Plastik – problem cywilizacyjny
Jeśli miałbym wymienić symbole XXI wieku, to w ścisłej czołówce mojej listy figurowałby termin „tworzywa sztuczne”. Materiał, który, co by nie mówić, zdominował życie ludzi na świecie, i bez którego nie wyobrażają oni już sobie normalnego funkcjonowania. Materiał ten, oprócz wielu niepodważalnych zalet, ma jednak też swą ciemną stronę, bo niestety nie ulega biodegradacji, czyli zanieczyszcza nasze środowisko, co ma fatalny wpływ na zdrowie, a nawet życie wszystkich istot żyjących na Ziemi. Czy zastanawialiście się jednak kiedykolwiek, dlaczego plastik (potoczna nazwa dla wszystkich tworzyw sztucznych) nie ulega biodegradacji?
Rozwijająca się gospodarka wymuszała szukania nowych materiałów, które charakteryzowałyby się większą wytrzymałością czy odpornością na zniszczenie. To właśnie sprawiło, że domy z gliny z czasem zostały zastąpione przez budynki z cegły, a rycerze zamienili skórzane płachty na kolczugi. W każdym wieku pojawiały się więc nowe materiały, które były odpowiedzią ludzkiej inwencji na konkretne potrzeby. Gdy nadszedł XIX wiek, a wraz z nim rewolucja przemysłowa, poszukiwania te przybrały na sile, Zaczęto intensywnie szukać materiałów wytrzymałych, odpornych, trwałych, a przy tym możliwie tanich. Wtedy też dokonał się milowy krok w rozwoju niektórych nauk, w tym chemii i biologii. Naukowcy prowadzili wiele ciekawych badań, a publikacje ich prace naukowych potwierdzały, że szczególnie zainteresowali się chemią organiczną, czyli związkami wytwarzanymi przez organizmy żywe. Próbowali usilnie znaleźć odpowiedzi na pytania dotyczące tajemnic, jakie kryją organizmy żywe i czy wytwarzane przez nie substancje nie dałoby się jakoś wykorzystać na skalę przemysłową. Wiele związków chemicznych, które wówczas udało się naukowcom odkryć, wykazywało różnorodne, niezwykle przydatne właściwości. Na przykład belgijskiemu chemikowi Leo Hendrik'owi Baekeland'owi udało się w 1907 roku zsyntetyzować białą substancję, która uległa zestaleniu pod wpływem temperatury, i którą nazwano bakelitem. Bakelit okazał się strzałem w dziesiątkę. Był dokładnie tym, czego potrzebował wówczas przemysł. Był wytrzymały, odporny, twardy, a na dodatek nie przewodził prądu. Materiał ten uznaje się notabene do dziś za pierwsze sztuczne tworzywo. Wydarzenie to zapoczątkowało prawdziwą lawinę innych odkryć, z których najważniejszym było odkrycie i poznanie struktury polimerów, co utwierdziło ludzi w przekonaniu, że oto osiągnęli w pewnym sensie władzę nad materią organiczną.
Dziś plastik to już powszechny i pospolity fabrykat, który znajdziemy niemal wszędzie. Niestety, jak to zwykle bywa, po początkowym zachłyśnięciu się jego możliwościami, okazało się, że ma on też drugą, zgubną dla ludzi stronę. Faktem bezspornym jest, że tworzywa sztuczne otworzyły nam, ludziom, wiele drzwi, ułatwiając życie, ale jak to często z odkryciami bywa, z czasem mieliśmy się przekonać o mądrości przysłowia, które powiada, że nie wszystko złoto, co się świeci. Zachwyceni nowym produktem i jego możliwościami, zapomnieliśmy, że ingerując bezpośrednio w tak złożony mechanizm, jakim jest natura, możemy narobić sobie problemów. Przez wiele lat fabryki na całym świecie produkowały jednak beztrosko miliony ton wyrobów z plastiku. 
