10 najlepszych ekologicznych zamienników plastiku

W 1907 roku Leo Baekeland wynalazł nowy materiał, bakelit , który był pierwszym prawdziwym syntetycznym tworzywem sztucznym, składającym się z cząsteczek nie występujących w naturalnym świecie. To był niesamowity przełom. Bakelit był trwały i odporny na ciepło i można go było formować w prawie każdy kształt. Ludzie nazywali to „materiałem tysiąca zastosowań” [źródło: Science History Institute ].

Okazało się to niedopowiedzeniem. Dziś tworzywa sztuczne są jednym z fundamentów współczesnej cywilizacji technologicznej — wytrzymałe, elastyczne, trwałe, odporne na korozję i pozornie nieskończenie uniwersalne. Wszędzie wokół nas znajdują się plastikowe przedmioty, od pojemników na żywność i butelek z mlekiem i napojem, które kupujemy w supermarkecie, po blaty w naszych kuchniach i wykładziny naszych patelni. Nosimy ubrania wykonane z plastikowych włókien, siedzimy na plastikowych krzesłach i podróżujemy samochodami, pociągami i samolotami, które zawierają plastikowe części. Tworzywa sztuczne stały się nawet ważnym materiałem budowlanym, używanym do wszystkiego, od izolowanych paneli ściennych po ramy okienne [źródło: American Chemistry Council ]. Cały czas znajdujemy nowe zastosowania dla plastiku.

Nasza zależność od plastiku ma również coraz poważniejsze minusy, ponieważ robimy z niego tak wiele i tak wiele go wyrzucamy. Z 9,1 miliarda ton (8,3 miliarda ton metrycznych) plastiku wyprodukowanego na świecie od 1950 roku, 6,9 miliarda ton (6,3 miliarda ton metrycznych) stało się odpadem, a tylko 9 procent z nich zostało poddanych recyklingowi. Reszta ląduje na wysypiskach śmieci i w oceanach świata, gdzie zanieczyszczenia z tworzyw sztucznych pustoszą dziką przyrodę i zmywają się na plażach. Około 40 procent odpadów to wyrzucane opakowania [źródło: Parker ].

Ale jest sposób, aby to naprawić, ponieważ istnieją bardziej przyjazne dla środowiska alternatywy dla tworzyw sztucznych. Oto 10 z nich.

1. Szkło
2. Torby na zakupy wielokrotnego użytku
3. Dodatki do tworzyw sztucznych
4. Białko mleka
5. Odpady winogronowe
6. Płynne drewno
7. Poliestry PCL
8. Poliestry PHA
9. Poliestry PLA
10. Polimery na bazie skrobi

Dawno, dawno temu zarówno mamy, jak i mleczacze napełniali szklane butelki mlekiem. Teraz rozejrzyj się po kuchni, a prawdopodobnie zobaczysz wiele plastików — butelki na wodę, butelki po napojach, pojemniki do przechowywania żywności. Czasy się zmieniły.

Czasami cofanie się w czasie to dobra rzecz. W przeciwieństwie do plastiku, który często jest pozyskiwany z paliw kopalnych , szkło powstaje z piasku. Ten odnawialny zasób nie zawiera substancji chemicznych, które mogą przenikać do żywności lub organizmu. I łatwo go poddać recyklingowi — bez względu na to, czy wyrzucasz butelki do kosza do recyklingu, aby przekształcić je w nowe butelki, czy ponownie wykorzystujesz szklane słoiki do przechowywania resztek. Jasne, szkło może pęknąć po upuszczeniu, ale nie stopi się w kuchence mikrofalowej .

Szklane butelki i słoiki potencjalnie nadają się w 100 procentach do recyklingu, a szkło w nich może być używane bez końca, bez utraty jakości i czystości. Producenci szkła chętnie przyjmują szkło z recyklingu, ponieważ gdy jest wykorzystywane jako składnik do produkcji nowego szkła, wymaga mniej energii w piecach. Producenci pojemników i przemysł włókna szklanego (który również wykorzystuje szkło z recyklingu) wspólnie kupują rocznie 3,35 miliona ton (3,03 miliona ton metrycznych) szkła z recyklingu [źródło: Glass Packaging Institute ].

Ale możemy zrobić o wiele lepszą robotę w recyklingu szkła. W 2015 roku, ostatnim roku, dla którego Amerykańskie Stowarzyszenie Ochrony Środowiska (EPA) ma statystyki , Amerykanie poddali recyklingowi tylko 26,4 procent używanych szklanych pojemników.

