Mitől bomlik le 8 hét alatt a 8 hét alatt lebomló zacskó, már ha lebomlik egyáltalán?

Korszakos kísérletbe kezdtünk a héten: izgalmas, drámai fordulatoktól sem mentes élő közvetítésben tudósítunk arról, vajon tényleg lebomlik-e 8 hét alatt a zacskó, aminek elvben 8 hét alatt le kellene bomlania. 

Ő az:

Mit tud a PLA?

A zacskó kalandjai élőben itt követhetők.

A felirata szerint kukoricakeményítőből készült szatyor legfőbb attrakciója, hogy nem terheli a környezetet soha le nem bomló szeméttel úgy, mint műanyag társai. Erről a zacskó anyagául szolgáló polimer, tudományos nevén a politejsav (polylactic acid,  PLA) gondoskodik. 

A PLA-t annak a Wallace Carothers nevű amerikai vegyésznek köszönheti a világ, aki a zacskó-alapanyagok koronázatlan királyát, a nejlont is feltalálta közel száz éve, 1920-ban. Carothers a DuPont megbízásából próbált környezetbarát alternatívát találni az akkoriban népszerűvé váló klasszikus műanyagoknak, és bár ez sikerült neki, a politejsavat mégsem kezdte senki használni, mert nagyon drágának bizonyult az előállítása. Az ígéretes biopolimerrel az 1980-as évek végéig szinte senki nem foglalkozott, mígnem Patrick Gruber és felesége rá nem jött, hogyan lehet kukoricacsutkából olcsón legyártani a bioműanyagot. 

A kőolajfinomítás melléktermékeiként gyártható klasszikus műanyagok alapegységei a szuperhosszú, ismétlődő szakaszokból álló, esetenként oxigénnel, kénnel, nitrogénnel vagy más csoportokkal megbolondított szénhidrogénláncok, tehát a közhiedelemmel ellentétben szerves molekulák. Annak ellenére azonban, hogy organikusak, a baktériumok mégsem bontják el őket. Elsősorban épp a rugalmasságukat és alakíthatóságukat biztosító szerkezetük miatt a műanyagok biológiai bomlás helyett csak intenzívebb UV-sugárzás és magasabb hőmérséklet hatására esnek szét 5 milliméter átmérőjűnél kisebb rostokra vagy gyöngyökre, úgynevezett mikroműanyagokra, és rossz esetben ez a folyamat több száz évet vesz igénybe.

Fiatal szemétgyűjtő Balin, 2018. májusFotó: SONNY TUMBELAKA/AFP

A bioműanyagokat viszont a  klasszikusokkal szemben többnyire megújuló forrásokból állítják elő. Az ezek közül leginkább elterjedt PLA-t takarmánynövényekből, illetve az azokból származó keményítőből vagy cukorból gyártják polimerizálással. Ennek során a cukorrépából, búzából vagy kukoricából származó keményítőt vagy cukrot először elemi egységeire, szőlőcukorra bontják. Utóbbi erjesztésének végterméke a tejsav, ebből lehet polimerizációval előállítani a politejsavat.

A PLA lebontható, de lebomlik-e magától?

A PLA vízgőz- és gázzáró képessége valamivel rosszabb ugyan a műanyag palackokhoz általánosan használt polietilén-tereftalátnál, közismert nevén a PET-nél, de az aromazáró képessége például jobb, így az ebbe csomagolt termékek 2-3 nappal tovább is eltarthatók. Miközben a savakat és a lúgokat nem szereti, az UV-fénynek és az alkoholnak ellenáll, ráadásul áttetsző és átlátszatlan termékek egyaránt gyárthatók belőle. A PLA emellett meglehetősen rideg, ezért nem nagyon nyújtható, mechanikailag viszont kiváló, a formáját jól tartja. Némi odafigyeléssel a hagyományos műanyagfeldolgozási technológiákkal is lehet dolgozni vele, igaz, hőre például meglehetősen érzékeny. Tulajdonságai miatt elsősorban a csomagolóiparban, a textiliparban és a gyógyszeriparban tesztelik felhasználhatósága korlátait.

