Plasty znamenali v priebehu 20. storočia doslova materiálovú revolúciu vo všetkých oblastiach života. Od najsofistikovanejších technických a priemyselných zariadení až po najtriviálnejšie predmety dennej potreby dokázali v mnohom nahradiť dovtedy využívané materiály ako kovy, sklo, drevo, rastlinné vlákna či kosti a kože zvierat.

Sú primárne produktom vychádzajúcim z ropného priemyslu a je možné povedať aj to, že využívanie tejto suroviny v 20. storočí prispelo aj k záchrane niektorých živočíšnych druhov. Dnes to znie paradoxne, no ropa a z nej pochádzajúce plasty de facto zachránili pred vyhubením veľryby. Práve tie boli do rozvoja ropného priemyslu totiž zdrojom oleja, ktorý sa využíval na osvetlenie a ako mazivo do strojov, a do príchodu plastov sa z ich kostíc vyrábalo mnoho potrieb od hrebeňov až po súčasti dámskej bielizne.

Plasty teda majú svoje nesporné výhody, či už ide o ich ľahkú tvarovateľnosť, odolnosť a, samozrejme, variabilitu svojich druhov a z toho vyplývajúce rôznorodé špecifické využitie.

Zároveň však ich produkcia vytvorila nový problém. Ich výhoda spočívajúca v odolnosti sa po ich použití premenila na nevýhodu z hľadiska likvidácie odpadu.

Plastový odpad sa stal viditeľným problémom napríklad v prípade svetových oceánov, kde vznikli doslova celé ostrovy plávajúceho plastu. Na druhej strane spektra sú tzv. mikroplasty, ktoré prenikajú do spodných vôd a pôdy, čím sa dostávajú do potravinového reťazca a nakoniec končia aj v ľudskom tele.

Ročná produkcia plastového odpadu dosiahla 353 miliónov ton. Keďže ide o nový typ materiálu, ktorý sa začal hromadiť až v druhej polovici 20. storočia, neexistovali ani prirodzené mechanizmy jeho rozkladu. Zdieľať

Podľa správy OECD z roku 2022, ktorá vychádza z údajov zhromaždených za rok 2019, sa ročne vo svete vyrobí 460 miliónov ton plastu (rôzneho druhu a rôznych produktov), pričom väčšina je vyrobená priamo z ropy, z recyklátu iba 6 percent. Ročná produkcia plastového odpadu popri tom dosiahla 353 miliónov ton. V porovnaní s rokom 2000, ktoré správa OECD uvádza, sa celková produkcia plastu aj plastového odpadu zdvojnásobila.

Keďže ide o nový typ materiálu, ktorý v prirodzenom prostredí predtým neexistoval a ako odpad sa začal hromadiť až v priebehu druhej polovice 20. storočia, neexistovali ani prirodzené mechanizmy jeho rozkladu v prírodnom prostredí.

Avšak plasty sú vo svojej podstate uhľovodíky. Podľa typu doplnené inými chemickými prvkami, či už kyslíkom, chlórom, fluórom a podobne. Uhľovodík ako taký môže byť zároveň zdrojom potravy pre mikroorganizmy a vzhľadom na množstvo plastového odpadu v prírodnom prostredí aj veľmi hojným zdrojom potravy.

No a keď je niečo potenciálnym a výdatným zdrojom potravy, skôr či neskôr sa nájde (alebo vyvinie) organizmus, ktorý tento zdroj začne využívať.

Viaceré vedecké objavy a poznatky z posledných rokov naznačujú, že príroda sa tohto plastového odpadu/zdroja chopila – vzhľadom na obdobie jeho výskytu v prírodnom prostredí – pomerne skoro.

Objav baktérií a enzýmov rozkladajúcich plasty

Prvý mikroorganizmus schopný rozkladať plasty objavili japonskí vedci v roku 2016. Kolonizoval haldy PET fliaš pripravených na recykláciu vo fabrike na spracovanie odpadu. Svoje zistenia publikovali v časopise Science. Pri snahe zistiť, ako baktéria Ideonella sakaiensis plast rozkladá, objavili niekoľko enzýmov, pomocou ktorých sa jej to darí. Hoci nešlo o úplne prvú životnú formu schopnú živiť sa plastom, na rozdiel od tých predchádzajúcich, ktoré boli kultivované v kontrolovanom laboratórnom prostredí, tento organizmus na rozloženie PET plastu nepotreboval žiadne špeciálne podmienky.