Kiedy plastikowe torby po raz pierwszy pojawiły się na scenie, mieliśmy wybór: papier lub plastik. Dziś to wszystko z plastiku. A jeśli nie jesteś zbyt czujną osobą przy kasie, znajdziesz się w drodze do domu z torbą na każdy przedmiot.

W rzeczywistości trudno jest dokonać zakupu bez natychmiastowego wrzucenia go do plastiku. Nic dziwnego, że plastikowe torby wydają się wszechobecne. Stany Zjednoczone wyprodukowały zdumiewające 4,13 miliona ton (3,75 miliona ton metrycznych) toreb plastikowych w 2015 roku, ostatnim roku, dla którego dostępne są dane, a tylko 530 000 ton (481 000 ton metrycznych) zostało poddanych recyklingowi [źródło: EPA ]. Reszta kończy jako śmieci w miastach i miasteczkach – a zbyt wiele trafia do oceanu, gdzie każdego roku zabija miliony żółwi morskich, ptaków i ssaków oceanicznych [źródło: Environment California ]. Ale trzeba jakoś taszczyć te artykuły spożywcze do domu. Więc co robisz? Na początek torby na zakupy wielokrotnego użytku.

Możesz je ozdobić wzorami lub nadrukować nazwę lub swój bank / siłownię / sklep z mrożonymi jogurtami. Wszyscy je rozdają, a przychodzą z płótna, tkanego włókna z tworzywa sztucznego, konopi, bawełny, a nawet skóry. Znajdziesz nylonowe te, które można złożyć w pokrowiec na tyle mały, że zmieści się w Twojej kieszeni. W rzeczywistości wystarczy każdy rodzaj torby, niezależnie od tego, czy jest przeznaczona do przewożenia artykułów spożywczych, czy nie.

Bonus: unikając plastikowych torebek, nie będziesz ich gromadzić w szafkach i nie musisz się martwić, gdzie się znajdą, gdy je wyrzucisz.

Podczas gdy niektórzy ludzie są zajęci opracowywaniem substytutów tworzyw sztucznych, inni są nastawieni na uczynienie konwencjonalnych tworzyw termoplastycznych biodegradowalnymi . Jak? Dorzucając dodatki zwane koncentratami prodegradacyjnymi ( PDC ). PDC są zwykle związkami metali, takimi jak stearynian kobaltu lub stearynian manganu. Promują procesy utleniania, które rozkładają plastik na kruche fragmenty o niskiej masie cząsteczkowej. Mikroorganizmy pożerają fragmenty, gdy się rozpadają, zamieniając je w dwutlenek węgla , wodę i biomasę, która podobno nie zawiera szkodliwych pozostałości.

Rozejrzyj się za technologiami dodatków, a natkniesz się na nazwy handlowe TDPA (akronim od Totally Degradable Plastic Additives) lub MasterBatch Pellets (MBP). Wykorzystywane są do produkcji jednorazowych tworzyw sztucznych, takich jak cienkie plastikowe torby na zakupy, jednorazowe pieluchy, worki na śmieci, pokrywy na wysypiska śmieci i pojemniki na żywność (w tym pojemniki na żywność typu fast-food).

Po dodaniu do polietylenu (standardowego materiału toreb plastikowych) na poziomie 3%, PDC mogą sprzyjać prawie całkowitej degradacji; 95 procent plastiku znajduje się we fragmentach przyjaznych dla bakterii w ciągu czterech tygodni [źródło: Nolan-ITU Pty ]. Chociaż polimery zawierające PDC nie są ściśle biodegradowalne („bioerodujące” są bardziej podobne), polimery zawierające PDC są bardziej przyjazne dla środowiska niż ich czystsi kuzyni polimerów, które przez setki lat leżą na wysypiskach.

Niedawne badanie przeprowadzone przez firmę badawczą HIS Markit wykazało, że wartość biodegradowalnych tworzyw sztucznych sprzedanych na całym świecie przekroczyła 1,1 miliarda dolarów w 2018 r. i przewiduje, że do 2023 r. wzrośnie do 1,7 miliarda dolarów [źródło: Goldsberry ].

Problem z kontrolerem PDC?