Nie pomyśleliśmy bowiem o tym, że o ile wyprodukować plastik jest stosunkowo łatwo, o tyle nie tak łatwo będzie nam się go pozbyć. Tak więc ilość plastikowych odpadów rosła w zastraszającym tempie i początkowo nikt nie przejmował się specjalnie tym, co robić z tymi odpadami. Ten czas jednak definitywnie minął i od niedawna naukowcy zaczęli poważnie zastanawiać się nad tym, co teraz możemy zrobić z górami plastikowych śmieci, które zalegają na wysypiskach bądź dryfują sobie we wszystkich wodnych akwenach. Plastiku jest dzisiaj w środowisku po prostu tyle, że zagraża on funkcjonowaniu naszego ekosystemu. Wiele zwierząt wodnych ginie w wyniku zatrucia plastykiem, a wyłowione ryby, które trafiają potem na nasze stoły, naszpikowane są plastikowymi mikrocząsteczkami, co – jak się łatwo domyślić - nie pozostaje bez wpływu na nasze zdrowie. Dlaczego jednak tworzywa sztuczne, które narodziły się poniekąd z organizmów żywych, nie potrafią się teraz z nimi zasymilować?
Aby zrozumieć problem „niekompatybilności” plastiku z światem natury, trzeba wziąć pod uwagę kilka czynników. Po pierwsze, w środowisku naturalnym materia jest w ciągłym obiegu. Rośliny rosną, następnie są zjadane przez zwierzęta, które z czasem umierają, zasilając swą padliną glebę, co korzystnie wpływa na wzrost nowych roślin. I tak koło się zamyka. Można więc powiedzieć, że organizmy „wymieniają” się od tysiącleci tymi samymi związkami i nie wpuszczają przy tym we wspomniany obieg materii żadnych nowych.W danym ekosystemie każdy organizm jest ogniwem łańcucha pokarmowego. Natura doskonale „wie”, jaka materia krąży w jej obiegu, stąd organizmy z jednego ekosystemu nie bardzo radzą sobie w innym, nawet blisko spokrewnionym. Korzystając z praw warunkujących budowę cząsteczek organicznych, organizmy żywe wytworzyły własny zestaw biologicznych „narzędzi” i materiałów. Tak więc dziś dla każdego z nas jest już jasne, że pobranie różnych związków z środowiska naturalnego, namieszanie w ich strukturze i próba przywrócenia ich z powrotem do obiegu zwyczajnie nie może się udać. Mówiąc bardziej kolokwialnie natura nie potrzebuje zamienników i nie godzi się na wejście do jej cyklu czegoś, czego sama nie powołała do istnienia. No dobrze, ale ktoś mógłby zadać skądinąd całkiem rozsądne pytania: dlaczego plastik jest obcy organizmom żywym, skoro to z nich się przecież wziął i dlaczego żaden organizm żywy nie potrafi go syntetyzować? Chcąc odpowiedzieć na te pytania, należałoby zagłębić się trochę w istotę chemii organicznej. Unikając zbędnych szczegółów, odniosę się tylko do polimerów, 
bo to one są w tym najważniejsze (najpopularniejsze tworzywa sztuczne, takie jak choćby polietylen, to właśnie organiczne polimery). Polimery to po prostu łańcuchy zbudowane z sekwencji tej samej substancji, połączonej ze sobą wiązaniami tworzącymi kolejne ogniwa. Łańcuchy te mogą, jak na mikroświat, być zaiste ogromne. Ich długość, rozłożystość i integralność sprawiają, że mogą one także tworzyć bardzo wytrzymałe włókna. Jak to zwykle w chemii organicznej bywa, cząsteczka ma wiele zastosowań. I tu niespodzianka. Organizmy żywe syntetyzują najróżniejsze polimery, ale diabeł tkwi niestety w szczegółach. Sposób wiązania się ze sobą kolejnych merów, czyli ogniw polimerowego łańcucha, odbywa się w przyrodzie za pomocą wiązań niskoenergetycznych, takich jak wiązanie peptydowe w białkach. A to coś zupełnie innego niż w tworzywach sztucznych, gdzie wykorzystuje się znacznie silniejsze wiązania, które zachodzą często między dwoma węglami osobnych merów, co daje upragnione właściwości tworzywom sztucznym. To jest moim zdaniem istota tego plastikowego problemu. Wiązania te