mikroplastik wtórny uwalniany jest z legalnych i nielegalnych wysypisk śmieci, z budowli krytych farbami i zawierającymi syntetyczne żywice tynkami, z makroplastików trafiających do oceanów, w tym opakowań po środkach chemicznych. Zawiera na swoich powierzchniach zanieczyszczenia w postaci farb, smarów, resztek substancji toksycznych, np. pestycydów. W pomieszczeniach mieszkalnych stężenie mikroplastiku jest kilkadziesiąt razy większe niż poza domem. Jego źródłem jest odzież oraz fragmenty tworzyw pochodzących z procesu wietrzenia farb pokrywających ściany, meble i ze zużycia przedmiotów domowych wykonanych z tworzyw sztucznych. Należy wspomnieć, że współcześnie nie odnawia się ścian jak dawniej – warstwą wapna malarskiego, lecz pokrywa się łatwiejszymi w użyciu i trwalszymi kolorystycznie produktami syntezy chemicznej – farbami, będącymi w istocie tworzywami sztucznymi.

Nierozwiązanym i niedocenianym zagrożeniem są pyły tworzyw sztucznych. Zaledwie po 100 latach obecności na Ziemi tworzyw sztucznych znajdywane są one nawet na biegunach, obecne są w stratosferze, w organizmach morskich, lądowych, w tym w tkankach ludzi. Stwierdzane są w opadach atmosferycznych śniegu i deszczu. Pyły mikroplastiku, obok innych pyłów pochodzenia antropogenicznego, tworzą w atmosferze aerozol cząstek stałych o nieokreślonym wpływie na klimat. Podobnie też tworzą jądra kondensacji dla pary wodnej. Wpływ antropogenicznych aerozoli na pogodę, a w przypadku wieloletniego występowania – na klimat może być korzystny lub niekorzystny. Możliwe, że obserwowane pewne globalne ocieplenie, z którego dobrodziejstw korzystamy w ostatnich latach, jest właśnie skutkiem emisji pyłów przez człowieka. W sytuacji jednak, gdy połączone lobby gazu ziemnego, energetyki jądrowej i tzw. OZE, zgodnie ze starym przysłowiem: „kowal zawinił, Cygana powiesili”, wyznaczyły fikcyjnego sprawcę – dwutlenek węgla – lekceważy się wszystkie inne, bardziej prawdopodobne przyczyny globalnego ocieplenia.

Mikroplastik a zdrowie człowieka

Człowiek narażony jest na mikroplastik drogą kontaktową, pokarmową i wziewną. Przede wszystkim, stojąc na szczycie łańcucha pokarmowego, spożywa pokarmy roślinne i zwierzęce, w tym owoce morza, które wcześniej różnymi sposobami same włączyły mikroplastik w swoje organizmy. Człowiek spożywa mikroplastik zawarty w soli morskiej, ale również w pożywieniu, gdzie jego fragmenty trafiły w procesie produkcji z maszyn i opakowań. Fakt ten potwierdzono badaniami kału mieszkańców różnych krajów. Mikroplastik obecny jest w napojach w butelkach z tworzyw – powszechnie znana jest szkodliwość bisfenolu A (BPA). Woda pitna pochodząca z rurociągów wykonanych z tworzyw sztucznych, w początkowym okresie ich użytkowania również zawiera pewne ilości drobin tworzyw sztucznych.

Większe zagrożenie dla człowieka stanowi mikroplastik wchłaniany drogą oddechową. Szczególnie niebezpieczny wydaje się tu być tzw. nanoplastik, którego cząsteczki mogą migrować przez barierę włośniczkowo-pęcherzykową płuc do krążenia. Ten mikroplastik może na swojej powierzchni transportować przylepione o wiele bardziej toksyczne substancje.

Nie można wykluczyć, że powszechna i narastająca obecność mikroplastiku stała się przyczyną światowej eksplozji chorób alergicznych. Mikroplastik podejrzewa się również o wywoływanie chorób nowotworowych, chorób psychicznych i autyzmu.

Mikroplastik jest wszechobecny. Wydaje się (a może to tylko pozory), że populacyjnie jest jeszcze tolerowany. Ponieważ narażenie na mikroplastik jest w medycynie relatywnie nowe, na wnioski obserwacji naukowych przyjdzie nam jeszcze poczekać. Decydujące dla organizmu najpewniej okażą się dawka jednorazowa jak i dawka kumulacyjna.

