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

Next