Technika, 1987 (31. évfolyam, 1-12. szám)
1987-01-01 / 1. szám
Erőteljesen közeledik a világ műanyagtermelése az évi 50 millió tonna felé. E hatalmas mennyiségnek majdnem a felét a csak egyszer, vagy egy szezonban használatos csomagoló-, tároló-, tartó-, védő- és burkolóanyagok, valamint egészségügyi és mezőgazdasági anyagok és termékek teszik ki. Használat után ezeket egyszerűen eldobják, jobb esetekben összegyűjtik és szeméttelepeken tárolják, sőt igen ritkán feldolgozzák. Ezért egyre nagyobb veszélyt jelent a környezetre a műanyag hulladék. Kutatók ezrei foglalkoznak világszerte a napfény és/vagy bizonyos mikroorganizmusok hatására veszélytelen anyagokra lebomló műanyagok kutatásával. Az eddig elért eredmények igen kedvezőek. A hulladék csökkentése Ipari termékeket, ruházati cikkeket, művészeti tárgyakat és még százezernyi dolgot csomagolnak műanyag fóliákba, habokba, társított anyagokba. A zsír, a tejfől, az étolaj stb. tárolóanyaga szintén valamilyen műanyag, többnyire PVC és polietilén. Meglehetősen sok műanyagot használnak fel díszcsomagolásra is. Az egészségügy eldobható műanyag injekciói tűket, kötényeket, köpenyeket, kesztyűket használt többek között. A mezőgazdaságra viszont a különböző takaró- és védőfóliák alkalmazása jellemző. Ezen műanyagok kis mennyiségéből szemétégető művekben nyernek hőt, míg majdnem elhanyagolható mennyiség szolgál másodnyersanyagként. A mezőgazdasági fóliát égetéssel semmisítik meg, alaposan szennyezve, a környezetet. Sajnos, a szabadban elszórt műanyag hulladék nem marad egy helyben, hanem a szél széthordja, ezért a termőföldekre szintén eljut. Ott a földbe beszántva rontja a talaj minőségét, de akadályozza a talajmegmunkáló gépek tevékenységét is, így egyre nagyobb veszélyt jelent a környezetre a műanyag hulladék. Ezen az áldatlan helyzeten valamiként úrrá kell lenni. Ezt érzik egy idő óta a kutatók. Már azt is tudják, hogy a megoldásnak nem egy, hanem több kulcsa van. A tapasztalat azt mutatja, hogy a lakosságot nem lehet rászoktatni a műanyag hulladék fajtánkénti gyűjtésére. Sőt, sokszor arra sem, hogy a műanyag hulladékot a csak arra rendszeresített kukába, konténerbe rakja. Ezért valamelyik szeméttelepen, vagy ha létezik, inkább a szemétégető -műben kell elvégezni a szétválogatást. Ennek során a következő három műanyaghulladék-csoportot alakítják ki: 1. szemétégető műben elégetéssel hasznosítható fajták, 2. ismételt feldolgozásra alkalmas féleségek, 3. a különböző okok miatt (még) nem hasznosítható hulladékok. A 2. csoport hulladékai a feldolgozó üzembe, a 3. csoporté pedig a szeméttelepekre jutnak. Sajnos világszerte az a jellemző, hogy manapság a 3. csoport a legnagyobb. És persze, a szeméttelepek terjeszkedése sem lehet végtelen, amellett, hogy létesítésük, fenntartásuk egyre nagyobb összegekbe kerül. Ezért gondoltak a kutatók arra, hogy a hasznos elégetésen és az ismételt feldolgozáson kívül más módon is védjék a környezetet a műanyag hulladékoktól. Ez a más mód bizonyos műanyag termékek használat utáni lebomlása a napfény vagy mikroorganizmusok hatására veszélytelen anyagokká. Kétségtelen, hogy a napfény hatására bomló fotodegradációs műanyag termékeket, elsősorban fóliákat a mezőgazdaságban ésszerű alkalmazni. Itt, szinte pontosan tudják a szakemberek, hogy a fóliaborításnak mennyi ideig kell épnek maradnia, ami viszont kitűnő támpont a lebomlás kezdő időpontjára vonatkozólag. Egymástól jól megkülönböztethetően, kétféle módon használják a fóliát. Az egyik a síkfóliás növénytermesztés, amely a szabadföldi és a fóliasátras termesztés közötti átmenet. Gyakorlata szerint a palántákat olyan ágyásba telepítik, amelyeket két oldalról 15 ... 20 cm magas bakhát övez. Erre feszítik ki a perforált fóliát, amit földhányással rögzítenek. E megoldással biztosítható a szabad földbe készakarva túl korán ültetett , palánták kezdeti védelme. Első lépés a fóliaborítást — a növény fajtájától függően — 3 ... 