Japonskí bádatelia však neostali len pri pozorovaní. Izolovali enzým, ktorý na rozklad hmoty baktéria využíva, začali ho upravovať a v podstate náhodou sa im v roku 2020 podarilo vytvoriť nový enzým, ktorý PET plast rozkladá ešte efektívnejšie ako ten, ktorý sa vyvinul prirodzene.

Japonskí bádatelia izolovali enzým, ktorý PET plast rozkladá ešte efektívnejšie ako ten, ktorý sa vyvinul prirodzene. Zdieľať

Zásadným nedostatkom týchto prvoobjavených prirodzene sa objavivších mikroorganizmov bol ten, že efektívne fungovali len pri teplotách nad 30 stupňov Celzia. Na masovejšie využitie v recyklácii a likvidácii plastového odpadu tak potrebovali dodávku dodatočného tepla, čo jednak celý proces predražovalo a jednak do značnej miery negovalo environmentálny prínos tohto objavu.

Aj v tomto smere však nastal posun. Ako píše špecializovaný web odpady-portal.sk, tento rok publikovali v časopise Frontiers in Microbiology vedci zo Švajčiarskeho vládneho inštitútu pre výskum lesa, snehu a krajiny (WSL) svoje poznatky o mikróboch, ktoré plasty likvidujú už pri teplotách okolo 15 stupňov Celzia. Z plastov voľne uložených alebo zámerne zakopaných v Grónsku, na Svalbarde a vo Švajčiarsku odobrali vzorky 19 kmeňov baktérií a 15 druhov húb, resp. plesní, ktoré sa na nich prirodzene vyskytovali, a vyskúšali ich v laboratórnych podmienkach.

Otestovali ich na prirodzene nerozložiteľnom polyetyléne, biodegradovateľnom polyuretáne, biologicky odbúrateľnom plaste PBAT a kyseline polymliečnej. S polyetylénom si ani po 126 dňoch neporadil žiaden. Našli sa však dva, ktoré dokázali pri teplote 15 stupňov rozložiť zvyšné tri testované materiály.

V tomto prípade stále prebieha identifikácia konkrétnych enzýmov, ktoré na plasty pôsobia. Nasledovať bude snaha tieto enzýmy modifikovať, aby mali stabilné vlastnosti a boli využiteľné v priemyselnej likvidácii plastového odpadu.

No nielen likvidácia, ale aj recyklácia na opätovné využitie je predmetom skúmania a už aj reálneho využitia mikroorganizmov. V roku 2020 podobný enzým spracúvajúci PET fľaše, s akým pracovali Japonci, vyvinula aj francúzska spoločnosť Carbios. Tento enzým, ktorého prirodzený výskyt zaznamenali najprv v komposte, dokáže PET plast rozkladať na základné stavebné prvky (teda ho úplne neničí), ktoré sú využiteľné na ďalšiu výrobu vysokokvalitných plastov.

Pri bežnom spôsobe recyklácie totiž vlastnosti jednotlivých druhov plastu degradujú a napríklad z materiálu získaného spracovaním PET fliaš už nie je možné znova takéto fľaše vyrobiť.

Práve pri tomto „francúzskom“ enzýme sa však opäť vyskytol vyššie spomenutý problém s teplotou, ktorú potrebuje na efektívny rozklad plastu. Hoci pri pokuse dokázal v priebehu desiatich hodín rozložiť 90 percent plastovej hmoty, jeho modifikovaný variant je stabilný až pri teplote 72 stupňov Celzia.

Existujú však aj ďalšie organizmy, ktoré sa nezameriavajú na PET plast, ale na iné druhy syntetických polymérov. Nemeckí vedci objavili baktériu živiacu sa toxickým polyuretánom. Iné výskumy zistili, že larvy mole vijačky voštinovej dokážu stráviť polyetylénové vrecká.

Čítajte tiež

Neporiadok v odpade Vlastný odpad vozíme na skládky, do spaľovní ho dovážame spoza hraníc

Erik Potocký

Ak by sme energeticky zhodnotili len úroveň dovozu, na našich skládkach by končilo o viac ako pol milióna ton odpadu menej.

