Bioplastikus tiriantys KTU mokslininkai: pasaulį teršia ne plastikas, o žmogus

Šiandien bioplastikai neretai įvardijami kaip vienas ateities tvarumo sprendimų, tačiau nedaugelis žino, jog tai – toli gražu ne pastarųjų dešimtmečių mokslininkų darbo rezultatas. 

Dar 1926 metais prancūzų tyrėjo Maurice Lemoigne atrastas bioplastiko polihidroksibutirato gamybos būdas tuomet buvo nustelbtas pigios ir, rodėsi, kone beribės naftos pramonės.

Visgi to pasekmes matome šiandien – senkantys naftos ištekliai ir sunkiai įsivaizduojami 400 milijonų tonų, svoriu prilygstančių 40 Eifelio bokštų, sintetinio plastiko atliekų vien 2021 metais.

Ar bioplastikai gali išgelbėti pasaulį? Kauno technologijos universiteto (KTU) tyrėjai teigia – be atsakingo mums įprastų sintetinių plastikų naudojimo bioplastikai mažai ką gali pakeisti. Visgi inovatyvūs sprendimai, bandant pažaboti šiandienos pasaulio ekologinę krizę, būtini, o bioplastikų vaidmuo gali būti itin reikšmingas.

Atsigręžti į gamtą

Bioplastikai, pasak KTU profesorės dr. Ramunės Rutkaitės, yra plati sąvoka, apimanti visą eilę medžiagų, besiskiriančių tiek savo bioskaidumu, tiek ir žaliavomis, iš kurių yra pagamintos.

„Plastikas yra laikomas bioplastiku, jeigu jis yra pagamintas iš atsinaujinančių gamtinių žaliavų, gaunamų iš biomasės, natūralių arba genetiškai modifikuotų organizmų, arba jis yra biologiškai skaidomas. Egzistuoja ir trečia bioplastikų rūšis, pasižyminti šiomis abejomis savybėmis“, – pasakoja mokslininkė.

Šiuo metu, pasak KTU profesorės, didžioji dauguma bioplastikų visgi yra gaminama iš žemės ūkio, vadinamųjų pirmosios kartos, žaliavų, daugiausiai tam naudojant angliavandenilių gausius augalus, pavyzdžiui bulves, kukurūzus, cukranendres, kviečius. 

Toks bioplastikų žaliavų pasirinkimas, žinoma, kelia etinį klausimą: ar pasaulis gali leisti maistui tinkamas žaliavas panaudoti, pavyzdžiui, bioplastikinių maišelių gamybai?

„Šiuo atveju, be jokių abejonių pirmenybė turi būti skiriama maistui, – teigia dr. R. Rutkaitė. – Tuo tarpu bioplastikų gamybai turėtų būti naudojamos antros ir trečios karos žaliavos: maistui ar pašarams netinkamos gamtinės žaliavos, dumblių biomasė, komunalinės ir pramoninės atliekos, taip pat ir maisto pramonės šalutiniai produktai.“

Nors antros ir trečios kartos žaliavų panaudojimo bioplastikų gamybai technologijos vis dar pakeliui, vienas tokių žaliavų, randamų daugelio augalų nevalgomose dalyse, tiria KTU mokslininkai.

Projekte „Bioaktyvių ir bioskaidžių bioplastikų iš tvarių polisacharidų kūrimas“ dirbantis KTU podoktorantūros stažuotojas iš Nigerijos dr. Ayodeji Amobonye teigia, kad idėją arčiau pažvelgti į apsauginius augalų apvalkalus, kaip potencialų šaltinį bioplastikų komponentų gamybai, pasufleravo ne kas kita kaip pati gamta.

„Šis projektas, kaip ir daugelis kitų, yra įkvėptas gamtos, kurioje daugelis vaisių ir sėklų yra tarsi uždaryti į savotiškus „kiautus“, apsaugančius vaisių vidų nuo įvairių gamtos veiksnių, tokių kaip drėgmė, UV spinduliai, ligų sukėlėjai ir kenkėjai. 

Pavyzdžiui, riešutų kevalų apsaugą daugiausiai užtikrina specialus lignoceliuliozinis karkasas, tačiau jame esantys įvairūs biologiškai veiklūs junginiai tik dar labiau ją sustiprina. Būtent šiuos gamtinius junginius kaip veikliąsias medžiagas funkciniams bioplastikams gaminti ir siekiame ištirti”, – pasakoja jaunasis tyrėjas.

„Bio“ nebūtinai reiškia bioskaidus

Bioskaidumas – pagrindinė savybė, lemianti vis didėjantį bioplastikų patrauklumą įvairiuose sektoriuose, ypač dėl jiems būdingų unikalių cheminių ir fizikinių savybių, galinčių bioskaidžius bioplastikus padaryti netgi pranašesniais už tradicinius plastikus.

„Biologiškai skaidomas bioplastikas, esant tinkamoms aplinkos sąlygoms ir mikroorganizmams, gali visiškai suskilti į natūralias medžiagas, pavyzdžiui vandenį, anglies dioksidą ar kompostą. Tokiu atveju nelieka ir bioplastiko dalelių, tad nekenkiama nei dirvožemiui nei vandens ištekliams,“ – pabrėžia dr. R. Rutkaitė.