6 hét múlva el kell távolítani, hogy ne gátolja a növény fejlődését. Eltávolításkor a következő problémákkal kell szembenézni: 1. a fólia lehúzásakor egyrészt sérül a növény, másrészt mikroklímája hirtelen megváltozik, ami elhaláshoz vezethet, 2. a lehúzás során fóliadarabok jutnak a talajba, akadályozva a megmunkálást és az új kultúra növekedését. A fóliasátrak burkolóanyaga szintén egy szezonig tart, de eltávolítását nem a növény fejlődése határozza meg. A síkfóliát és sátras fóliát egyébként egyaránt égetéssel semmisítik meg. Ma már azonban mód van arra, hogy az ilyen fóliákat fényérzékennyé tegyék az alkalmazás utáni lebomlás érdekében. A fényérzékenyítés egyik lehetősége az, hogy a műanyagba szándékosan és meghatározott mennyiségben visznek be a lebomlás — fotooxidatív degradáció — láncreakcióját elindítani képes anyagokat. Ilyenek például a karbonil-, peroxid- és hidroperoxid-csoportok, valamint a maradék kettős kötéseik és a fámszennyezések, a kívánt fényérzékeny fóliához kopolimerizációval jutnak. Sajnos ez a fényérzékenyítési eljárás megköveteli a műanyag gyártástechnológiájának megváltoztatását. A másik fényérzékenyítési mód az adalékolás. Ez a kedveltebb megoldás, mert nincs szükség a gyártástechnológia módosítására. Kémiai szerkezetük szerint igen sokfélék az adalékok, azonban hatásuk alapján két, a lebomlás láncreakcióját indító és gyorsító csoportra oszthatók. Az indítók — iniciátorok — megfelelő energiájú foton hatására, elektrongerjesztett állapotban hidrogént hasítanak le a makromolekuláról, és abból makrogyököt képezve indítják a lebomlást, vagyis a fotooxidatív degradációt. Leggyakrabban aromás ketonokat és diketonokat, továbbá azo-vegyületeket használnak iniciátornak. A gyorsítók — akcelerátorok — pedig kettős funkciót töltenek be, mert iniciálé hatásuk mellett láncelágaztatásra is képesek. Ez azt jelenti, hogy a degradáció során keletkező hidroperoxidokat mindkét oxidációs állapotukban gyökösen bontják, vagyis új bomlási láncot tudnak indítani fotonabszorpció nélkül is. Akcelerátorként az átmeneti fémek oxidjai, sói, vagy szerves ligandumú komplexei szolgálhatnak. Nyilvánvaló, hogy a fényérzékeny fóliák lebomlása csak a szabadba történő kihelyezés után indulhat meg. Mivel az ilyen fóliák és műanyagok degradációját csupán a 350 nm-nél rövidebb hullámhosszú ultraibolya sugárzás váltja ki, épületek üvegei mögött fényvédő csomagolás nélkül is tárolhatók, mert ezt a sugárzást az ablaküveg teljesen kiszűri, így épületeken belül vagy a szabadban fényvédő csomagolásban, a fényérzékeny fóliák a hagyományos műanyag termékekkel azonos ideig tartják meg eredeti tulajdonságaikat. Kedvező az is, hogy a fény hatására lezajló lebomláskor olyan hidrofil csoportok alakulnak ki, amelyeket bizonyos mikroorganizmusok tovább képesek bontani. Az ilyen kettős lebomlású fóliákat foto- és biodegradációs fajtáknak nevezik. Természetesen az a jó fólia, amelynek a bomlástermékei a környezetet nem veszélyeztetik és szennyezik. Ez eddig egyértelműen csak a poliolefénekről bizonyosodott be, amelyek lebomlási végterméke Szén-dioxid és víz. Az 1. ábrán éppen ilyen, korábban banáncserjéket védő polietilén fólia lebomlásának egyik állomása látható. Fényérzékeny fóliát gyárt például az angol Scott Bader, az ICI, az amerikai Illionis Tool Works, a francia Ethyléne Plastique, a holland Akzo, vagy a finn Amerplast, a nyugatnémet BASF és Hoechst, valamint a japán Asahi Chemical Со. is. A kaliforniai, Alfa Industries pedig dekorációs célokra szolgáló polisztirol fóliákat állít elő. Hazánkban a Szerves Vegyipari Fejlesztő Közös Vállalat a Borsodi Vegyi Kombináttal, a Tiszai Vegyi Kombináttal és a Kertészeti Egyetemmel együttműködve végzett eredményes kísérleteket a napfény hatására