Mikroplasty rozkladá aj slnečné UV žiarenie 

Od chvíle, keď vedci objavili prvé prirodzene sa vyskytujúce organizmy, ktoré naozaj efektívne likvidujú plast, ubehlo len niekoľko rokov. Ďalšie výskumy a štúdie potvrdzujú, že týmto živým tvorom sa darí najmä tam, kde je hojnosť plastového odpadu.

Švédski vedci to dokázali skúmaním vzoriek DNA z celého sveta, pričom cielene hľadali organizmy schopné rozkladať plasty. Ich výskyt potom porovnali s údajmi o tom, kde je vo svete najväčšia koncentrácia a znečistenie plastovým odpadom, a to či už na súši, alebo v oceáne. Zároveň pozorovali aj súvislosť medzi tým, aké plasty sa vo väčšej miere vyskytujú v pôde a aké v oceánoch. Na súši našli organizmy schopné rozkladať ftaláty, zatiaľ čo v oceáne stúpalo množstvo týchto mikroorganizmov paralelne s klesaním do väčšej hĺbky. A to zas súvisí s tým, že plasty, ktoré sa na hladine oceánov rozložili pôsobením ultrafialového žiarenia, sa v stave mikroplastov dostávajú hlbšie.

V Austrálii vyvinuli magnetický prášok, ktorý dokáže viazať mikroplasty z vody tisíckrát menšie ako tie, ktoré dokážu odfiltrovať súčasné technológie v čističkách odpadových vôd. Zdieľať

Príroda, resp. prirodzené javy pri likvidácii plastov nezaostávajú ani v tomto prípade. Odhaduje sa, že UV žiarenie zo slnka už na mikroplasty rozložilo pätinu celkového množstva tohto odpadu v oceánoch.

Okrem prirodzenej evolúcie, ktorá mikroorganizmy naučila využívať nový zdroj potravy, sa o tento spôsob usilujú syntetickou cestou aj vedci a inžinieri. Popri pokusoch s UV žiarením, ktoré má simulovať pôsobenie slnka, sa výskum zameriava na odstraňovanie mikroplastov, ktoré predstavujú najzásadnejší problém znečistenia. V Austrálii vyvinuli magnetický prášok, ktorý dokáže viazať mikroplasty z vody tisíckrát menšie ako tie, ktoré dokážu odfiltrovať súčasné technológie v čističkách odpadových vôd.

Odvrátená strana

Na prvý pohľad by sa dalo povedať, že príroda a ľudský um v spolupráci s ňou našli riešenie problému, o ktorom si ešte pred rokmi mnohí mysleli, že bude neriešiteľný a že plastový odpad, ktorý vyprodukujeme v súčasnosti, bude v prostredí aj stovky rokov bez zjavných známok rozkladu.

Nie je to však také jednoduché. Mikroorganizmy totiž pri rozklade plastu produkujú odpadové látky tak ako metabolizmus každého živého tvora. Odpadovým produktom týchto organizmov, ale aj rozkladu plastu slnečným žiarením sú skleníkové plyny. Ak by sme plastový odpad týmto spôsobom likvidovali v kontrolovanom prostredí, tieto plyny by sa dali zachytávať a problém tak čiastočne eliminovať.

Je tu však ešte temnejší scenár. Ako v prípade iných užitočných prvkov, aj v prípade modifikovaných mikroorganizmov likvidujúcich plast platí, že ak sa človeku vymknú spod kontroly, môžu napáchať omnoho viac škôd, ako vyriešia problémov.

Vyvstáva totiž riziko, že „požierači plastov“ kolonizujú aj plast, ktorý odpadom nie je a ktorý stále používame povedzme na izoláciu elektrických rozvodov, tesnenie rôznych strojov a zariadení, vodovodné potrubia a podobne. Baktéria či pleseň nerozlíši, či niečo odpadom je alebo nie je, a svoj apetít bude chcieť ukojiť na čomkoľvek dostupnom.

Popri úspechu zo zbavovania sa odpadu tak môžeme onedlho stáť pred problémom, ako plasty pred týmito mikroorganizmami ochrániť.