Από τότε που ο Βακελίτης αποκαλύφθηκε το 1907 ως το πρώτο συνθετικό πλαστικό - χρησιμοποιήθηκε ως ηλεκτρικός μονωτήρας - αυτή η ελαφριά, ισχυρή και διαμορφώσιμη κατηγορία υλικών συνέβαλε στη δημιουργία του σύγχρονου κόσμου. Τα πλαστικά αποτελούν βασικό συστατικό στο σχεδιασμό και την κατασκευή προϊόντων και η χρήση τους, ειδικά ως είδη μιας χρήσης, όπως μπουκάλια νερού και περιτυλίγματα τροφίμων, επεκτείνεται. Το συνολικό βάρος των πλαστικών που παράγονται ετησίως ανέρχεται σήμερα σε περισσότερους από 380 εκατομμύρια τόνους και αναμένεται να φτάσει τους 900 εκατομμύρια τόνους έως το 2050.
Όμως, όπως τα ορυκτά καύσιμα από τα οποία παράγονται, τα πλαστικά μπορεί να έχουν αρνητικές περιβαλλοντικές συνέπειες. Μέχρι το 2050, υπολογίζεται ότι 12 δισεκατομμύρια τόνοι πλαστικών απορριμμάτων θα βρίσκονται σε χωματερές ή θα μολύνουν το φυσικό περιβάλλον. Για σύγκριση, ο αριθμός αυτός ήταν περίπου 4,9 δισεκατομμύρια τόνοι το 2015. Τα χρησιμοποιημένα πλαστικά αποτελούν επίσης ένα μεγάλο ποσοστό του καυσίμου που τροφοδοτείται σε αποτεφρωτήρες απορριμμάτων που παράγουν ενέργεια, οι οποίοι αποτελούν πηγή εκπομπών άνθρακα. Ταινίες ντοκιμαντέρ όπως αυτές που αφηγείται ο Ντέιβιντ Άτενμπορο έχουν επιστήσει την προσοχή στους περιβαλλοντικούς κινδύνους που ενέχουν τα απόβλητα πλαστικών. Πλάνα με πεταμένα μπουκάλια νερού που πνίγουν τη θαλάσσια ζωή συνέβαλαν επίσης στην πρόκληση δημόσιας κατακραυγής και ώθησαν τη ρύπανση από πλαστικά στην παγκόσμια ατζέντα.
Αν και πολλά πλαστικά φέρουν πλέον το σύμβολο της ανακύκλωσης, στην πράξη η ανακύκλωση πλαστικών είναι ακατέργαστη και ενεργοβόρα. Τα ανακυκλωμένα πλαστικά τείνουν να είναι χαμηλότερης ποιότητας — έχουν μικρότερη αντοχή — από τα πρόσφατα κατασκευασμένα πλαστικά. Όλο και περισσότερο, οι καταναλωτές πωλούνται προϊόντα κατασκευασμένα από βιοαποδομήσιμα πλαστικά, προερχόμενα από φυτικές πηγές ή με οξυγόνο και άλλες χημικές ουσίες για να επιτρέψουν τη διάσπασή τους στο περιβάλλον. Ωστόσο, αυτό περιπλέκει τις προσπάθειες ανακύκλωσης, επειδή τα βιοαποδομήσιμα πλαστικά έχουν επιζήμια επίδραση στην ποιότητα των ανακυκλωμένων πλαστικών και δεν υπάρχει αξιόπιστος τρόπος για τις μονάδες ανακύκλωσης να διαχωρίσουν αυτά τα πλαστικά από άλλες μορφές.
Το πώς θα μπορούσαν να δημιουργηθούν πιο βιώσιμα πλαστικά έχει γίνει ένα από τα μεγαλύτερα και πιο επείγοντα ερωτήματα στη χημεία σήμερα. Ερευνητές από πολλούς κλάδους του κλάδου εργάζονται τώρα για τρόπους μείωσης των πλαστικών απορριμμάτων και για τη βελτίωση των πιθανοτήτων ανακύκλωσής τους.
Μια τέτοια προσπάθεια αναφέρεται στο τεύχος αυτής της εβδομάδας του Nature. Ο Stefan Mecking και οι συνάδελφοί του στο Πανεπιστήμιο της Konstanz στη Γερμανία περιγράφουν έναν νέο τύπο πολυαιθυλενίου - έναν από τους πιο συνηθισμένους τύπους πλαστικού μιας χρήσης - που μπορεί να ανακυκλωθεί με την ανάκτηση των περισσότερων από τις πρώτες ύλες - κάτι που είναι δύσκολο να γίνει με υπάρχοντα υλικά και τεχνολογίες ανακύκλωσης.
