Polietilenas - gamtos naikintojas ir ištikimas žmogaus palydovas (4)
Plastikinis maišelis taip įsitvirtino mūsų gyvenime, jog daugelis nelabai ir įsivaizduoja savo buitį be jo. Tačiau taip buvo ne visada - plastikiniai maišeliai ir kitos plastikinės medžiagos į buitį atėjo mažiau nei prieš šimtmetį. Atėjo su didžiule įpročių revoliucija. Su skambiais šūkiais apsaugoti medžius ir supaprastinti gyvenimą. O ką iš tikro jis atnešė į žmonių ir visos gamtos gyvenimą? Ko daugiau - žalos ar naudos?
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Truputi istorijos ir chemijos
Pirmą kartą polietileną susintetino vokiečių chemikas Hans von Pechmann, kuriam 1898 metais tai pavyko atlikti atsitiktinai, kaitinant diazometaną. Kai jo kolegos Eugen Bamberger ir Friedrich Tschirner ištyrė baltą, į vašką panašią masę, kurią chemikas sukūrė, jie nustatė, kad medžiaga sudaryta iš ilgųjų- CH2-grandinių ir pavadino ją polietilenu. Tačiau kaip dažnai būna, atsitiktiniai atradimai labai sunkiai atkartojami - niekada negali žinoti, dėl kokio nenumatyto faktoriaus įvyko vienas ar kitas reiškinys. Nekitaip buvo ir šiuo atveju - prabėgo daugiau nei 30 metų, kol vėlei buvo gautas plastikas. Ir šysik - atsitiktinai.
Tai buvo pirmoji pramonės požiūriu naudinga polietileno sintezė (tačiau atsitiktina), kurią išrado Eric Fawcett ir Reginald Gibson Chemijos kompanijos ICI laboratorijoje 1933 metais. Naudojant nepaprastai aukštą spaudimą (keli šimtai atmosferos komponentų) maišant etileną ir benzaldechidą, jie dar kartą pagamino baltą, į vašką panašią medžiagą. Išradimas visus nudžiugino, bet...ir vėl nesisekė eksperimento atkartoti, kadangi reakcija įvyko, nedideliam kiekiui deguonies patekus į aparatą.
Tik 1935 metais kitam ICI laboratorijos chemikui, Michael Perrin, pavyko išplėtoti šį atsitiktinumą į atkuriamąją aukšto spaudimo polietileno sintezę, kuri 1939 metais tapo industrinio LDPE gamybos pradžios pagrindu. Taigi, nuo 1939 metų žmonės jau gerai žinojo ko reikia, norint gauti plastiką. Turbūt šiuos metus ir reiktų laikyti tikraisiais plastiko gimimo metais.
Vėlesnės polietileno sintezės gairės buvo nukreiptos į keletos rūšių katalizatorių, kurie skatintų etileno polimerizaciją esant žemesnei temperatūrai bei spaudimui, sukūrimą. Vienas pirmųjų tokių katalizatorių buvo chromo trioksido katalizatorius, kurį sukūrė Robert Banks ir John Hogan 1951 metais „Phillips Petroleum“ chemijos gamykloje. 1953 metais vokiečių chemikas Karl Ziegler išrado katalizatoriaus sistemą, sukurtą titano haloido ir organinio aliuminio mišinio pagrindu, kuris suveikė netgi esant švelnesnėms sąlygoms nei išrandant Phillips laboratorijos katalizatorių. Phillips laboratorijos katalizatorius yra pigesnis bei su juo paprasčiau dirbti, tačiau abu metodai yra naudojami industrinėje praktikoje.
1950 metų pabaigoje tiek Phillips, tiek ir Ziegler tipo katalizatoriai buvo plačiai naudojami HDPE gamybai. Iš pradžių Phillips laboratorijai kilo sunkumų gaminant HDPE produktą vienodos kokybės, todėl sandėliai buvo pripildyti neatitinkančia specifikacijų plastmase. Nuspręsta iš jos gaminti nesudėtingus žaislus - konkrečiai jau ir mums iš vaikystės laikų pažįstamą sukimo lanką. Atrodo toks smagus ir geneliai paprastas žaislas tebuvo netinkamai pagaminto plastiko panaudojimo rezulatas... Nežiūrint to, netikėtai 1957 metais lankas mankštinimuisi (žaislas pagamintas iš polietileno vamzdžio) tapo itin populiarus tarp paauglių visose Jungtinėse Amerikos Valstijose - tai leido ištuštinti sandėlius ir išvengti finansinės krizės. O tuo pačiu -dar labiau sustiprinti plastiko pozicijas.