A PLA-nak szokás felróni, hogy előállítása – legalábbis a kőolajból nyert műanyagok gyártásához képest – meglehetősen drága. Egy tonna PLA előállításához 9,3 tonna cukorrépára, 3,4 tonna búzára vagy 2,6 tonna kukoricára van szükség. Ennek ellenére Nyugat-Európában a csomagolóiparban egyre nagyobb arányban (5-10 százalékban) használnak biopolimereket. Miután a hagyományos műanyagok miatt évek óta kongatják világszerte a vészharangot, a klasszikus műanyag zacskókat és más csomagolóanyagokat érintő szigorítások miatt lassan a bioműanyagok ára is versenyképessé válik: ma már csak 10-20 százalékkal drágábbak a hagyományos polietilénnél. 

Cukorrépából tízszeres mennyiség kellFotó: Wikimedia Commons

A Szent István Egyetem gondozásában tavaly kiadott Hulladékgazdálkodás című kézikönyv szerint egyébként a „biológiailag lebomló”, valamint „komposztálható” feliratokkal ellátott műanyag szatyrokkal mindenesetre jobb vigyázni, mert az esetek nagy részében a valóságban nem bomlanak el – igaz, ezek sokszor nem biopolimerekből, illetve nem tisztán azokból készülnek. 

Ennél kedvezőbb képet festenek a biopolimerekről, azokon belül is a Qubit-kísérletben szereplő PLA-ról az utóbbi években írt tudományos összefoglalók. A PLA biológiai bomlását elsőként az emberi testben, illetve állatok szervezetében figyelték meg. (A biopolimerrel – implantátumok és gyógyszerhatóanyagokat hordozó kapszulák formájában – elsőként a gyógyszeripar foglalkozott komolyabban.)

Akkor mi bontja le a zacskót?

A polimert a cukormolekulák bontásában rendkívül hatékony enzimjeiknek köszönhetően a Amycolatopsis és a Saccharotrix baktériumcsaládok egyes fajai bontják a leghatékonyabban. A szóban forgó baktériumcsaládok egyes fajai a talajban, míg mások vizes környezetben, az óceánokban élnek, és részt vesznek a növények lebontásában. Sok ilyen baktériumfaj speciális környezetben érzi jól magát, és többnyire csak egzotikus helyszíneken, például a Szaharában, és más afrikai területeken izolálták a földből vagy az Indiai-óceánból. (Az Amycolatopsis iránti érdeklődést amúgy elsősorban nem a PLA-bontó képessége keltette fel, hanem az a tény, hogy enyhén antibiotikus hatású anyagot termel.)

A polimerizált tejsavat leggyorsabban és leghatékonyabban 50 és 60 Celsius-fok közöti hőmérsékleten, a komposztálásnak megfelelő feltételek mellett bontják. Vagyis: a hagyományos műanyagokkal szemben erőteljes UV-sugárzás például nem kell, a magasabb hőmérséklet viszont nem árt, ha alkotóelemeire akarjuk azokat bontani. 

3D-nyomtatott PLA gyűrűFotó: Flickr

A kutatók néhány éve azt is vizsgálják, képesek-e lebontani a baktériumok a bioműanyagokat szobahőmérsékleten, vagy a természetben adott körülmények között. Bár a megfelelő baktériumok jelenlétében a bomlás 35-37 Celsius-fokon is elindul, a folyamat lényegesen lassabb, mint komposztálási hőmérsékleten. Valószínűsíthető azonban, hogy a több száz évnél még így is lényegesen rövidebb időről lehet szó. A tudományos igénnyel kivitelezett kísérletekből egyelőre annyi tűnik bizonyosnak, hogy egy PLA-ból készült zacskó négyötöde 50-60 Celsius-fokon 90 nap alatt alapvető alkotóegységeire esik szét.

És hogy mi lesz a Qubit zacskójával? Mivel a szobahőmérséklet adott, az tűnik a legnagyobb kérdésnek, hogy rátalál-e valamelyik PLA-bomlasztó csodabaktérium, az Amycolatopsis vagy a Saccharotrix szeretve dédelgetett, naponta többször öntözött, keksszel, szőlőcukorral és kávézaccal táplált házi kedvencünkre, és valóban lebontja-e 8 hét alatt, ahogy ígérik, vagy örökre velünk marad a zacskó. 

Stay tuned!