Αυτό το νέο πλαστικό πρέπει να δοκιμαστεί περαιτέρω και οι επιπτώσεις του στην υπάρχουσα υποδομή ανακύκλωσης πρέπει να αξιολογηθούν. Θα απαιτήσει ένα διαφορετικό είδος τεχνολογίας ανακύκλωσης από αυτή που διατίθεται στα υπάρχοντα κέντρα ανακύκλωσης. Εάν υπάρχει συναίνεση ότι πρέπει να χρησιμοποιηθεί και εάν μπορεί να κλιμακωθεί, έχει τη δυνατότητα να επιταχύνει τη στροφή προς τα ανακυκλωμένα πλαστικά. Θα μπορούσε να είναι μέρος της λύσης για να κάνει τα πλαστικά να χρησιμοποιούνται λιγότερο επιβλαβή.
Αλλά η χημεία από μόνη της μπορεί να μας πάει μόνο τόσο μακριά. Εάν πρόκειται να μειωθεί η καύση πλαστικών και η συσσώρευση των υλικών στους ωκεανούς και τις χωματερές, η βιομηχανία δεν μπορεί να συνεχίσει να κατασκευάζει πλαστικά με τον τρέχοντα ρυθμό. Οι εταιρείες πρέπει να αναλάβουν μεγαλύτερη ευθύνη για τον πλήρη κύκλο ζωής των πλαστικών προϊόντων τους. Και, για να συμβεί αυτό, οι κυβερνήσεις θα πρέπει να εισαγάγουν περισσότερους κανονισμούς και μια προτεινόμενη συνθήκη των Ηνωμένων Εθνών για τα πλαστικά πρέπει επίσης να πετύχει.
Μονόδρομο σύστημα
Τα πλαστικά κατασκευάζονται συνδυάζοντας αλυσίδες απλών μοριακών δομικών στοιχείων. Δεν είναι εύκολο να εκτελεστεί αυτή η διαδικασία προς τα πίσω για να δημιουργηθούν υλικά για επαναχρησιμοποίηση — αν και οι ερευνητές έχουν σημειώσει κάποια πρόοδο. Το κύριο εμπόδιο στη βελτιωμένη ανακύκλωση πλαστικών είναι πώς να σπάσουν οι χημικοί δεσμοί με συστηματικό και χαμηλής ενέργειας τρόπο για να ανακτηθούν πολύτιμα υλικά που μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή πλαστικών εξίσου υψηλής ποιότητας.
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να δώσετε στα πλαστικά μια μεταθανάτια ζωή. Αυτές περιλαμβάνουν τη μηχανική ανακύκλωση — με την οποία τεμαχίζονται, λιώνουν και επαναχρησιμοποιούνται ως πλαστικό χαμηλότερης ποιότητας. Μια άλλη επιλογή είναι να ανακυκλωθούν χημικά — σπάζοντας τους δεσμούς που συγκρατούν τα μακρά μόρια πλαστικού μαζί, δημιουργώντας μικρότερα, χρήσιμα μόρια που μπορούν να γίνουν νέα πλαστικά. Η τελευταία προσέγγιση, πιθανώς η δυσκολότερη από τις δύο, είναι αυτή πάνω στην οποία εργάζονται ο Mecking και οι συνεργάτες του.
Αυτή η ομάδα είναι μία από τις πολλές σε όλο τον κόσμο που προσπαθούν να βρουν έναν τέτοιο τρόπο για την ανακύκλωση του πολυαιθυλενίου. Χρησιμοποιώντας μια ανανεώσιμη πηγή, ο Mecking και οι συνάδελφοί του κατασκεύασαν ένα στιβαρό υλικό που μοιάζει με πολυαιθυλένιο που περιέχει χημικές ομάδες που μπορούν να διαχωριστούν πιο εύκολα από εκείνες στα συμβατικά πλαστικά, επιτρέποντας στο υλικό να αποδομηθεί στο στάδιο της ανακύκλωσης. Οι επιστήμονες μπόρεσαν να ανακτήσουν σχεδόν όλο το αρχικό υλικό μέσω της διαδικασίας ανακύκλωσης και, από αυτό, να ξαναφτιάξουν το υλικό που μοιάζει με πολυαιθυλένιο.