Trečias katalizatoriaus sistemos tipas, pagamintas metaloceno pagrindu, buvo išrastas 1976 metais mokslininkų Walter Kaminsky ir Hansjorg Sinn Vokietijoje. Nuo tada buvo įsitikinta, kad taip vadinamos Ziegler ir metaloceno katalizatorių šeimos visgi yra labai naudingos kopolimerizuojant etileną su kitais olefinais bei tapo šiandienos plataus pasirinkimo polietileno, kartu ir LDPE bei LLDPE, gamybos pagrindu. Tokius plastikus, primenančius Dyneema formos pluoštus, daugelyje didelės jėgos reikalaujančiuose procesuose po truputį (nuo 2005 metų) pradėjo pakeisti aramidai.
Taigi pastaruoju metu metalocenas išliko aktyviausias vienarūšis katalizatorius žinomoje etileno polimerizacijoje – nauji katalizatoriai paprastai lyginami su cirkonuotu dichloridu. Šiuo metu daug pastangų yra skiriama naujųjų vienarūšių (taip vadinamo post-metaloceno) katalizatorių sukūrimui; tai galėtų padėti geriau nustatyti polimero struktūrą nei tai yra įmanoma padaryti su metaloceno pagalba.
Polietilenas mūsų gyvenime
Kur sutinkamas polietilenas žmogaus gyvenime? Daugelis nė nemirktelėję išvardins - įpakavimo maišeliai, plastikiniai buteliai, maišai, kibirai ir daugelis kitų daiktų. Tačiau kiek jų yra iš viso, vargu ar net įsivaizduojame. Pradžioje apie pačio polietileno rūšis.
Polietilenas skirstomas į rūšis pagal polimerinių grandinių šakotumą, nuo ko priklauso kristalinė struktūra ir molekulinis svoris. Pagrindinės polietelino rūšys yra keturios:
UHMWPE (ypač didelio molekulinio svorio polietilenas) yra polietilenas, kurio molekulinis svoris yra skaičiuojamas milijonais, paprastai tarp 3.1 ir 5.67 milijonų. Dėl ypač didelio molekulinio svorio į grandinę besijungdamos dalelės įgauna kristalinę struktūrą. To pasekoje gaunama labai tvirta medžiaga. UHMWPE yra gaunamas atliekant metaloceno katalizatorių polimerizaciją. Jis naudojamas gaminant aukšto modulio pluoštus bei neperšaunamas liemenes.
HDPE (didelio tankio polietilenas) molekulių išsišakojimo laipsnis yra žemas, todėl atsiranda stipresnė tarpmolekulinė jėga ir atsparumas tempimui. Reikiamo katalizatoriaus (pavyzdžiui, Ziegler-Natta katalizatoriai) pasirinkimas bei reakcijos sąlygos gali apsaugoti nuo per mažo išsišakojimo. Tai dažnai buityje sutinkamas polietilenas, kuris naudojamas pieno, skystų skalbimo priemonių pakuotėse ir t.t.
LDPE (žemo tankio polietilenas) molekulių išsišakojimo laipsnis yra aukštas, o tai reiškia, kad grandinės taip pat nesusijungia į kristalinę struktūrą. Todėl čia veikia silpnesnė tarpmolekulinė jėga, nes momentinio dipolio ir indukuoto dipolio trauka yra mažesnė. Dėl to medžiaga tampa mažiau atspari tempimui bei elastingesnė. LDPE yra gaunamas atliekant laisvųjų radikalų polimerizaciją. Iš jo gaminami labai dažnai buityje naudojami plastikiniai krepšiai ir maišeliai.
LLDPE (linijinis žemo tankio polietilenas, kartais dar vadinamas vidutinio tankio polietilenas, MDPE) iš esmės yra linijinis polimeras, turintis daugybę mažai šakotų molekulių, paprastai gaunamas atliekant etileno ir ilgųjų grandinių olefinų kopolimerizaciją. Jis pirmiausiai naudojamas lanksčių vamzdžių gamybai.