Unikanie

Specjaliści od gospodarki odpadami od lat głowią się wspólnie z naukowcami, co zrobić z rosnącą górą odpadów tworzyw sztucznych. Najlepszym ekologicznie rozwiązaniem, proponowanym m.in przez Pawła Głuszyńskiego, przedstawiciela organizacji Zero Waste, jest tzw. unikanie lub zaniechanie, polegające na rozsądnym ograniczeniu własnych zachcianek, strojów, ozdób, ulegania chwilowej modzie, ideom hedonizmu, rezygnacja ze zbyt częstych zmian wyposażenia i malowania mieszkań i biur, częstsze zaś korzystanie z produktów trwałych, niejednorazowych.

Segregacja w granicach rozsądku

Po unikaniu, najważniejszym działaniem jest sortowanie odpadów. Wiele tworzyw sztucznych nadaje się do powtórnego wykorzystania, nawet 6-krotnego, choć za każdym razem w mniej odpowiedzialnych zastosowaniach, a najczęściej – jako dodatek do nowego surowca. Jednakże sortowanie ma swoje ograniczenia. Wiele tworzyw jest wielowarstwowych i niemożliwe jest ich rozdzielenie. Bywają trwale połączone z innymi materiałami, takimi jak papier lub metale.

Wiele współczesnych produktów jest (niestety) wielowarstwowych – mają dzięki temu np. dobre parametry wytrzymałościowe, ale są koszmarem dla recyklingu.

Segregacja nie jest procesem zautomatyzowanym – nie zbudowano dotychczas robota potrafiącego rozdzielać różne rodzaje tworzyw sztucznych, na dodatek często występujących w trwałych połączeniach, np. zgrzanych. Ciężka i niewdzięczna praca, w warunkach towarzyszącego odoru, wykonywana jest manualnie przez robotników, a i im trudno rozróżnić poszczególne rodzaje tworzyw. Idealnej segregacji nie można przeprowadzić także z powodu wspomnianej wielowarstwowości wyrobów. Na wszystko nakładają się jeszcze zanieczyszczenia. Im dokładniej chcielibyśmy posegregować tworzywa do recyklingu, tym znaczniej ponosi się koszt. Do powtórnego wykorzystania idealnie nadają się jednorodne, czyste odpady przemysłowe. Do depolimeryzacji do oligomerów paliw najlepsze są tworzywa poliolefinowe: polietylen, polipropylen i polistyren. Nie nadają się zaś np. PCV czy żywice syntetyczne. Zawsze pozostanie sterta tworzyw, które nie wiadomo jak posortować lub z powodu zanieczyszczeń nie można na nie znaleźć nabywcy. I to chcieliby opodatkować unijni urzędnicy – teoretycy, którzy, jak się wydaje, nigdy osobiście nie byli na pierwszej linii w sortowni odpadów. A może istnieją inne rozwiązania?

Paliwa z odpadów plastikowych

Skoro tworzywa sztuczne powstają z polimeryzacji węglowodorów, to być może da radę zamienić je na powrót w węglowodory? Jest to jak najbardziej możliwe poprzez depolimeryzację do oligomerów metodami znanymi pod nazwą krakingu. Niestety bywa to kosztowne i zależy od rodzaju i jednorodności utylizowanego tworzywa.

Na arenie europejskiej najlepiej o swój wizerunek recyklingu tworzyw sztucznych dba niemiecki koncern chemiczny BASF. Nie odbierając sławy tej firmie, należy zauważyć, że nie jesteśmy gorsi – od wielu lat odnośne technologie znane są też w Polsce.

Kilka polskich instytutów naukowych badało i skutecznie testowało to zagadnienie, szczególnie w czasach i kontekście obaw o znaczny wzrost cen gazu ziemnego i ropy naftowej. Z ekonomicznego punktu widzenia opłacalność procesu wystąpiłaby dopiero w przypadku kilkakrotnego wzrostu wspomnianych cen. W ostatnim dziesięcioleciu jednak ceny paliw płynnych mają tendencję zniżkową. W Polsce bardziej znanym posiadaczem patentu na technologię jest firma Handerek Technologies, oferująca jednocześnie zdolność do przerobu odpadów tworzyw sztucznych na paliwa silnikowe w rozsądnej cenie, choć wciąż wyższej od paliw z ropy naftowej. W obecnych realiach ekonomicznych z odpadów tworzyw sztucznych wytwarzane są dodatki/komponenty do paliw (ponadto dodatki do farb, lakierów, smarów).

