Od roku 1907, kdy byl bakelit odhalen jako první syntetický plast – používal se jako elektrický izolant – tato lehká, pevná a tvarovatelná třída materiálů pomohla vytvořit moderní svět. Plasty jsou základní složkou při navrhování a výrobě produktů a jejich použití, zejména jako položky na jedno použití, jako jsou lahve na vodu a obaly na potraviny, se rozšiřuje. Celková hmotnost vyrobených plastů za rok v současnosti činí více než 380 milionů tun a do roku 2050 by měla přesáhnout 900 milionů tun.
Ale stejně jako fosilní paliva, ze kterých jsou vyrobeny, mohou mít plasty negativní dopady na životní prostředí. Do roku 2050 bude odhadem 12 miliard tun plastového odpadu ležet na skládkách nebo znečišťovat přírodní prostředí. Pro srovnání, v roce 2015 se toto číslo pohybovalo kolem 4,9 miliardy tun. Použité plasty také tvoří velkou část paliva přiváděného do spaloven energetických odpadů, které jsou zdrojem uhlíkových emisí. Dokumentární filmy, jako jsou ty, které vyprávěl David Attenborough, upozornily na nebezpečí, které představují odpadní plasty pro životní prostředí. Záběry vyhozených lahví s vodou, které dusí mořský život, také pomohly vyvolat veřejné pobouření a posunuly znečištění plasty do globálních agend.
Ačkoli mnoho plastů nyní nese symbol recyklace, v praxi je recyklace plastů hrubá a energeticky náročná. Recyklované plasty bývají méně kvalitní – mají menší pevnost – než nově vyrobené plasty. Spotřebitelům se stále častěji prodávají produkty vyrobené z biologicky odbouratelných plastů, pocházejících z rostlinných zdrojů nebo obohacené kyslíkem a jinými chemikáliemi, aby se mohly rozložit v životním prostředí. To však komplikuje recyklační úsilí, protože biodegradabilní plasty mají škodlivý vliv na kvalitu recyklovaných plastů a pro recyklační závody neexistuje spolehlivý způsob, jak tyto plasty oddělit od jiných forem.
Jak by mohly být vytvořeny udržitelnější plasty, se stalo jednou z největších a nejnaléhavějších otázek dnešní chemie. Vědci z mnoha oborů nyní pracují na způsobech, jak snížit plastový odpad a zvýšit šance na jeho recyklaci.
O jednom takovém úsilí informuje tento týden vydání Nature. Stefan Mecking a jeho kolegové na univerzitě v Kostnici v Německu popisují nový typ polyethylenu – jeden z nejběžnějších typů jednorázových plastů – který lze recyklovat regenerací většiny výchozích materiálů – což je něco, s čím se těžko pracuje. stávající materiály a technologie recyklace.
Tento nový plast je třeba dále testovat a vyhodnotit jeho dopady na stávající recyklační infrastrukturu. Bude to vyžadovat jiný druh recyklační technologie, než je dostupná ve stávajících recyklačních střediscích. Pokud existuje konsenzus, že by se měl používat, a pokud jej lze zvětšit, má potenciál urychlit přechod k recyklovaným plastům. Mohlo by to být součástí řešení, jak snížit škodlivé používání plastů.
Ale samotná chemie nás může dovést jen tak daleko. Pokud se má omezit spalování plastů a hromadění materiálů v oceánech a na skládkách, průmysl nemůže pokračovat ve výrobě plastů současným tempem. Společnosti musí převzít větší odpovědnost za celý životní cyklus svých plastových výrobků. A aby se tak stalo, vlády budou muset zavést více regulací a musí také uspět navrhovaná smlouva OSN o plastech.