bowiem charakteryzują się ogromną energią, co - mówiąc w dużym uproszczeniu - oznacza, że do zerwania tego łańcucha potrzebna jest tak wielka energia, jak do jego powstania. O ile w fazie produkcji problem ten rozwiązuje się przy użyciu wysokiej temperatury, o tyle natura takich „narzędzi” nie ma. Naturze się najzwyczajniej w świecie nie opłaca syntetyzować tak wysokoenergetycznych polimerów. Organizmy żywe „zadowoliły” się słabszymi wiązaniami i dlatego próżno szukać plastikowych łodyg, czy obfitej w polietylen gleby. Dlatego plastik i podobne mu materiały, choć pochodzą od organizmów żywych, nie należą niestety do naturalnego obiegu materii. Ich brak w tym cyklu oznacza, że plastik nie znajdzie w przyrodzie żadnego własnego łańcucha pokarmowego. Brak przynależności do jakiegoś ekosystemu oznacza również, że w naturze brak też organizmów, które mogłyby plastik przetrawić i niejako włączyć do swego obiegu. Na całe szczęście wszystko, co żyje, ewoluuje.
Wielu światowych decydentów uznało z jakiegoś powodu, że brak rozwiązania problemu to brak problemu. Ochoczo wyrażali więc zgodę na powstawanie kolejnych fabryk tworzyw sztucznych, porzucając zdrowy rozsądek w pogoni za zyskiem. Na szczęście nie wszyscy machnęli ręką na te rosnące wysypiska plastikowych odpadów. Pewnego dnia, w jednym z zakładów przerabiających butelki PET (politereftalan etylenu - jedno z popularniejszych tworzyw sztucznych), 
zauważono, że jednak coś niszczy wyprodukowane w fabryce plastikowe butelki. Ta niespodzianka natychmiast zwróciła uwagę naukowców z Politechniki w Kioto, którzy bezzwłocznie podzielili się odkryciem ze swoimi kolegami z Uniwersytetu Keiō i rozpoczęli badania nad wyjaśnieniem tejże zagadki. Na owoce pracy naukowców z obu uczelni nie trzeba było czekać zbyt długo. W 2016 roku udało się im w jednej z 250 probówek z materiałem, pobranym w okolicy wspomnianej fabryki, wykryć i rozpracować tego „szkodnika”. Tym zjadaczem plastiku okazała się bakteria Ideonella Sakaiensis, która wykazała zdolność rozkładu tych butelek (biodegradacji polimerów w monomery). Chociaż nie był to pierwszy poznany przez naukowców organizm, który potrafił włączyć plastik do swojego metabolizmu, to okazało się, że bakteria ta robiła to o wiele szybciej i skuteczniej od odkrytych już wcześniej „plastikożernych” mikroorganizmów. Ustalono, że w ciągu dnia bakteria pochłania około 130 mikrogramów plastiku. A to oznacza, że niespełna osiem tysięcy bakterii może w ciągu jednego dnia przetrawić aż jeden gram plastiku. Ponieważ mikroorganizmy występują zwykle w przyrodzie w kilkudziesięciutysięcznych koloniach, to takie tempo przerobu plastiku wydawało się im całkiem efektywne. Jednak odkrycie tej bakterii to tylko część sukcesu. Znacznie ważniejsze było bowiem późniejsze odkrycie enzymu, który umożliwiał tym mikroorganizmom biodegradację. Naukowcom z Kioto udało się ustalić, że odpowiada za to enzym PETaza (tak go nazwano). Teoretycznie wydaje się, że znaleźli rozwiązanie problemu. Niestety, to nie jest takie proste. Aby taka naturalna bakteria stała się przydatna, musi teraz zostać poddana bioinżynierii, bo jej tempo rozkładania plastiku jest zbyt wolne i aby stała się przydatna, należy je wielokrotnie przyspieszyć. Czy naukowcom uda się to zrobić i to bez szkody dla ekosystemu? Zobaczymy. Pierwsze komercyjne zastosowania bakterii rozkładających plastik na dużą skalę jest więc wciąż odległe, ale jednak już w zasięgu wzroku. W taki to sposób przekonaliśmy się, że natura w swej nieodgadnionej mądrości potrafi stawiać czoło nawet największym wyzwaniom. To uświadamia również, jak złożony i niezrozumiały jest dla nas świat, w którym żyjemy.
