PLA nie do końca biodegradowalne

Kwas polimlekowy (PLA) to wiodący polimer na rynku tworzyw sztucznych. Produkowany jest głównie z odnawialnych zasobów naturalnych i uważany jest za przedstawiciela tzw. tworzyw biodegradowalnych. PLA jest uważany za alternatywę o podobnych funkcjonalnościach do konwencjonalnych tworzyw sztucznych na bazie ropy naftowej, które z drugiej strony nie ulegają biodegradacji. Jednak powoływanie się na biodegradowalność w kontekście utylizacji i zanieczyszczeń tworzyw sztucznych wymaga szczególnej ostrożności.

Z definicji biodegradowalność to właściwość materiału, która pod wpływem organizmów żywych ulega rozkładowi do wody, dwutlenku węgla, metanu, pierwiastków zasadowych i biomasy. Biodegradacja materiałów z tworzyw sztucznych w pożądanych ramach czasowych wymaga określonych warunków światła, wilgotności, temperatury i dostępności w społecznościach tlenu, azotu i drobnoustrojów, które są osiągane w warunkach kompostowania przemysłowego, ale są nie jest reprezentatywny dla środowisk naturalnych Co więcej, przyroda charakteryzuje się znacznie większą złożonością i różnorodnością wzajemnie wpływających na siebie czynników fizycznych i biologicznych, które zmieniają się zarówno w przestrzeni, jak i w czasie, dlatego nie jest możliwe określenie materiału jako powszechnie ulegającego biodegradacji w środowisku. Biodegradowalność w środowisku jest zatem lepiej zdefiniowana jako właściwość systemowa, która uwzględnia interakcję między atrybutami konkretnego materiału a cechami konkretnego środowiska odbiorczego. Innymi słowy, każde środowisko miałoby swój specyficzny potencjał biodegradowalności dla każdego rodzaju plastiku.

Odporność materiałów z tworzyw sztucznych na degradację środowiska budzi poważne obawy, ponieważ duże ilości tych materiałów trafiają do oceanu. Tam utrzymują się przez nieokreślony czas, prawdopodobnie powodując szkody i toksyczność dla ekosystemów morskich.

Aby rozwiązać ten problem, opracowano wiele materiałów kompostowalnych i tzw. biodegradowalnych. Jednakże, aby większość kompostowalnych tworzyw sztucznych uległa szybkiej biodegradacji, wymaga specjalnych warunków, które można osiągnąć jedynie w warunkach przemysłowych. Zatem tworzywa sztuczne nadające się do kompostowania przemysłowego mogą w warunkach naturalnych utrzymywać się jako substancje zanieczyszczające.

W badaniach nad rozpadem tworzyw biodegradowalnych przeprowadzonych przez Sarah-Jeanne Royer i jej współpracowników ze Scripps Institution of Oceanography na University of California w San Diego testowano biodegradowalność w wodach morskich tworzyw wykonanych z kwasu polimlekowego (PLA), rozproszonego tworzywa sztucznego nadającego się do kompostowania przemysłowego. Test rozszerzono także na tworzywa sztuczne na bazie celulozy i konwencjonalnych, niebiodegradowalnych na bazie ropy naftowej. Analizy uzupełniono testami w bioreaktorach w ramach innowacyjnego, łączonego podejścia.

Wyniki pokazują, że kwas polimlekowy (PLA), tzw. tworzywo biodegradowalne, nie ulega degradacji w środowisku morskim przez ponad 428 dni, tak samo jak w przypadku polipropylenu na bazie ropy naftowej i politereftalanu etylenu, w tym ich części w tworzywach z mieszanki tworzyw sztucznych na bazie celulozy i ropy.

Natomiast naturalne i regenerowane włókna celulozowe ulegają całkowitej biodegradacji w ciągu około 35 dni. Nasze wyniki wskazują, że kwas polimlekowy jest odporny na degradację w środowisku morskim przez co najmniej rok i sugerują, że mieszanki tworzyw sztucznych i celulozy na bazie ropy naftowej nie są dobrym rozwiązaniem w ograniczaniu zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi.

Wyniki dotyczące kwasu polimlekowego dodatkowo podkreślają, że kompostowalność nie oznacza degradacji środowiska i że odpowiednie zarządzanie utylizacją ma kluczowe znaczenie również w przypadku tworzyw sztucznych nadających się do kompostowania.

Określanie tworzyw sztucznych nadających się do kompostowania jako tworzyw biodegradowalnych jest mylące, ponieważ może sugerować postrzeganie materiału rozkładającego się w środowisku. Podsumowując, postęp w dziedzinie tworzyw jednorazowego użytku powinien uwzględniać wpływ na środowisko w trakcie ich pełnego cyklu życia, a występowanie utylizacji ulegającej degradacji dla środowiska nie powinno stanowić alibi dla utrwalania destrukcyjnych zachowań związanych z wyrzucaniem.

Zródło: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0284681

Autorzy:

• Sarah-Jeanne Royer ,
• Francesco Greco,
• Michaela Kogler,
• Dimitri D. Deheyn