Menu
e-shop
„Přestože jsou biologicky rozložitelné plasty v některých aplikacích zajímavou alternativou konvenčních plastů, studie z posledních několika let poukazují na určitá rizika. Ukazuje se, že již při relativně malých koncentracích mohou některé z nich ovlivnit celé půdní prostředí,“ uvedl Jiří Kučerík z výzkumné skupiny Půdní ekologie Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
Podle týmu z MENDELU biologicky rozložitelné plasty v půdě mohou ovlivnit vodní režim, měnit druhové složení mikrobiálních společenstev s možnou preferencí patogenních organismů, změnit koloběh půdního uhlíku i dusíku a v neposlední řadě také negativně ovlivnit růst rostlin. „S nárůstem používání biologicky rozložitelných plastů lze očekávat i zvýšený vstup do půdy, a proto je třeba detailně prozkoumat, za jakých podmínek lze tyto plasty v půdě rozložit bez rizika. Znečištění zemědělské půdy plasty vnímáme jako velké téma nejenom pro nás, ale také pro budoucí generace. Problematice plastů se věnujeme již několik let a provádíme různé experimenty s cílem zjistit, jaký vliv mají nejen biologicky rozložitelné, ale i konvenční mikroplasty na půdní mikroorganismy, půdní organickou hmotu a zemědělské plodiny. Nicméně, stejně důležité jako poukazovat na rizika je důležité tyto výzvy řešit, a proto také testujeme různé environmentálně-agronomické přístupy, jak případným negativním dopadům předcházet,“ dodal Martin Brtnický, vedoucí výzkumné skupiny Půdní ekologie Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin, která se problematikou na MENDELU zabývá.
Biologicky rozložitelné plasty jsou takovou podmnožinou širší kategorie známé jako bioplasty. Pojem je to však velmi nejednoznačný a vede k mylné představě, že materiály získané z biomasy by se zákonitě biologicky rozložily. Využití biologických surovin však nezajišťuje úplnou biologickou rozložitelnost konečného produktu. Například bioplast, jako je polyetylen, není biologicky rozložitelný a naopak biologicky rozložitelný plast, jako je třeba polykaprolakton, není získáván z biomasy, Plastové materiály mohou pocházet z biologických, tedy obnovitelných, z fosilních nebo smíšených zdrojů. Jejich degradace na konci životnosti určuje, zda jsou klasifikovány jako biologicky rozložitelné, nebo biologicky nerozložitelné plasty.
V současné době na trhu dominují komerčně dostupné biologicky rozložitelné plasty na biologické bázi, jako je PLA, PBS (poly [butylensukcinát]), jeho derivát PBSA, polyhydroxyalkanoát (PHA) a polybutylen adipát tereftalát (PBAT), kde představují 0,5 % celkové roční produkce plastů a činí více než 400 milionů tun. Po období průmyslové stagnace v důsledku pandemie covidu-19 se celosvětová produkce plastů začala v roce 2023 zotavovat. Podle dat evropské asociace European Bioplastics je tento růst patrný také v odvětví bioplastů, kde se očekává výrazné zvýšení výrobní kapacity, a to z přibližně 2,18 milionu tun v roce 2023 zhruba na 7,43 milionu tun do roku 2028. Novější projekce naznačují nárůst z 2,47 milionu tun v roce 2024 na přibližně 5,73 milionu tun do roku 2029. Tyto trendy podtrhují neustálou expanzi konvenčních plastů i bioplastů, která je poháněna technologickým pokrokem a vyvíjejícími se požadavky trhu.
Hlavní cesty, kudy se biologicky rozložitelné plasty dostávají do půdy, jsou především mulčovací fólie, květináče či agrotextilie ze zemědělství, pak z oblasti odpadového hospodářství, hlavně z kompostáren či skládek, a třetím velkým zdrojem jsou neúmyslné ztráty třeba při přepravě nebo manipulaci. Jejich další osud pak závisí na několika faktorech, včetně jejich fyzikálně-chemických vlastností, půdních a environmentálních podmínek, postupů hospodaření s půdou a doby, po kterou je plast v půdě.
Typ půdy může ovlivnit degradaci těchto alternativních plastů proto, že některé půdy mají vyšší mikrobiální populace a lepší dostupnost živin pro mikroorganismy, které usnadňují degradaci. Hlinité půdy, které mají vyváženou směs písku, bahna a jílu, obvykle vykazují vyšší mikrobiální aktivitu a lepší zadržování vlhkosti ve srovnání s písčitými půdami. Tato zvýšená přítomnost mikrobů a trvalá vlhkost vytvářejí příznivé podmínky pro rozklad. Naproti tomu písčité půdy s větší velikostí částic a nižší schopností zadržovat vodu mohou podporovat sníženou mikrobiální aktivitu, což může vést k pomalejší rychlosti degradace těchto materiálů. Příliš suchá nebo podmáčená půda může bránit mikrobiální aktivitě. Nedostatečná vlhkost omezuje mikrobiální rozklad plastů, zatímco podmáčené podmínky brání aerobní degradaci.
Také teplota je kritickým faktorem řídícím degradaci hlavně proto, že reguluje mikrobiální aktivitu, sekreci enzymů a procesy abiotické hydrolýzy. Studie ukazují, že v podmínkách průmyslového kompostování je míra degradace biologicky rozložitelných plastů vysoká právě kvůli zvýšeným teplotám nad 58 °C a rozsáhlému růstu termofilních mikroorganismů schopných rozkládat plastové polymery. Takové podmínky však v přirozeném prostředí nejsou, což vede k mnohem pomalejšímu tempu degradace v půdě, zejména v chladnějším podnebí.