Do tej pory nie mamy jeszcze żadnej bezpiecznej technologii unicestwiania plastiku. Naukowcy z całego świata mają jednak świadomość zagrożenia, dlatego intensywnie nad tym pracują i mają już pierwsze sukcesy. Efektem ich prac jest powstanie choćby alternatywy dla zwykłego plastiku, 
czyli tworzyw biodegradowalnych (te powstają z biopolimerów pochodzących ze skrobi, które mogą być kompostowane) lub oksydegradowalnych (a te powstają z polimerów syntetycznych wzbogaconych o dodatki przyspieszające degradację, dzięki czemu można także zaprogramować czas ich rozpadu). Może to niewielka zmiana, ale na pewno zmierzająca w korzystną stronę. Sukcesem bym jednak jej nie nazwał. Co prawda plastik obu tych typów może się sam rozłożyć, jeśli zostanie kompostowany lub złożony na składowisku, ale występuje jednak duże ryzyko niepełnej degradacji, której efektem będzie zapewne wytworzenie się polimerowego pyłu, który będzie potem rozprzestrzeniał się przez wiatr lub drogą wodną i to w zupełnie już niekontrolowany sposób. Pył ten jest niewidoczny gołym okiem i dlatego łatwo go zbagatelizować, ale potwierdzono już naukowo jego ogromną szkodliwość dla organizmów żywych, które jak nic go pochłoną.
Obecnie kluczem do ochrony środowiska przed zanieczyszczeniem mikroplastikiem jest segregacja plastiku i jego bezpieczna utylizacja w specjalistycznych zakładach przetwarzania. Podejrzewam, iż wielu z was po lekturze mojego tekstu mogło nabrać przekonania, że za całym problemem stoją tak naprawdę nieroztropni inwestorzy i gigantyczne korporacje, które swoją nienasyconą działalnością ewidentnie szkodzą naturze. Istotnie, w dużej mierze od decyzji ludzi zarządzających tymi firmami zależy, czy plastiku nadal będzie przybywać w takim tempie. Warto jednak pamiętać, że ten medal ma też drugą stronę. Gdyby tak każdy z nas umiał także rezygnować ze produktów zawierających plastik, również przyczynilibyśmy się do zmniejszenia ilości tych odpadów. Oczywiście nie chcę przez to powiedzieć, że musimy rezygnować z potrzebnych nam rzeczy, ale musimy pamiętać, by koniecznie odpady segregować (w tym te plastykowe) i poddawać je recyklingowi.
Chociaż wielu moich rówieśników uważa, że nadzieje związane ze zmianą naszego postępowania i w efekcie ocaleniem środowiska są płonne, to według mnie działać w tym zakresie warto. Nie raz już bowiem w historii przekonaliśmy się, że efekt jednostkowych działań może mieć przełomowe znaczenie. To jedyne, co nam pozostaje, jeśli chcemy przetrwać.
Grafika:
Komentarze [0]
Jeszcze nikt nie skomentował. Chcesz być pierwszy?
