Z czego powstaje plastik i czy rzeczywiście jest szkodliwy dla środowiska?

12 października 2023

Spis treści

• Plastik i my
• Czym jest i z czego powstaje plastik?
• Rodzaje plastiku stosowane w opakowaniach i jego symbole
• Składniki plastiku
• Proces produkcji plastiku
• Zastosowanie plastiku w różnych branżach
• Wpływ plastiku na środowisko
• Działania zaradcze

Plastik i my

Zdjęcie konika morskiego, płynącego „pod ramię” z patyczkiem higienicznym zawładnęło masową wyobraźnią. W przestrzeni publicznej zaczęły krążyć pogłoski, że plastiku wkrótce będzie więcej niż ryb w oceanach, a jego rozkład zajmie nawet ponad 1000 lat. W tej nagonce na tworzywa sztuczne argumenty naukowe przestały mieć znaczenie. Wszystkie wrzucono razem do jednego worka z napisem – „to jest czyste zło”. Pod lupę, całe szczęście, trafił też mikroplastik, szerząc powszechne obawy o zdrowie człowieka i kondycję środowiska, bo on rzeczywiście stanowi problem. W medialnych doniesieniach często umykał fakt, że najwięcej drobin plastiku przenika do środowiska naturalnego z opon samochodowych i ubrań. Na reakcję Komisji Europejskiej nie trzeba było długo czekać. Wkrótce zakazano peelingów, żeli do mycia z brokatem, past do zębów wykorzystujących mikroplastik. Chyba niewiele osób zdawało sobie sprawę, że tworzywa sztuczne znajdziemy nawet w wymienionych produktach. Z czego wynika ta popularność plastików? Przede wszystkim z ich niezwykłych właściwości, takich jak:

• łatwość formowania,
• lekkość,
• wytrzymałość,
• odporność na wilgoć i korozję,
• relatywnie niskie koszty produkcji.

Zresztą, trudno wyobrazić sobie współczesną medycynę, transport samochodowy, handel, technologie komunikacyjne, przemysł lotniczy i wiele innych branż bez plastiku. Na obecnym poziomie rozwoju często brakuje bardziej przyjaznych środowisku alternatyw. Można wycofać z rynku np. jednorazowe, plastikowe talerzyki, czy patyczki. To zresztą się stało, wraz z wejściem w życie unijnej dyrektywy plastikowej (Single-Use Plastics, SUP). Co ciekawe, ten aspekt zwrócił większą uwagę, niż obligatoryjne wykorzystanie 30% rPET-u (PET z recyklingu) w butelkach PET od 2029 r. A to przecież otwiera szerzej drogę do powtórnego wykorzystania plastiku.

Posłuchaj podcastu: Zasypani z własnej woli – czy plastik to całe zło tego świata?

Czym jest i z czego powstaje plastik?

Powszechnie utożsamiany z plastikiem PET to tylko jeden z wielu rodzajów tworzyw sztucznych. Pod powszechnie używaną nazwą „plastik” kryje się cała rodzina tworzyw, które są głównie pozyskiwane z ropy naftowej. Głównym etapem ich produkcji jest reakcja chemiczna zwana polimeryzacją, polegająca na łączeniu mniejszych cząsteczek (monomerów) w długie łańcuchy (polimery), z których złożony jest plastik.

Rodzaje plastiku stosowane w opakowaniach i jego symbole

Do najpopularniejszych rodzajów plastików, stosowanych w opakowaniach należą:

• politereftalan etylenu (PET) – tego przezroczystego wytrzymałego plastiku używa się powszechnie do produkcji butelek na napoje;
• polietylen (PE) – ten wszechstronny rodzaj plastiku charakteryzuje się niską gęstością, dzięki czemu jest lekki i elastyczny, a przez to chętnie używany jako materiał konstrukcyjny, opakowaniowy oraz do produkcji m.in.: folii, rur i butelek;
• polietylen niskiej gęstości (LDPE) – jest znany z elastyczności i odporności na wilgoć, co czyni go idealnym materiałem do produkcji worków foliowych i opakowań jednorazowych,
• polietylen wysokiej gęstości (HDPE) – charakteryzuje się wyższą gęstością i sztywnością niż LDPE, dlatego często stosuje się go do produkcji: butelek na chemikalia, rur kanalizacyjnych oraz różnych pojemników, w tym butelek na mleko.
• polichlorek winylu (PVC) – cechuje go duża wytrzymałość i elastyczność, przez co stanowi doskonały komponent m.in. rur i kabli;
• polipropylen (PP) – jest bardziej sztywny i odporny na wysokie temperatury, przez co często stosuje się go w opakowaniach spożywczych i butelkach;
• polistyren (PS) – charakteryzuje go twardość, kruchość oraz mała elastyczność. Używa się go w przemyśle opakowaniowym do produkcji tac i kubków. Służy również do produkcji ekspandowanego polistyrenu (ESP) – tzw. styropianu – stosowanego m.in. do izolacji termicznych w budownictwie oraz do produkcji opakowań ochronnych; jednorazowe opakowania ze styropianu – m.in. kubki i talerzyki, zostały zakazane przez dyrektywę SUP.