Degradace biologicky rozložitelných plastů v půdě je do značné míry řízena i biologickou aktivitou půdních makroorganismů, jako jsou žížaly a hmyz, a rozmanité škály mikroorganismů, včetně bakterií a hub. Tyto organismy hrají hlavní roli při rozkladu na jednodušší sloučeniny a nakonec je přeměňují na CO2, vodu a biomasu.
Dalším důležitým faktorem je také expozice UV záření, které vyvolá fotodegradaci.Ta snižuje jejich molekulovou hmotnost a potenciálně ovlivňuje mikrobiální aktivitu.
A v neposlední řadě je tu faktor času, v jehož průběhu procházejí tyto plasty fyzikálními, chemickými a biologickými transformacemi v půdních ekosystémech. Mikroorganismy kolonizují plastové povrchy a produkují extracelulární enzymy, které rozkládají polymerní řetězce na menší molekuly. Tyto molekuly jsou asimilovány mikroorganismy jako zdroje uhlíku a energie.
Dostupné studie ukazují, že odbourávání biologicky rozložitelných plastů nepředstavuje významné škodlivé účinky, avšak naše znalosti o jejich chemické bezpečnosti zůstávají velmi omezené. Například tým vědců pod vedením Korejské univerzity v Soulu ve své podrobné analýze zveřejněné v časopise Environmental Science uvádí, že tyto alternativní materiály mají podobné přísady jako konvenční plasty a mohou vykazovat také srovnatelnou úroveň dopadů na životní prostředí. Během jejich rozkladu v půdě pak mohou vznikat organické kyseliny, jako je kyselina octová, kyselina propionová a kyselina máselná, a těkavé organické sloučeniny, jako je etanol, metanol a aceton.
Výroba plastů zahrnuje různé sloučeniny, jako změkčovadla, antioxidanty a stabilizátory rozpouštědla a katalyzátory, které usnadňují jejich výrobu. Nelze tedy vyloučit možnost, že se tyto sloučeniny mohou uvolňovat v půdním prostředí při degradaci biologicky rozložitelných plastů.
Většina těchto sloučenin není kovalentně vázána na polymery, a mohou tak potenciálně migrovat do okolního vzduchu, pevných látek nebo kapalin.
Kromě dopadu na tyto chemické vlastnosti půdy mohou mít biologicky rozložitelné plasty vliv také na její fyzikální složku. Jejich degradace může podle vědců přispívat k tvorbě půdních agregátů a měnit strukturu půdy. Náhodné rozptýlení jejich fragmentů v půdě může vytvořit nepropustné bariéry, ucpat půdní póry a změnit směr proudění vody, což může potenciálně změnit strukturu půdy. Na druhou stranu však některé výzkumy ukázaly, že použití mulčovacích fólií má pozitivní vliv na celkovou stabilitu půdních agregátů ve srovnání s půdami bez mulče.
Naopak biologickým vlastnostem půdy může podle dostupných dat degradace těchto plastů výrazně přispět. Pomáhá totiž stimulovat mikrobiální aktivitu. Mikroorganismy, jako jsou bakterie a houby, rozkládají plasty a spotřebovávají je jako zdroj uhlíku a energie.
Podle asociace European Bioplastics je však podstatné, že biologicky odbouratelné polymery mají tu výhodu, že při degradaci neerodují na perzistentní sekundární mikroplasty, protože v přirozeném prostředí žijí mikrobi, kteří jsou schopni tyto polymery metabolizovat. Poukazuje také na to, že dosud neexistují žádné spolehlivé důkazy o větší disperzi biologicky rozložitelných nebo kompostovatelných plastových výrobků v životním prostředí než jakýchkoli jiných materiálů, jako třeba sklo, papír nebo kov. Navíc výše zmiňované riziko, že se biologicky rozložitelný plast přenese z jednoho prostředí do jiného, tedy třeba z půdy do vody, se podle asociace týká všech plastových materiálů. Biologicky rozložitelný plast tedy nepředstavuje v tomto směru o nic horší situaci.
„Často citovaná Zimmermanova studie (studie Zimmerman et. AL (2020) – pozn.red.), která tvrdí, že biologicky rozložitelné plasty mohou být podobně toxické jako ty konvenční, je chybná. Zkušební metody použité ve studii se neřídily standardizovanými metodami pro testování migrace vyžadovanými nařízením EU o materiálech přicházejících do styku s potravinami o plastových materiálech ani nařízením REACH,” uvedla asociace už dříve v jednom ze svých článků.
Teprve poměrně nedávno, v roce 2022, přijala Evropská komise politický rámec pro výrobu, označování a používání bioplastů, biologicky rozložitelných a kompostovatelných plastů. Byl zahrnut do Green Dealu s cílem přispět k udržitelnému hospodářství v oblasti plastů. Rámec objasňuje, kde mohou tyto inovativní materiály poskytovat výhody pro životní prostředí, za jakých podmínek a pro jaké aplikace, přičemž by na ně měly platit stejné normy jako pro jiné materiály.
V současné době neexistují žádné právní předpisy EU, které by se vztahovaly konkrétně na bioplasty, tedy ani na jejich odnož – biologicky rozložitelné plasty. Vybírat potřebné informace můžeme dosud jen z jednotlivých dokumentů a předpisů, jako je směrnice o plastech na jedno použití, směrnice o plastových nákupních taškách, směrnice o obalech a obalových odpadech či rámcová směrnice o odpadech.*
Anna Soldatova
