Raziskovalci odgovore na vprašanje, kako razgraditi plastiko, ki se uporablja pri proizvodnji embalaže za živila in v kmetijstvu, iščejo pri mikroorganizmih, encimih, deževnikih in žuželkah.

Plastiko najdemo povsod. Čeprav je zelo uporabna, ima tudi slabe plati. Na kmetijah denimo plastično folijo uporabljajo kot zastirko za prekrivanje tal in preprečevanje rasti plevela, pa za pokrivanje toplih gred ter pri izdelavi embalaže za zaščito in prevoz živil. Večino odpadne plastike v kmetijstvu in odpadne plastične embalaže lahko zbiramo ločeno, vendar je enostavno in z običajnimi postopki ne moremo reciklirati. Gre namreč za mešanico različnih vrst plastike z različno sestavo ali za kombinacijo plastike in drugih materialov, kot so ostanki hrane, ki jih je težko odstraniti. Zato konča na deponiji ali v sežigalnici. Zmanjšanje okoljskega odtisa plastike pri izdelavi embalaže za živila in v kmetijstvu ima tako pomembno mesto v okoljskem načrtu.

Poleg zmanjšanja količine plastike si raziskovalci prizadevajo najti rešitev za razkroj, ki bi vključevala gomazeče črve in mikroskopske bakterije. Maria Jose Lopez, profesorica mikrobiologije na univerzi v Almerii v Španiji in koordinatorica projekta Recover, pravi, da »je skrivnost v kombinaciji različnih organizmov, to je žuželk, deževnikov in mikrobov, saj lahko ti odpadno plastiko, ki je ni mogoče reciklirati, pretvorijo v biološke produkte oziroma jo odstranijo iz zemlje ali komposta«.

Profesorica Jose Lopez skupaj z ekipo, ki dela pri omenjenem projektu, raziskuje uporabo teh drobnih organizmov ne samo pri razgradnji običajne embalaže za živila, druge odpadne plastike in plastike v kmetijstvu, ampak tudi pri proizvodnji biološke plastike in bioloških gnojil za različne industrijske panoge. Cilj projekta je v enem koraku predelati plastiko, narejeno iz fosilnih goriv, v enakovreden biološko razgradljiv produkt.

Hitin in encimi za razgradnjo plastike

Za proizvodnjo biološke plastike in številnih drugih izdelkov trenutno uporabljajo hitin, eno od glavnih sestavin skeleta členonožcev. Za izdelavo do okolja prijaznega materiala ga zdaj pridobivajo iz žuželk. Raziskovalci pri projektu Recover bodo hitin uporabili pri proizvodnji oblog za hrano, biološko razgradljive embalaže za hrano in izpopolnjenih plastičnih folij za prekrivanje zemlje.

Profesorica Lopez si želi raziskavo popeljati na naslednjo raven. Njena ekipa, ki se posveča razvoju novih tehnologij za odstranjevanje nerazgradljive plastike, je leta 2020 združila moči z raziskovalci v projektih Bizente in Enzycle, da bi našla rešitve za spopadanje s celotnim spektrom nerazgradljive plastike.

V projektu Bizente iščejo rešitve za odstranjevanje duroplastičnih kompozitov ali polimerov, ki so kombinirani z ojačanimi vlakni, kot sta steklo in ogljik. Ti materiali so zaradi učinkovitosti in majhne teže uporabni kot osnovne surovine v številnih panogah, pogosto jih najdemo v letalih, avtomobilih, elektronskih napravah in drugih vsakdanjih predmetih.

»Kljub temu imajo celo vrsto tehničnih omejitev, saj so kompleksni in ustvarjajo odpadno plastiko,« je pojasnila Berta Gonzalvo Bas, vodja raziskave v španskem tehnološkem centru Aitiip in koordinatorica projekta Bizente. »Večina odpadnih duroplastičnih kompozitov, vse od proizvodnje pa do ko konca njihove uporabne dobe, ni ustrezno recikliranih. Pošljejo jih v sežig ali odvržejo na deponijo.«

Zmanjšanje okoljskega odtisa plastike pri izdelavi embalaže za živila in v kmetijstvu ima tako pomembno mesto v okoljskem načrtu. FOTO: Karen Bleier/AFP

Tako kot v projektu Recover tudi v projektu Bizente raziskujejo encime. Cilj drugega projekta je razviti specializirane encime za razgradnjo plastike, ki jo najdemo v duroplastičnih kompozitih. Rezultat tega postopka bo tudi pridobitev materialov, ki jih bo mogoče znova uporabiti v proizvodni industriji. Z razgradnjo bodo raziskovalci pridobili vlakna, monomere in stranske produkte, ki se bodo uporabljali kot surovina za industrijske namene v panogah, kot so predelava odpadkov, letalstvo, gradbeništvo in železniški promet.

»Pri projektu v resnici posnemamo naravo, le da to delamo s hitrejšimi in bolj nadzorovanimi postopki,« pravi vodja raziskave Berta Gonzalvo Bas. Zelo obetavni rezultati se kažejo pri kompozitih, ki vsebujejo epoksi, poliester in vinilestrske smole.

V projektu Enzycle se medtem osredotočajo na okoljski izziv, ki ga predstavlja nereciklirana embalaža, izdelana iz fosilnih materialov. »Želimo narediti korak dlje pri preseganju tehničnih omejitev recikliranja pladnjev, ki so izdelani iz polietilen tereftalata (PET), in plastične posode, ki se pogosto uporablja za pakiranje živil, večslojnih pladnjev iz PET ter poliolefinov in mikroplastike,« pojasnjuje koordinator projekta dr. Licinio Diaz-Exposito, vodja enote za industrijsko in okoljsko biotehnologijo pri Raziskovalnem centru za pakiranje, transport in logistiko v Španiji. PET, splošno znan pod imenom poliester, je sicer najbolj reciklirana vrsta plastike na svetu.

Dr. Diaz-Exposito skupaj z ekipo raziskovalcev razvija mikroorganizme in specializirane encime, ki bi razgradili plastiko v uporabne spojine, kot so polioli in PET, ki jih je mogoče znova uporabiti v industrijskih obratih po Evropi. Njegova ekipa se obenem osredotoča tudi na obdelavo vode, saj velike količine mikroplastike končajo v vodi in odpadnih vodah. Dr. Diaz-Exposito pojasnjuje, da razvijanje encimov, ki so posebej prilagojeni za razkrajanje teh vrst plastike v nizko energetskem in cenovno učinkovitejšem okolju, prinaša konkurenčno prednost.

Koraki do prihodnosti brez fosilnih goriv

Na podlagi raziskovalnega zagona vseh treh pobud se rojevajo nove ideje, inovativne tehnologije in revolucionarne rešitve za širok spekter industrijskih panog, med drugim za proizvodnjo embalaže za živila, kmetijstvo, biotehnologijo, aeronavtiko, gradbeništvo ter predelavo odpadkov in zeleno energijo. Nove rešitve bodo povezale različne panoge, kot so obdelava odpadkov, kmetijstvo, predelava odpadkov in proizvodnja, in jim z biotehnologijo omogočile, da ne bodo več odvisne od fosilnih goriv.

Inovacije pa so ključne, če želimo Evropo in ves svet karseda približati ambicioznim ciljem glede energije in količine izpustov, ki bi jih radi dosegli, da bi ublažili učinke podnebnih sprememb in krize v naravi ter se nanje prilagodili.

———

Raziskave, omenjene v članku, je financirala Evropska unija. Članek je bil prvotno objavljen v reviji Horizon, reviji EU za raziskave in inovacije.