Identyfikację i recykling ułatwia     system oznaczania plastiku za pomocą specjalnych symboli. Kod składa się z trójkąta z pionową strzałką oraz numeru informującego o rodzaju materiału, z którego wykonano opakowanie:

• 01 (PET) – często recyklingowany, przekształcany we włókna poliestrowe;
• 02 (HDPE) – często recyklingowany, używany do produkcji nowych opakowań i rur;
• 03 (PVC) – o ograniczonych możliwościach recyklingu, może uwalniać szkodliwe substancje;
• 04 (LDPE) – często recyklingowany;
• 05 (PP) – recyklingowany w niektórych zakładach;
• 06 (PS) – może być recyklingowany w ograniczonym zakresie;
• 07 (O) – wymaga specjalnych metod utylizacji.

Na niektórych produktach umieszcza się dodatkowe oznaczenia – m.in. do not microwave (nie używać w kuchence mikrofalowej) czy food safe (bezpieczny w kontakcie z żywnością), które informują o odpowiednich warunkach użytkowania.

Składniki plastiku

Różne właściwości plastiku uzyskuje się poprzez właściwy dobór składników, które mają wpływ jego wytrzymałość, kolor lub sztywność.

Różne rodzaje polimerów i ich właściwości

• Termoplasty – można je wielokrotnie poddawać topnieniu i formowaniu. Po ochłodzeniu zachowują elastyczność i kształt. Stosuje się je w produkcji opakowań, butelek, worków i elementów wyposażenia wnętrz.
• Termoutwardzalne – mają zdolność do trwałego utwardzenia, ale nie poddają się powtórnemu topieniu. Używa się ich w produkcji klejów, laminatów, izolacji elektrycznych i kompozytów.
• Elastomery – wykazują dużą elastyczność i powracają do pierwotnego kształtu po odkształceniu. Stosowane w oponach samochodowych i innych komponentach wymagających elastyczności.
• Kompozyty – składają się z wielu rodzajów polimerów lub połączenia polimerów z innymi materiałami. Są wysoce wytrzymałe, sztywne i lekkie. Mają zastosowanie w: lotnictwie, budownictwie, przemyśle sportowym i medycynie.

Dodatki chemiczne stosowane w produkcji plastiku

Dodatki chemiczne odgrywają ważną rolę, bo wpływają na jego właściwości i działanie. Najczęściej używane dodatki w produkcji plastiku:

• plastyfikatory – służą do zmiękczenia plastiku i ułatwiają jego formowanie;
• barwniki – dodawane, aby nadać tworzywu konkretne kolory;
• stabilizatory – uodparniają materiał na działanie czynników zewnętrznych, zwiększając jego trwałość;
• antyutleniacze, antyoksydanty – zapobiegają procesom utleniania, które mogą prowadzić do degradacji plastiku, zmiany koloru i utraty właściwości mechanicznych;
• środki spieniające – służą do tworzenia pianki lub pęcherzyków powietrza w tworzywie, co zmniejsza jego gęstość i masę oraz pozwala zachować odpowiednie właściwości mechaniczne.

Proces produkcji plastiku

Polimeryzacja – tworzenie łańcuchów polimerowych

Istnieją dwa główne typy polimeryzacji:

• polimeryzacja łańcuchowa – w monomerach są wiązania podwójne lub potrójne ulegające rozerwaniu w wyniku działania katalizatora. Powstałe aktywne centra reakcji oddziałują z innymi monomerami i tworzą nowe wiązania chemiczne. W ten sposób łańcuch rośnie do momentu wykorzystania wszystkich monomerów. Ten rodzaj polimeryzacji stosuje się w produkcji polietylenu, polipropylenu, polistyrenu i wielu innych rodzajów plastików;
• polimeryzacja addycyjna – stosuje się ją w monomerach bez podwójnych lub potrójnych wiązań. Reakcja zachodzi przez bezpośrednie łączenie się atomów w monomerze i tworzy kolejne powtarzające się jednostki. Najbardziej znanym przykładem polimeryzacji addycyjnej jest tworzenie silikonów.