Peržvelgus polietileno rūšis, matyti, jog jis pritaikomas praktiškai visoms gyvenimo sritims. O dar prisiminus tą faktą, jog plastiką eniau skatinta naudoti kaip efektyvią priemonę medžiams išsaugoti. Baimintasi, kad popierinės dėžės ir popieriniai maišeliai, kurių gamybai kertami medžiai, tiesiogiai prisidėjo prie vis spartesnio miškų nykimo.
Bet popierinius maišelius pakeitus polietileniniams, mokslininkai susirūpino, kad saugant medžius netikėtai gamtai suduotas kitas smūgis: pasaulio sąvartynus užkimšo polietileniniai produktai, kurių tikro suirimo laiko negali pasakyti nė vienas pasaulio biologas.
Polietilenas ir gamta
Laikraščiui ar banano žievei atsidūrus komposto krūvoje, jei į ją patenka pakankamai gryno oro, per keletą dienų mikroorganizmai pradeda įsisavinti atliekas. Šio proceso rezultatas — išsiskiriantis anglies dvideginis. Būtent pagal anglies dvideginio kiekį mokslininkai nesunkiai nustatė, kiek užtrunka, kol suardomos tam tikrų rūšių atliekos.
Pavyzdžiui, laikraštis suardomas per 2-5 mėnesius, banano žievė — per kelias dienas. Tradiciškai sakoma, kad plastikiniai maišeliai suyra per 500-1000 metų. Bet mokslininkai sako, jog tai - daugiau spėjimas ir būdas pasakyti, kad šis procesas užtrunka ,,labai labai ilgai”.
Kitaip tariant, kadangi polietileniniai maišeliai rinkai gaminami vos 50 metų, nėra jokių praktinių galimybių patikrinti, kiek iš tiesų užtrunka jų irimo procesas. Situaciją apsunkina ir tai, kad plastikiniai maišeliai yra pagaminti iš žmogaus sukurto gamtoje neegzistuojančio polimero — polietileno. Jo produktui patekus į sąvartyną nieko neįvyksta: mikroorganizmai šio polimero neatpažįsta kaip maisto ir dėl to neima jo ardyti.
Nustatyta, kad polietileno polimerinės grandinės pradeda irti apšvitinus ultravioletine radiacija, kurią išskiria saulė. Tai leidžia manyti, kad per tam tikrą laiką polietileninis maišelis turėtų virsti mikroskopinėmis granulėmis. Bet niekas negali pasakyti, kiek laiko tiksliai tai užtrunka.
Taigi plastikas yra labai lėtai. Tad kur kaupiasi panaudoti tūkstančiai plastikinių gaminių? Atsakymas labai paprastas - gamtoje. Ten kur dažnas miesto gyventojas nelinkęs dažnai rodytis. Nors plastikas "užkariauja" ir pamėgtus kurortus. Pavyzdžiui vis daugiau įspūdingų Havajų paplūdimių virsta vandenyno pakrantėse stūksančiais šiukšlynais. Šių JAV priklausančių salų pliažus okupuoja benamiai. Juos vilioja palankus klimatas, dėl kurio jie gali gyventi po atviru dangumi nesirūpindami būstu ar komunaliniais mokesčiais. Nuolat gausėjančios nekviestų gyventojų kolonijos, pasitraukdamos iš vienos vietos į kitą, po savęs palieka krūvas šiukšlių. Plastikiniai maišeliai užima ne paskutinę vietą šiukšlintojų paliktų atliekų kalnuose.
Tad nieko keista, jog kasmet per 100 000 paukščių, banginių, ruonių ir jūros vėžlių uždusina paprasčiausi prekybos centruose naudojami plastikiniai maišeliai, kurių per metus visame pasaulyje panaudojama per trilijoną. Dar šimtai tūkstančių jūros gyvūnų rimtai suserga, prariję medūza palaikytus polietileninius pirkinių maišelius.
Aukštai kilus - žemai kristi
Kokia teisinga ši lietuviška patarlė. Nors ji ir pritaikyta žmogui, tačiau puikiai tinka ir kietiems dalykams, sakykim tam pačiam polietilenui. Nors jo vartojimas yra pasakiškose viršūnėse, be jo apksritai sunkiai įsivaizduojamas gyvenimas, tačiau pamažu į kovą su plastiko paplitimu stoja ne tik aplinkosaugininkai ir gamtininkai, bet ir paprasti žmonės.
Čia reikia paminėti JAV ir Europoje sujudančius miestus, nusprendusius mažinti, o kartais ir iš vis atsisakyti polietileninių maišelių. Pirmuoju miesteliu Europoje, visiškai uždraudusiu plastikinių maišelių naudojimą prekybos centruose, laikoma nedidelė Modbury gyvenvietė Anglijoje.