lebomló műanyag fóliák előállítására és alkalmazására, azonban sorozatgyártás még nem folyik. Úgy tűnik, hogy a csak mikroorganizmusokkal lebontható, tehát a biodegradációs műanyagok, illetve termékek kifejlesztése nehezebb, mint a fotodegradációsoké, pedig alkalmazási területük sokkal szélesebb körű lehetne a fóliáknál. Most az angol ICI lépett előre e téren, mert több évi kísérletezés után kidolgozott egy olyan fermentációs eljárást, amellyel poli(oxival)-savat (PHB) lehet előállítani. A PHB hőre lágyuló műanyag, a poliészter és a polipropilén közötti fizikai tulajdonságokkal, és hagyományos módszerekkel dolgozható fel Szénhidrátszármazékon tenyésztenek parányi szervezetet, majd azt követően tiszta PHB-t vonnak ki (2. ábra). Az eljárás részleteit eddig nem hozták nyilvánosságra. A PHB-t 90%-ban kristályos szilárd anyagként állítják elő, változó molekulasúllyal, amelynek legnagyobb értéke egymillió lehet. Megvalósíthatók PHS—PHV kopolimerek is, 0 ... 56% PHV, tehát poli (oxivalerián)-sav tartalommal. Így a tipikus, 75% PHB-ből és 25% PHV-ből álló kopolimer 20%-ban kristályos, kellően rugalmas és szívós műanyag, amelynek olvadáspontja 135 ° C. Ezek az ICI által Biopol névre keresztelt műanyagok önthetők (szál, fólia), tölthetők és erősíthetők más olyan anyagokkal, mint a szénszálak, sőt hagyományos lágyítókkal lágyíthatók is. Nem okoz nehézséget egyéb műanyagokkal való keverésük sem, és a PHB önmagában lágyítóként és öntési adalékanyagként használható a PVC feldolgozásában. A Biopolokból készült műanyag termékeket használat után meghatározott gombák, baktériumok és extracelluláris enzimek képesek lebontani. A levegő, víz vagy sugárzás gyakorlatilag nem károsítja a Biopolokat. Sugárzási ellenállásuk ultraibolya fény ellen jobb, mint a polipropiléneké, és egészségügyi termékekként gamma-sugárzással sterilizálhatók. Talajban néhány hét vagy hónap alatt bomlanak le, míg anaerob szennyvíztisztítóban 6 .. . 60 napon belül. Kérődzők bendőjében néhány hét a lebomlási idő, míg a kísérleti állatok izomszöveteiben 6... 12 hónap után vesztik el szilárdságukat. Nem mérgezők és jól összeférnek az élő szövetekkel a Biopolok. A lebomlás terméke az a 3-oxivajsav, amelyet egyébként az egészséges felnőttek vérének 100 milliliterje 3 ... 10 milligrammban tartalmaz! Az ICI által a Biopolok piaci bevezetésére alakított Marlborough Biopolymers Ltd. (MBL) foglalkozik a gyakorlati alkalmazások kérdéseivel. Eddig sebészeti varratok, csontszögek és -lemezek, továbbá lassú hatású gyógyszerek, orvosi kötények, ruhák és eldobható eszközök, továbbá eldobó csomagolás, élelmiszer- és italtartó palackok anyagaként jöttek szóba. Gyártásukat 1-2 éven belül tervezik 1200 ... 1500 angol font sterlinges tonnánkénti áron, bár a nagytisztaságú egészségügyi fajták ára magasabb lesz. Hatos Géza 1. ábra: Banáncserjéket védő fényérzékenyített polietilén fólia a lebomlás egyik szakaszában 2. ábra: Pásztázó elektronmikroszkópos felvételen a parányi szervezet létrehozza a PHB-granulátum egyik láncát TECHNIKA 1937/1 Növénynemesítés lézerrel A kisinyovi Mezőgazdasági Kutató Intézet tudósai új növénynemesítő eljáráson dolgoznak. A kukoricaszemeket vörös lézersugárral kezelik. A besugárzással kezelt szemekből kikelt kukorica terméshozama jelentős mértékben megnő, csövenként 100 gr-mal nehezebb a szokásosnál. A feljavított genetikai tulajdonságokat hordozó vetőmagvakat az új hibridfajták nemesítésében jó eredménnyel használhatják. Tekintettel arra, hogy a lézer jól kezelhető, a besugárzás színe, időtartama, intenzitása és iránya ellenőrizhető, a kísérletek nagy pontossággal történő,, többszöri ismétlésére ad lehetőséget a használata. A szakértők véleménye szerint a többi növénynemesítő eljárással szemben (radioizotópos besugárzás, hőkezelés) alkalmazása az említett tulajdonságok miatt jóval megbízhatóbb. 3