Αυτό το έργο έρχεται μετά από αυτό μιας άλλης ομάδας, η οποία ανέφερε παρόμοια ευρήματα τον Οκτώβριο. Η Susannah Scott στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα και οι συνεργάτες της χρησιμοποίησαν έναν καταλύτη για να βοηθήσουν στη διάσπαση του πολυαιθυλενίου σε μικρότερα μόρια που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως εναρκτήρια στοιχεία για την κατασκευή διαφορετικών τύπων πολυμερών.
Αυτή είναι μια έξυπνη χημεία και ζωτική έρευνα. Η προσέγγιση πρέπει τώρα να διερευνηθεί για διαφορετικούς τύπους πλαστικού και σε μεγαλύτερη κλίμακα. Όμως, όσο η χρήση πλαστικών συνεχίζει να αυξάνεται, η ανακύκλωση από μόνη της δεν θα μειώσει τη ρύπανση των πλαστικών.
Η βιομηχανία το γνωρίζει καλά αυτό και ασχολείται —αν και όχι τόσο όσο χρειάζεται— με το ερώτημα πώς να μειώσει την παραγωγή της. Το ένα πέμπτο των εταιρειών που κατασκευάζουν ή χρησιμοποιούν πλαστικές συσκευασίες έχουν δεσμευτεί σε μια δέσμευση που ονομάζεται Παγκόσμια Δέσμευση New Plastics Economy, που δημιουργήθηκε από το Ίδρυμα Ellen MacArthur και το Πρόγραμμα του ΟΗΕ για το Περιβάλλον. Οι υπογράφοντες υπόσχονται να αυξήσουν την ανακύκλωση πλαστικών ως μέρος μιας ευρύτερης δέσμευσης στις αρχές της κυκλικής οικονομίας, οι οποίες στοχεύουν στη συνεχή χρήση των πόρων και την εξάλειψη των απορριμμάτων. Όμως, σύμφωνα με την τελευταία έκθεση, η πρόοδος είναι άνιση — ιδιαίτερα όταν πρόκειται για τη μείωση των συσκευασιών μιας χρήσης και την υιοθέτηση συσκευασιών πλήρως επαναχρησιμοποιήσιμων.
Σαφώς, οι εταιρείες πρέπει να ωθηθούν ή να πιεστούν περισσότερο για να δράσουν. Εάν τους ζητούσαν να αναλάβουν την ευθύνη για ολόκληρο τον κύκλο ζωής των πλαστικών προϊόντων τους, θα ήταν λιγότερο διατεθειμένοι να χρησιμοποιήσουν υλικά που είναι δύσκολο να επαναχρησιμοποιηθούν ή να ανακυκλωθούν. Για το σκοπό αυτό, μια προτεινόμενη παγκόσμια συνθήκη, η οποία περιγράφεται ως το ισοδύναμο της συμφωνίας του Παρισιού για το κλίμα για τη ρύπανση από πλαστικά, πρέπει να πετύχει. Στο παρελθόν, οι συνθήκες που στοχεύουν στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής και της απώλειας βιοποικιλότητας έχουν αντιταχθεί, ακόμη και αποδυναμωθεί, από ορισμένους στη βιομηχανία και από κυβερνήσεις που ενδιαφέρονται για τα ορυκτά καύσιμα. Η ιστορία δεν μπορεί να επαναληφθεί. ο πλανήτης δεν έχει χρόνο.
Οι χημικοί έδωσαν πλαστικά στον κόσμο περισσότερο από έναν αιώνα πριν. Αλλά αυτά τα εξαιρετικά χρήσιμα υλικά αποτελούν πλέον σοβαρή πηγή περιβαλλοντικής δυσφορίας. Ευτυχώς, οι χημικοί τόσο στον ακαδημαϊκό χώρο όσο και στη βιομηχανία είναι αποφασισμένοι να βρουν έναν φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο αφαίρεσης πλαστικών. Οι εταιρείες και οι κυβερνήσεις πρέπει τώρα να ενταθούν και να αναλάβουν την ευθύνη για τον ρόλο τους στη συσσώρευση απορριμμάτων πλαστικών. Η δράση δεν μπορεί να γίνει πολύ σύντομα.
Φύση 590, 363-364 (2021)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