Biodegradowalne tworzywa sztuczne wyglądają i działają dokładnie tak, jak produkty z tworzyw sztucznych, które zachęcamy do recyklingu. Co się stanie, jeśli przypadkowo poddamy recyklingowi te biodegradowalne torby? Cóż, konsekwencje są potencjalnie katastrofalne — pompy irygacyjne z recyklingu polietylenu, które są zanieczyszczone dodatkami PDC, prawdopodobnie nie wytrzymają zbyt długo. W rzeczywistości firmy zajmujące się recyklingiem tworzyw sztucznych w RPA tak mocno odczuwają niezdolność do utrzymania materiałów biodegradowalnych zawierających PDC poza strumieniami recyklingu, że chcą zakazać ich stosowania w tym kraju.

Żyją na nim wszystkie nowonarodzone ssaki. Bez tego nie byłoby lodów. Naprawdę nie można zaprzeczyć wartości lub przyjemności mleka .

Teraz naukowcy twierdzą, że może to pomóc w produkcji biodegradowalnego plastiku do produkcji poduszek meblowych, izolacji, opakowań i innych produktów. Tak, naukowcy ożywiają pomysł przekształcenia kazeiny, głównego białka występującego w mleku, w biodegradowalny materiał, który odpowiada sztywnością i ściśliwością polistyrenu.

Plastik na bazie kazeiny istnieje od lat 80. XIX wieku, kiedy to francuski chemik potraktował kazeinę formaldehydem, aby wytworzyć materiał, który mógłby zastąpić kość słoniową lub szylkret. Ale chociaż jest to idealne rozwiązanie na biżuterię, którą podziwiała nawet królowa Mary, plastik na bazie kazeiny jest zbyt kruchy, by można go było używać nie tylko do ozdabiania.

Naukowcy odkryli sposób, aby białko było mniej podatne na pękanie, dzięki glince krzemianowej zwanej montmorylonitem sodu . Zamrażając montmorylonit sodu w gąbczastym materiale zwanym aerożelem , nasycili porowatą siatkę gliny plastikiem kazeinowym. Wynik? Materiał typu polistyrenu, który po umieszczeniu na śmietniku zaczyna się całkowicie rozkładać [źródło: The Economist ]. Nowoczesne tworzywo sztuczne na bazie mleka nie pęka tak łatwo, dzięki szkieletowi krzemianowemu, a nawet sprawiły, że produkty są mniej toksyczne, zastępując formaldehyd aldehydem glicerynowym podczas procesu.

Przyszłość plastiku kazeinowego nie jest pewna, ale zamiana go na polistyren na bazie ropy naftowej z pewnością dałaby nam kolejny powód, by pokochać mleko.

Przemysł winiarski wytwarza dużo odpadów z winogron — zasadniczo stały materiał, który pozostaje po wyciśnięciu winogron w celu wydobycia soku, który jest sfermentowany do wina. (To około 25 procent wagi winogron).

Ale włoska firma Vegea wykorzystuje odpady winogron do produkcji skóry syntetycznej, która mogłaby zastąpić imitację skóry winylowej, a także do produkcji tkanin na ubrania.

Według artykułu w Horizon , magazynie innowacji technologicznych Unii Europejskiej, Vegea wyprodukowała już linię przykładowych produktów do noszenia dla firmy odzieżowej H&M, które zostały zaprezentowane na wystawie w 2017 roku. Były to sukienki, buty i torby wykonane z odpadów winogron.

Vegea jest obecnie w trakcie zwiększania swoich zdolności produkcyjnych, aby produkować ubrania z odpadów winogronowych na sprzedaż do sklepów odzieżowych, więc wkrótce powinieneś być w stanie dodać odpady winogron do swojej garderoby. Odpady z winogron mogą w końcu pojawić się również w meblach i samochodach [źródło: Ceurstemont ]

Next up is a promising bioplastic, or biopolymer, called liquid wood. Biopolymers fake it; these materials look, feel and act just like plastic but, unlike petroleum-based plastic, they're biodegradable. This particular biopolymer comes from pulp-based lignin, a renewable resource.

Manufacturers mix lignin, a byproduct of paper mills, with water, and then expose the mixture to serious heat and pressure to create a moldable composite material that's strong and nontoxic. German researchers have incorporated this plastic substitute into a variety of items including toys, golf tees and even hi-fi speaker boxes.

In 2018, Bioplastics News reported that Christopher Johnson, a researcher at the U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory, had developed a promising process for improve the conversion of lignin into a substitute material for plastics, as well as nylon.

