Czvikovszky Tibor

Lehet-e "zöld" a műanyag?

A mesterséges polimerek - a műanyagok - döntő szerepet játszottak a 20. század technikai vívmányainak létrehozásában, a nylonharisnyától a poliolefin csöveken és a kompozit repülőgép-szárnyakon át a mobiltelefonig és a számítógép integrált áramkör-agyáig. Sokak szerint a kőolajból készülő műanyag a globalizálódó világ erőltetett fogyasztásának tipikus anyaga, amely elfecsérli a Föld meg nem újítható nyersanyagát, környezetszennyező, biológiailag lebonthatatlan, összeférhetetlen az élet minden formájával, és így nincs helye a fenntartható fejlődésben. Készüljön-e és ha igen, miből, műanyag a kőolaj utáni korban? Az előadás szemügyre veszi a fenntartható fejlődés követelményeit, a környezetvédelem, az újrahasznosítás, a biokompatibilitás szempontjait, a biomassza átalakításának lehetőségeit és mindezek társadalmi-etikai vonzatát is.

I. A polimer mint mérnöki (szerkezeti) anyag
A polimerek kovalens kötésekkel kapcsolt ismétlődő egységekből (monomerekből) mint lánc-szemekből felépített makromolekulák. A polimerek világa jóval szélesebb, mint a műanyagoké, hiszen a természet ugyanígy építi fel például a monoszacharidból a keményítőt és a cellulózt vagy az aminosavból a fehérjét. A természetes polimer az élet hordozója és holtában sem természetidegen.

II. A 20. század eleje: a természettől ellesett mesterséges anyagok kora
A mesterséges polimerek nagyüzemi gyártása száz évvel ezelőtt a bakelittel indult. Ez a makromolekula hasonlít a fa gyantaszerű alkotóeleméhez, a ligninhez, és nehezen képzelhető el nélküle a korai elektrotechnika. Az 1940-es években megjelenő poliamid (nylon) ugyanolyan elvre épülő makromolekula, mint a fehérje.

III. A 20. század gyorsuló szakasza: a láncreakciók
A kémiai láncreakciókat korábban alkalmaztuk mesterséges polimerek előállítására, mint ahogyan a fizikai láncreakciókat befogtuk volna az energiatermelésre. A polimerizációs láncreakciókon alapuló anyaggyártás hatásfokára jellemző, hogy ezeknek a műanyagoknak az ára alig haladja meg kőolaj alapanyagét, és megőrzik a kőolaj energiatartalmának javarészét.

IV. A kőolaj és a műanyag kapcsolata
Közvetlen összefüggés van a kőolajfogyasztás, a teljes hazai össztermék (GDP) és a műanyag-felhasználás között. Ez az arányosság azt mutatja, hogy a mesterséges polimerekhez kötött termékek mai technikai kultúránk elengedhetetlen részét képezik. A műanyagok ma döntő részben kőolajból készülnek, aminek mindenekelőtt gazdasági oka van.

V. Mennyi kőolajból mennyi műanyag?
A világ jelenlegi kőolajfogyasztásának csak csekély hányada fordítódik műanyaggyártásra. A kőolaj túlnyomó többsége közvetlen energetikai felhasználásra kerül: elégetjük a gépkocsiban, repülőben vagy erőművet fűtűnk vele. A növekvő mértékű műanyaghányad oly mértékben könnyíti járműveinket, hogy az üzemanyag-megtakarítás többszörösen felülmúlja a műanyagok előállításához felhasznált kőolaj mennyiségét.

VI. Biodegradábilis-e a műanyag?
A természetutánzó műanyagok környezetbarát, biodegradábilis anyagok. A gondot a polimerizációs láncreakciókban készült tömegműanyagok jelentik. Ezek elemésztésére a természet nem készült fel - éppen ennek köszönhetik hosszú távú, években mérhető stabilitásukat. Jó eséllyel készíthetünk viszont nagy szilárdságú, mégis biodegradábilis mérnöki anyagokat a természetes cellulóz polimerek hasznosításával, újrahasznosításával.

VII. Környezetbarát műszaki anyagok
A polimerizációs láncreakcióban létrehozott műanyagok műszaki mutatóit nagy mértékben fel lehet javítani szálas erősítéssel. Az üvegszállal, karbonszállal erősített polimer kompozitok sikere megfigyelhető a repüléstechnikában, a hajózásban és a sportszergyártásban, illetve az utóbbi időben az autógyártásban is.

VIII. A cellulóz alapú polimer kompozitok várható reneszánsza
A Földünkön évenként megújuló biomassza ezerszer több, mint a manapság évenként gyártott műanyag. A cellulóz, ennek a biomasszának az egyik fő összetevője viszonylag kevés mesterséges polimerrel kitűnő, nagy szilárdságú kompozitokat ad. Az új típusú, cellulóz alapú társított rendszerek feldolgozhatók a polimertechnika legmodernebb eljárásaival: fröccsönthetővé, extrudálhatóvá tehetjük akár a fűrészport is.

IX. Műanyagok a kőolaj utáni korban?
A számítógép integrált áramkör-agyára, mobiltelefonra, rugalmas autóülésre és sok más mindennapi cikkre, amit ma műanyagból gyártunk, a kőolaj fogytán is szükségünk lesz. A jövőben a biomassza is elláthatja a vegyipar alapanyagigényét. Mindez azonban ma még nemcsak drágább lenne, hanem jóval nagyobb energiafelhasználással és környezetterheléssel is járna, mint a kőolaj alapú gazdaság.

Tovább