Formowanie – kształtowanie plastiku w pożądane formy

Na tym etapie surowy materiał jest formowany w pożądane kształty i wyroby. Istnieje kilka głównych metod formowania plastiku:

• wtrysk – najczęściej stosowana metoda w produkcji plastikowych elementów polegająca na wtryskiwaniu nagrzanego plastiku do formy, gdzie pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury powstaje żądany kształt;
• wytłaczanie – polega na przepuszczaniu plastiku przez rozgrzane metalowe formy, dzięki czemu powstaje długi kształt w postaci profili lub rur;
• odlew – używany głównie w produkcji plastikowych obiektów o trójwymiarowych kształtach. Polega na wypełnieniu formy plastikiem ciekłym lub w proszku, a następnie pozostawieniu go do stężenia i utwardzenia;
• formowanie próżniowe – stosowane do tworzenia płaskich lub lekko wypukłych kształtów. Polega na nagrzaniu arkusza plastiku i wytworzeniu próżni wewnątrz formy, przez co plastik przylega do jej powierzchni.

Ekstruzja – proces wytłaczania plastiku w formie ciągłej

Ekstruzja polega na przetłaczaniu plastiku w formie ciągłej przez odpowiednio ukształtowane otwory matrycy. Umożliwia wytwarzanie długich elementów o stałym przekroju, takich jak:

• rury o różnych średnicach i grubościach przydatne w branży budowlanej, kanalizacyjnej, rolniczej i przemyśle motoryzacyjnym;
• cienkie arkusze o jednolitej grubości stosowane w opakowaniach spożywczych, farmaceutycznych i przemysłowych;
• profile plastikowe używane m.in. do produkcji konstrukcji okiennych i drzwiowych, w wykończeniach budynków i systemach aluminiowych.

Zastosowanie plastiku w różnych branżach

Na przestrzeni lat produkcja plastiku wzrosła dramatycznie. Według danych Eurostatu w 1950 r. wynosiła 1,5 mln ton, a w 2018 r. już 359 mln ton na całym świecie. Tendencja wzrostowa w produkcji tworzyw sztucznych utrzymuje się, z wyjątkiem okresów spadków globalnej koniunktury gospodarczej. Jest powszechnie wykorzystywana w różnych sektorach gospodarki, przynosząc korzyści.

W branży opakowaniowej – dzięki lekkości, wytrzymałości i możliwościom formowania – plastik znalazł zastosowanie w produkcji butelek, worków, kartonów oraz opakowań do żywności i napojów, jako jeden z niewielu materiałów dopuszczonych do kontaktu z żywnością.

W przemyśle motoryzacyjnym jest używany do produkcji zarówno elementów wnętrza samochodów np. deski rozdzielczej, jak i części zewnętrznych  np. błotników . Jego lekkość i trwałość przyczyniają się do obniżenia masy pojazdów, co przekłada się na mniejsze spalanie.

W elektronice odgrywa ważną rolę w produkcji obudów dla urządzeń elektronicznych, zapewniając ochronę przed uszkodzeniami, izolację elektryczną i atrakcyjny wygląd.

Z kolei w medycynie jest niezbędny do produkcji przyrządów i urządzeń medycznych, opatrunków i implantów. Jego właściwości biokompatybilne (potwierdzające, że nie wywołuje negatywnych reakcji w organizmach biologicznych) i możliwość sterylizacji zapewnia bezpieczeństwo.

Wpływ plastiku na środowisko

Choć stosowanie plastiku jest wszechstronne i użyteczne, togeneruje wiele wyzwań związanych z degeneracją środowiska i zdrowia.

Składowanie odpadów plastikowych

Choć nie ma żadnych danych na to, żeby plastik rozkładał się setki czy tysiące lat, to na pewno ten proces trwa dłużej niż np. w przypadku papieru. Wyrzucony do wody czy w lesie zalega tam, kruszy się i przenika z czasem do środowiska naturalnego. W krajach m.in. Unii Europejskiej wprowadzono system selektywnej zbiórki, który wspiera właściwe zagospodarowanie odpadów. Powstały instalacje, które bardzo dobrze radzą sobie z sortowaniem i przetwarzaniem wielu typów tworzyw sztucznych. Ich efektywność zależy od tego, jak zostaną wyprodukowane opakowania, czyli czy producenci ułatwią recykling, oraz czy konsumenci wyrzucą np. kubeczek po jogurcie do żółtego pojemnika. W innym wypadku, plastikowe odpady trafią do mieszanki paliw alternatywnych by odzyskać z nich przynajmniej energię. Jeśli plastik trafi do czarnego worka, istnieje duża szansa na najgorszy scenariusz – składowisko, gdzie będą zalegać latami.

Ograniczenie zużycia plastiku

Problem zanieczyszczenia plastikiem jest wspólną odpowiedzialnością, z której częściowo zdano sobie sprawę. Dowodem mógłby być obserwowany w ostatnich latach odwrót od wykorzystania wszędzie gdzie to możliwe tworzyw sztucznych. Czasami jednak nie wiadomo, czy za zmianą materiału przemawiają względy środowiskowe poparte badaniami naukowymi, czy może tylko moda. Podobnie jak w całej skomplikowanej dyskusji o ekologii warto kierować się dowodami, bo w innym razie, można łatwo ulec greenwashingowi.