Kita vertus, didesniu bioaktyvumu pasižymintys bioplastikai gali išplėsti pačios medžiagos funkcionalumą, o tai, pavyzdžiui, galėtų padėti kovojant su kita pasauliui opia problema – maisto švaistymu.

„Antimikrobinės ir antioksidacinės bioplastikų savybės yra itin aktualios maisto pramonei – iš tokių medžiagų pagamintos pakuotės galėtų prailginti supakuoto maisto galiojimo laiką, o tai, savo ruožtu, padėtų mažinti maisto atliekų kiekius,“ – teigia podoktorantūros stažuotojas dr. A. Amobonye, kartu su KTU mokslininkais tobulinantis bioplastikų bioaktyvumo ir bioskaidumo savybes.

Visgi, tyrėjai pabrėžia, nors pavadinti „bio“, iš tiesų ne visi bioplastikai yra biologiškai skaidūs. Kaip teigia dr. Ramunė Rutkaitė, kartais ir 100 proc. iš augalinių žaliavų pagamintas bioplastikas gali būti biologiškai neskaidomas, kai tuo tarpu kai kurie plastikai, gaminami iš iškastinių žaliavų, gali greitai suirti.

„Bioskaidumo savybės dažniausiai nepriklauso nuo medžiagos pirminio šaltinio, tačiau yra susijusios su medžiagos chemine struktūra, – pasakoja mokslininkė. – Todėl rūšiuojant bioplastikus labai svarbu vadovautis ant bioplastiko gaminio, pavyzdžiui pakuotės, esančia informacija. 

Jeigu yra pažymėta, kad gaminys suyra namų komposto sąlygomis, jį galima kompostuoti namų ūkiuose arba galima mesti į virtuvės ir maisto atliekų konteinerį. Kita vertus, jeigu informacijos apie namų kompostavimą nėra, bioplastikus reikia mesti į plastikams skirtą konteinerį.”

Išmokti gyventi su plastiku

Kaip bebūtų, bioplastikai savaime neišgelbės pasaulio, įsitikinusi dr. R. Rutkaitė. Jie gali padėti sumažinti iškastinio kuro naudojimą plastiko pramonėje, tačiau visų pirma žmonija turi išmokti tinkamai susidoroti su jau esamais žemėje sintetinių plastikų kiekiais. 

Ne veltui, pabrėžia tyrėja, sintetinių plastikų perdirbimas pastaraisiais metais tampa netgi aktualesnis nei naujų bioplastikų gamyba.

„Ne plastikas teršia aplinką. Teršėjas yra žmogus, kuris nesugeba arba kartais net nesupranta, kad plastikus būtina surinkti ir perdirbti, – pabrėžia mokslininkė. – Todėl labai svarbu gerinti plastiko atliekų surinkimą ir rūšiavimą visose pasaulio šalyse, mažinti vienkartinių plastiko gaminių vartojimą, naudoti plastiko produktus pakartotinai, o svarbiausia – ugdyti vartotojų sąmoningumą, nes kasdienis elgesys lemia plastiko gaminių vartojimo ir atliekų surinkimo mastą.”

Akimirksniu atsisakyti sintetinių plastikų nepavyks ne tik dėl susiformavusių vartojimo įpročių, tačiau ir dėl žemos sintetinių plastikų kainos bei savybių. 

Tyrėjai pripažįsta, bioplastikų iš antros ir trečios kartos žaliavų gamybos technologijos ir infrastruktūra vis dar nėra pakankamai išvystyta, o jų kaina šiuo metu keliskart viršija mums įprastų plastikų gamybos išlaidas. 

Tad, panašu, jog staigus pasaulinis perėjimas prie bioplastikų, bent kol kas, paprasčiausiai būtų neįmanomas.

„Kaip bebūtų, turime nepamiršti, kad Roma nebuvo pastatyta per vieną dieną, o dauguma kasdienių technologijų, kuriomis naudojamės dabar, kažkada buvo ribotos ir brangios. 

Tad pasaulio laukia dar ilgas kelias mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros (angl. R&D) srityje, kuriant sprendimus, leisiančius šiam pramonės sektoriui išnaudoti visą savo potencialą, – pasakoja dr. A. Amobonye.

Jo nuomone, atliekų perdirbimas į energiją, mechaninio ir cheminio perdirbimo schemos, šiuo metu yra bene svarbiausi būdai, padėsiantys efektyviau spręsti plastikų perdirbimo iššūkius.

„Šios priemonės yra taikomos ir Lietuvoje. Vis dėlto, mechaninio ir cheminio perdirbimo pajėgumus šalis netrukus privalės didinti dėl Europos Sąjungoje greitu laiku įsigaliosiančio Pakuočių ir pakuočių atliekų reglamento, kuris įpareigos mažinti plastikinių pakuočių atliekų kiekį, didinti pakuočių perdirbimo mastus ir naujose pakuotėse naudoti perdirbtus plastikus bei bioplastikus“, – sako KTU tyrėjas.