Na większą skalę produkcja paliw płynnych z tworzyw byłaby do sfinansowania, tak w Polsce, jak i na świecie, tylko w przypadku znaczących dotacji, co mogłoby nastąpić drogą decyzji polityków. Pomimo szczytnych haseł działań „proekologicznych” byłoby to jednak wbrew zasadom ekonomii i profesjonalnej ekologii. Obecne (rok 2020) kalkulacje produkcji paliwa płynnego z odpadów tworzyw sztucznych można zobrazować tak, jakby ktoś chciał z 3 litrów ropy naftowej zrobić 1 litr. Ponieważ ekologiści i część polityków, w tym europejskich, wydają się być dalecy od rozumienia zasad ekonomii i techniki, wyobrażalny jest każdy scenariusz.

Kompostowanie tworzyw sztucznych

Do rozkładania tworzyw sztucznych można wykorzystać drobnoustroje i organizmy wyższe. W naturze obserwowana jest erozja biologiczna materiałów budowlanych z tworzyw sztucznych.

Zjawisko biologicznego rozkładu plastiku obserwuje się na wysypiskach i w zbiornikach wodnych. Dla celowej utylizacji nie nadających się do powtórnego wykorzystania tworzyw problemem jest powolność tych procesów.

Zaangażowane muszą być różne organizmy, ostatecznym produktem jest CO2 i (nie zawsze) metan lub wyższe węglowodory. Przemiana do CO2 nie jest pożądana i to nie z powodu histerii strachu przed dwutlenkiem węgla, który jakoby miał spowodować wieszczone przez Ala Gore’a śmiertelne globalne ocieplenie, lecz jest czystym marnotrawstwem energii. Opracowanie bioreaktorów zdolnych do szybkiego przetwarzania nie nadających się do recyklingu tworzyw sztucznych do metanu (lub innych paliw) jest przedmiotem intensywnych badań instytutów biotechnologii. Teoretycznym niebezpieczeństwem, jakie może w przyszłości być związane ze zmutowanymi drobnoustrojami zdolnymi do szybkiej destrukcji tworzyw sztucznych, jest ich wydostanie się z reaktorów do środowiska.

Spalanie odpadów

Jak przedstawiliśmy, produkcja paliw z odpadów tworzyw sztucznych jest i prawdopodobnie będzie przez najbliższe 20 lat nieopłacalna. (Nie można wszakże wykluczyć, że po tym czasie wzrost cen nośników energii, globalne oziębienie oraz postęp biotechnologii odwrócą sytuację). Pozostaje zatem spalanie odpadów tworzyw sztucznych. Przede wszystkim nie jest wtedy wymagane precyzyjne ich sortowanie. Przestają być problemem tworzywa mieszane i wielowarstwowe.

Nie przeszkadza, jeśli tworzywa są brudne, a nawet wymieszane z innego rodzaju odpadkami (śmieciami). Wartość energetyczna tworzyw sztucznych jest zbliżona do wartości energetycznej węgla. Są zatem pożądanymi surowcami energetycznymi.

Wraz z innymi odpadami wykorzystywane są w spalarniach działających na zasadzie kogeneracji, to znaczy dostarczających i energię elektryczną, i ciepło użytkowe, czyli pracujących jako elektrociepłownie. W XX wieku największy problem podczas spalania tworzyw sztucznych stwarzały groźne zanieczyszczenia gazowe, w tym dioksyny i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Przez lata stanowiły one zmorę spalarni i ich sąsiedztwa oraz barierę dla ich upowszechnienia (polecamy nasz artykuł o spalarniach odpadów, marcowy „Kurier WNET” 69/2020). Współcześnie budowane spalarnie to prawdziwe zakłady chemiczne, które skutecznie minimalizują zanieczyszczenia gazowe, powstające podczas spalania odpadów.

Skup odpadów tworzyw sztucznych

Pełni funkcję ekologiczną, przyczyniając się do ograniczenia rozproszenia tworzyw sztucznych w środowisku. Pełni rolę ekonomiczną. Poprzez recykling przyczynia się do zmniejszenia zapotrzebowania na nowy surowiec, zmniejsza parcie importowe, a po posortowaniu cenniejszych frakcji dostarcza surowca energetycznego do elektrociepłowni. Najbardziej pożądanym surowcem do recyklingu byłyby odpady poprodukcyjne, gdyż jest to materiał najczęściej jednorodny. Niestety lwią część odpadów stanowią te pochodzące od tysięcy mieszkańców, z pierwotnej lub wtórnej ich selekcji.