Režisierės Rebeccos Hosking iniciatyva 1 500 gyventojų turinčio miestelio valdžia apsisprendė atsisakyti plastikinių maišelių po to, kai pamatė režisierės susuktą dokumentinį filmą apie Havajų paplūdimius.
R.Hosking piktinosi, kad priešingai nei žmonės, jūrų vėžliai perskaityti prekybos centrų logo negali. Vienas filmo kadras, kuriame matyti plastikinio maišelio dusinamas vėžlys sukrėtė ne tik filmo autorę, bet ir jį mačiusius žiūrovus. Režisierė tikina gaunanti kasdien po 800 elektroninio pašto žinučių, kuriose aktyvistai iš viso pasaulio prašo jos patarimų, kaip sėkmingai suorganizuoti su masiniu plastikinių maišelių naudojimu kovojančia kampaniją.
Iš pradžių vangiai reagavusi į gamtosaugos aktyvistų raginimus atkreipti dėmesį į plastikinių maišelių daromą žalą gamtai, Didžiosios Britanijos valdžia pamažu ima įsiklausyti į vartotojų nuomonę.
Iš pradžių buvo manyta, kad plastikinių maišelių patogumo išlepinti ar tiesiog įpročio nenorintys atsisakyti vartotojai nepalaikys gamtosaugininkų jų kovoje prieš polietileno produktus prekybos tinkluose. Tačiau, pasak R. Hosking, žmonės reaguoja labai pozityviai ir patys organizuojasi į grupes, kurios siunčia atstovus pas prekybos centrų savininkus su pavedimu derėtis dėl plastikinių maišelių apribojimo.
Londono miesto taryboje šią vasarą sėkmingai skinasi kelią nutarimas, kuriuo būtų įvestas 10 pensų mokestis už kiekvieną prekybos centruose parduodamą plastikinį maišelį. Remiantis Airijos patirtimi, kur įvestas plastikinių maišelių mokestis sumažino jų vartojimą net iki 90 proc., tikimasi, kad taip atsitiks ir Didžiojoje Britanijoje.
Nuo liepos 1-osios Kalifornija tapo pirmąja valstija, reikalaujančia, kad didžioji dalis prekybos centrų vartotojams suteiktų galimybę atnešti plastikinius pirkinių maišelius atgal į parduotuvę. Ši pasirūpintų, kad maišeliai nepatektų į sąvartynus, bet būtų perdirbami.
Parduotuvių savininkai taip pat įpareigoti šviesti pirkėjus apie alternatyvius būdus, kaip galima parsinešti namo prekes nenaudojant gamtai didelę žala darančių polietileno produktų. San Francisko mieste iš viso užrausti visi plastikiniai maišeliai, kurie pagaminti naudojant benziną. Nuo šių metų rugsėjo šio JAV miesto prekybos tinkluose plastikiniai maišeliai bus apskritai uždrausti. Prekybininkai privalės vietoje jų naudoti lengvai perdirbamus maišelius, pagamintus iš kukurūzų krakmolo arba iš lengvai perdirbamo popieriaus, kuris savo ruožtu pagamintas iš atliekų.
Gamta besirūpinantys aktyvistai, kovodami su žalingais vartotojiškos visuomenės įpročiais, nusitaikė į jautrią jos vietą — potraukį madai. Britų dizainerės Any Hindmarch sukurti 10 dolerių kainavę daugkartinio naudojimo medžiaginiai pirkinių maišeliai su užrašu ,,Aš nesu plastikinis maišelis” buvo išpirkti akimirksniu. Nemaža dalis jų jau tapo kolekcionierių trokštama preke, pardavinėjama už kelis šimtus dolerių interneto aukcione „eBay“.
,,Toyota Prius” tapo madingiausiu automobiliu norintiems pasirodyti, kad jiems rūpi sumažinti asmeninį indėlį į gamtą žalojantį šiltnamio efektą. Gamtos apsauga besirūpinantys aktyvistai tikisi, kad lygiai taip pat kelionė į prekybos centrą su nuosavu medžiaginiu maišeliu rankose netrukus bus ne pagyvenusio keistuolio, bet naujausias madas sekančio jaunuolio aksesuaru.
O ką darysim mes, lietuviai?..
Parengta pagal: