Emlékszem, hogy gyermekkori kirándulásainkkor számtalanszor hajítottunk el almacsutkát az erdőben ezzel a felkiáltással: „El lehet dobni, mert szerves!” Az üdítő papírdobozát és a műanyag szívószálat mégse dobtuk utána, azt már szemetelésnek éreztük volna. Pedig ma már tudjuk, hogy a papír és a műanyag is szerves anyag. Van-e tehát összefüggés aközött, hogy egy anyag szerves, és hogy lebomlik-e?

A kérdés megválaszolásához először tisztázni kell a fogalmakat: mit jelent az, hogy egy anyag szerves, és mit jelent a lebomlás folyamata? Szerves anyagoknak azokat a vegyületeket nevezzük, amelyeknek alapvető alkotóeleme a szén. Az elnevezés abból a korábban általánosan elterjedt elképzelésből származik, hogy csak élő szervezet képes előállítani ezeket a vegyületeket. Ez az elmélet a 19. század elején megdőlt, ekkor szintetizáltak először mesterséges úton szerves anyagot. Azóta számtalan mesterségesen előállítható szerves anyagot fejlesztettek ki, ebbe a csoportba tartoznak pl. a mesterséges polimerek, közismertebb nevükön a műanyagok.

A lebomlás során mikroorganizmusok a szerves anyagot levegő jelenlétében szén-dioxiddá, vízzé és humusszá bontják. Utóbbi a növények számára kiváló tápanyagot jelent, így alakul ki az élővilág fenntartásához nélkülözhetetlen körforgás. Ami a természetben már teljesen megoldott, az az emberi civilizáció számára egyre súlyosabb probléma: a keletkező hulladékok sorsának kérdése. A természet „hulladékkezelése” példaértékű, hiszen az elpusztult élőlények maradványaiból képződő hulladék teljes egészében anyagában történő „hasznosításra” kerül.

A legtöbb szerves anyag természetes körülmények között lebomlik. Miért van mégis, hogy napjainkban a legnagyobb mennyiségben használt ún. tömegműanyagok (polietilén – PE, polipropilén – PP, polietilén-tereftalát – PET, polisztirol – PS) élettartama elérheti akár az 1000 évet is? Nem közismert, ám fontos tény, hogy minden műanyag lebomló, tehát a környezeti hatásokra a polimer molekulaláncok töredeznek, depolimerizálódnak. A műanyaggyártás kezdeti időszakában, az 1940-es 50-es években éppen az anyag stabilizálása jelentett gondot, amit aztán különböző adalékanyagok kifejlesztésével sikerült megoldani. A stabilizált műanyagok használatának rohamos elterjedése olyan környezetvédelmi problémákat eredményezett, amire 40-50 évvel ezelőtt nem is gondoltak.

A hulladék-felhalmozódás csökkentése érdekében kézenfekvő megoldásnak tűnik bizonyos iparágakban (pl. csomagolóipar) a használt műanyagok tulajdonságait úgy megváltoztatni, hogy azok a természetben lebomoljanak. Ez azonban a „hagyományos” tömegműanyagok esetében általában nem oldható meg, ezért indult meg mintegy 30 évvel ezelőtt a kifejezetten lebomló polimereknek hívott anyagok kutatása. Az ilyen termékek alapanyaga előállítható bioszintetizált, tehát a természetből már polimerizált formában kinyert anyagokból, valamint természetes eredetű, ám hagyományos úton szintetizált polimerekből is.

Az első csoport legfontosabb tagja a keményítő. A növények sejtjeiben, és számos mikroorganizmusban végbemegy a szén-dioxid és a víz asszimilációja, amelynek során energiaforrásként felhasználható glükóz keletkezik. Az energia kétféle glükóz-polimer formában raktározódik, az amilózban, és az amilopektinben, amelyek együtt alkotják a keményítőt. A gabonafélék között fő keményítőforrásnak számít a búza és a kukorica, ezen kívül még az ipari burgonya tartalmaz nagyobb mennyiségben keményítőt. A hagyományos, hőre lágyuló polimer feldolgozástechnológiákkal való feldolgozásra a növényekből kinyert keményítő nem alkalmas közvetlenül, először megfelelő adalékokkal és eljárásokkal elő kell készíteni. Ezeknek a speciális, hőre lágyuló, tehát extrudálással, ill. fröccsöntéssel feldolgozható keményítőknek a kutatása-fejlesztése napjainkban is zajlik a világ számos kutatóhelyén, beleértve több magyarországi intézményt is. A kutatási eredményeket az ipar folyamatosan veszi át, így már a kereskedelmi forgalomban is megtalálhatóak keményítő alapú, lebomló, polimer alapanyagok és ezekből készült termékek, pl. szemeteszsákok, bevásárlótáskák, fóliák, hálók, komposztálózsákok.

A másik csoportból a biopoliésztereket érdemes kiemelni. Biopoliészter pl. a politejsav, ill. annak származéka a polilaktid. Ezek előállítása során a kukorica keményítőtartalmát dextrózzá, majd tejsavvá fermentálják (erjesztik), ebből polimerizálnak poliltejsavat. A biopoliésztereknek egyre nagyobb szerepük van az orvostudományban, előszeretettel alkalmazzák ugyanis felszívódó implantátumok előállításához. A hagyományos tömegműanyagokhoz képest ezek az anyagok egyelőre nagyon drágák, így a csomagolóiparban még nem használhatóak gazdaságosan.

A jövőben újabb és újabb lebomló polimert termelő üzemek megjelenésére lehet számítani, a kapacitásnövekedés pedig várhatóan az anyag árának csökkenését fogja eredményezni. A lebomló zacskókkal együtt pedig a műanyagokkal kapcsolatos egyik legfontosabb probléma is lassan-lassan elenyészne.

A szerző a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika Tanszékének egyetemi adjunktusa.

A KÖVET Lépések c. folyóiratában megjelent cikk rövidített változata. A Lépések korábbi számai a http://www.kovet.hu/view/main/61.html weboldalon érhetőek el, ugyanitt az újság meg is rendelhető. A cikkekkel kapcsolatban bővebb információ kérhető a szerzőktől, vagy a KÖVET Titkárságán.

Kép [cc] Jozephine, Patrick Coe