Because it's made of wood, it can be recycled as wood, too.

The next three entries on this list are all biodegradable plastics called aliphatic polyesters. Overall, they aren't as versatile as aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), which is commonly used to make water bottles. But since aromatic polyesters are completely resistant to microbial breakdown, a lot of time and effort is being pumped into finding viable alternatives in aliphatic polyesters.

Take polycaprolactone (PCL), a synthetic aliphatic polyester that isn't made from renewable resources but does completely degrade after six weeks of composting. It's easily processed but hasn't been used in significant quantities because of manufacturing costs. However, blending PCL with cornstarch reduces cost.

Biomedical devices and sutures are already made of the slow-degrading polymer, and tissue-engineering researchers dig it, too. It also has applications for food-contact products, such as trays.

"Naturally produced polyesters" may sound like a phrase lifted from a marketing campaign, but feed sugar to certain types of bacteria and you've got yourself a plastic production line.

That's the case with polyhydroxyalkanoate (PHA) polyesters, the two main members of which are polyhydroxybutrate (PHB) and polyhydroxyvalerate (PHV). These biodegradable plastics closely resemble man-made polypropylene. While they're still less flexible than petroleum-based plastics, you'll find them in packaging, plastic films and injection-molded bottles.

Production costs have mostly put PHA in the shadow of cheaper, petroleum-based plastics, but a little creativeness in sourcing inexpensive raw materials may make it a top choice soon. Corn-steeped liquor, molasses and even activated sludge could all supply the sugar the bacteria need to produce the plastic .

PHAs biodegrade via composting; a PHB/PHV composite (92 parts PHB/8 parts PHV, by weight) will almost completely break down within 20 days of cultivation by anaerobic digested sludge, the workhorse of biological treatment plants [source: Nolan-ITU Pty Ltd].

PHAs already are used in a variety of products, including disposable package for foods, beverages and various consumer products. They're also being used in medical applications such as sutures, and to make the agricultural foil used to store hay bales [source: Creative Mechanisms].

Producing plastic from processed corn may seem like a pipe dream, but it's happening every day. Polylactic acid, or PLA, is another aliphatic polyester and one that can be made from lactic acid, which is produced via starch fermentation during corn wet milling. Although most often generated from corn, PLA can be made from wheat or sugarcane as well

PLA looks and performs similiarly to the polyethlene used in plastic films, packing materials and bottles, and it can also be used as a substitute for the polystyrene used in foam food plates and containers and plastic cutlery. But unlike conventional petroleum-based plastics, PLA has some big advantages. For one, since it's made from plants that absorb carbon dioxide as they grow, there's no net increase in carbon dioxide from its raw materials. A 2017 study found that switching from conventional plastic to PLA would cut U.S. greenhouse gas emissions by 25 percent [source: Cho].

PLA has the advantage that it's quickly biodegradable, under the right conditions. If the plastic is sent to an industrial composting facility where it's continually subjected to heat and microbes, it can degrade in two to three months. If it's tossed in a landfill, though, it won't break down any quicker than conventional plastic [source: Isom and Shughart].

As a totally biodegradable, low-cost, renewable and natural polymer, starch has been receiving lots of attention for developing sustainable materials. When it comes to replacing plastic, however, starch can't cut the mustard; its poor mechanical properties mean it has limited use for the sturdy products that plastics generate.

What one of the hottest trends in biodegradable plastic development can do is make polymer composites more biodegradable. You name it, and starch has probably been combined with it, albeit with varying degrees of success.

Starch is usually blended with aliphatic polyesters, such as PLA and PCL, and polyvinyl alcohol to make completely biodegradable plastics. Adding in starch also shaves plastic manufacturing costs. But starch content must exceed 60 percent of the composite before it has a significant effect on degradation; as the starch content increases, the polymers become more biodegradable [source: Nolan-ITU Pty Ltd]. Keep in mind, though, that adding more starch also affects the properties of the plastic. If you put wet leaves in a starch bag for a bit, you'll have a mess when you go to pick up the bag.

So, while there is no silver bullet for making plastics greener, a combination of revitalizing old ideas and revolutionizing plastic technology is a step in the right direction.

Originally Published: May 18, 2009

Can plastic be replaced by biodegradable alternatives?

Are plastic alternatives better for the environment?

What could be an alternative to plastic?

What would be the advantage of using bamboo instead of plastic or wood?

Powiązane artykuły

Więcej świetnych linków