Jednosměrný systém
Plasty se vyrábějí spojením řetězců jednoduchých molekulárních stavebních bloků. Není snadné spustit tento proces zpětně a vytvořit materiály pro opětovné použití – ačkoli výzkumníci dosáhli určitého pokroku. Hlavní překážkou pro lepší recyklaci plastů je, jak systematickým a nízkoenergetickým způsobem rozbít chemické vazby a získat tak cenné materiály, které lze následně použít k výrobě stejně kvalitních plastů.
Existuje několik způsobů, jak dát plastům posmrtný život. Patří mezi ně mechanická recyklace – při níž se rozsekají, roztaví a znovu použijí jako plast nižší kvality. Další možností je jejich chemická recyklace – přerušením vazeb, které drží dlouhé molekuly plastů pohromadě, a vytvořením menších, užitečných molekul, ze kterých lze vyrobit nové plasty. Druhý přístup, možná ten těžší z obou, je to, na čem Mecking a jeho kolegové pracovali.
Tento tým je jedním z několika po celém světě, kteří se snaží najít takový způsob recyklace polyethylenu. Mecking a jeho kolegové za použití obnovitelného zdroje vyrobili robustní materiál podobný polyetylenu, který obsahuje chemické skupiny, které lze snáze štěpit než ty v konvenčních plastech, což umožňuje materiál dekonstruovat ve fázi recyklace. Vědcům se podařilo získat zpět téměř všechen výchozí materiál prostřednictvím procesu recyklace az něj předělat materiál podobný polyethylenu.
Tato práce přichází po práci jiného týmu, který v říjnu oznámil podobná zjištění. Susannah Scottová z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře a její kolegové použili katalyzátor, který pomohl rozbít polyethylen na menší molekuly, které by mohly být použity jako výchozí bloky pro výrobu různých typů polymerů.
To je chytrá chemie a zásadní výzkum. Tento přístup musí být nyní prozkoumán pro různé typy plastů a ve větším měřítku. Dokud však bude spotřeba plastů stále stoupat, samotná recyklace nesníží znečištění plasty.
Průmysl si je toho dobře vědom a zabývá se – i když zdaleka ne tak, jak by potřeboval – otázkou, jak snížit svůj výkon. Pětina společností, které vyrábějí nebo používají plastové obaly, se zavázala splnit závazek nazvaný New Plastics Economy Global Commitment, vytvořený nadací Ellen MacArthur Foundation a Programem OSN pro životní prostředí. Signatáři slibují zvýšit recyklaci plastů jako součást širšího závazku k principům oběhového hospodářství, jehož cílem je dosáhnout nepřetržitého využívání zdrojů a eliminace odpadu. Podle nejnovější zprávy je však pokrok nerovnoměrný – zejména pokud jde o omezení jednorázových obalů a přijetí plně znovupoužitelných obalů.
Je zřejmé, že společnosti musí být postrčeny nebo musí být tvrdší, aby jednaly. Pokud by po nich bylo požadováno, aby převzali odpovědnost za celý životní cyklus svých plastových výrobků, byli by méně nakloněni používání materiálů, které je obtížné znovu použít nebo recyklovat. Za tímto účelem musí uspět navrhovaná globální smlouva, která je popisována jako ekvivalent pařížské klimatické dohody pro znečištění plasty. V minulosti se proti smlouvám zaměřeným na řešení změny klimatu a ztráty biologické rozmanitosti postavili někteří v průmyslu a vlády se zájmem o fosilní paliva, a dokonce je oslabili. Historie se nemůže opakovat; planeta nemá čas.
Chemici dali světu plasty před více než stoletím. Ale tyto mimořádně užitečné materiály jsou nyní vážným zdrojem ohrožení životního prostředí. Naštěstí jsou chemici z akademické i průmyslové sféry odhodláni najít ekologicky šetrný způsob odstraňování plastů. Společnosti a vlády nyní musí zintenzivnit a převzít odpovědnost za svůj podíl na hromadění odpadních plastů. Akce nemůže přijít příliš brzy.
Příroda 590, 363-364 (2021)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