Cło – akcyza – podatek od tworzyw sztucznych – dotacje

Wymienione w podtytule powyżej narzędzia to podstawowe finansowe mechanizmy regulacyjne, jakimi dysponuje państwo. Pozostaje jeszcze system zakazów i nakazów. Forsowany niedawno w organach Unii Europejskiej pomysł podatku od niepodlegających recyklingowi tworzyw sztucznych już w swoim założeniu jest błędny. Dotychczasowe obserwacje gospodarki odpadami w świecie prowadzą do następujących wniosków: lobby surowców wtórnych naciska na polityków, by kierowali szeroki strumień dotacji właśnie do nich. Faktycznie ich działalność jest najczęściej pożyteczna dla środowiska. Skrajni liberałowie zaś postulują pełne urynkowienie obrotu surowcami wtórnymi – całkowitą eliminację wszelkich dotacji, co jest jednak mało realne. Cała sztuka roli nadzorczej państwa polega na dotowaniu w niezbędnych dziedzinach na minimalnym poziomie, a jeszcze lepiej – manewrując podatkami. Zbyt duże dotacje są prostą drogą do nadużyć: karuzel handlu odpadami, eksportu i importu fakturowego, a jeśli faktycznego, to wiąże się to z transportem, który pożera kolejne tysiące ton paliwa. Również podatek od niepodlegającego recyklingowi plastiku stwarza drogę do nadużyć. Można go nazwać „podatkiem na wyjściu”, w odróżnieniu od sensowniejszego „podatku na wejściu”. Ten ostatni mobilizuje do wspomnianego wcześniej unikania, czyli do redukcji strumienia wprowadzanych tworzyw sztucznych.

Podstawowy mechanizm regulacyjny powinien opodatkowywać tworzywa sztuczne już na początku, czyli surowce wychodzące z syntezy lub z importu. W gruncie rzeczy w Polsce istnieje podobny system podatkowy. Jest on od lat udoskonalany. Ma jeszcze pewne wady. Najważniejszą chyba stanowią zwolnienia z danin, tzw. wyjątki, które są skutkiem działania lobbystów, wśród nich także te populistyczne, dotyczące tworzyw dla zastosowań medycznych lub zabawek. Kolejną jest przypisanie akcyzy do ograniczonej liczby konkretnych wyrobów, naliczanej od sztuki, a nie od masy. Każdy produkt złożony zawierać może procentowo dużą, ściśle określoną masę tworzywa sztucznego, co w przypadku importu łatwo jest określić i opodatkować.

Jak cały system podatkowy w Polsce, także ten dotyczący tworzyw sztucznych wymaga upraszczania. Zalecał to już wiek temu Albert Einstein: „Wszystko należy upraszczać jak tylko można, ale nie bardziej”.

Odpowiednio konstruowane daniny od tworzyw sztucznych powinny być ważnym źródłem dochodu państwa, ochroną rynku własnego, działaniem mobilizującym do recyklingu we własnym zakresie – nie na zasadzie dotacji!

Po wyeksponowaniu w jednym z przyszłych artykułów argumentów o szkodach środowiskowych powstających jeszcze przed wytworzeniem tworzywa sztucznego jako surowca, potrzeba rozszerzania danin od tworzyw okaże się jeszcze pilniejsza (podatek Pigou).

Ironia losu

Pod koniec 2018 roku Parlament Europejski wyszedł z inicjatywą zakazu sprzedaży jednorazowych sztućców, talerzy, kubków, słomek i patyczków kosmetycznych, który w pełni ma wejść w życie w 2021 roku. Dyrektywa ta uderza ekonomicznie przede wszystkim w Chiny, głównego eksportera tych produktów. W związku z ogłoszeniem pandemii wirusa przeziębienia, w okresie 5 miesięcy 2020 roku (czyli rok przed wejściem dyrektywy w życie) cały spanikowany świat zaimportował z Dalekiego Wschodu kilkakrotnie więcej jednorazowych rękawiczek i maseczek, aniżeli jednorazowych sztućców rocznie.

Artykuł Jacka, Karola i Michała Musiałów pt. „Tworzywa sztuczne a środowisko” znajduje się na s. 3 i 4 czerwcowego „Śląskiego Kuriera WNET” nr 72/2020.

• Już od 2 lipca „Kurier WNET” na papierze w cenie 9 zł!
• Ten numer „Kuriera WNET” można nabyć jedynie w wersji elektronicznej (wydanie ogólnopolskie, śląskie i wielkopolskie wspólnie) w cenie 7,9 zł pod adresem: e-kiosk.pl, egazety.pl lub nexto.pl.
• Czytelnicy gazety za granicą mogą zapłacić za nią PayPalem lub kartą kredytową na serwisie gumroad.com.
• Prenumerata 12-miesięczna wersji elektronicznej: 87,8 zł.
• Wydania archiwalne „Kuriera WNET” udostępniamy gratis na www.issuu.com/radiownet.

O wszelkich zmianach będziemy Państwa informować na naszym portalu i na antenie Radia Wnet.