• Nawet 90 proc. mikroplastiku obecnego w ściekach może być zatrzymywane w osadach, z których zanieczyszczenia mogą następnie trafiać do gleby.
  • Naukowcy z AGH wykazali, że obróbka w temperaturze 220 stopni Celsjusza zmienia strukturę tworzyw, ale nie gwarantuje ich całkowitego usunięcia.
  • PET łatwiej ulega przemianom chemicznym, natomiast polistyren zachowuje większą odporność. Produkty rozkładu plastiku mogą przechodzić do wody.

Mikroplastik w ściekach. Nawet 90 proc. trafia do osadów

Oczyszczalnie ścieków zatrzymują znaczną część mikroplastiku, jednak nie oznacza to jego całkowitego usunięcia ze środowiska. Drobiny tworzyw sztucznych gromadzą się przede wszystkim w osadach, które pozostają po procesie oczyszczania.

Jak wynika z publikacji naukowej zespołu AGH w czasopiśmie „Energy Reports”, według wcześniejszych badań nawet 90 proc. cząstek polimerów może zostać zatrzymanych w osadach ściekowych. Wartość ta opisuje możliwą skalę zjawiska, a nie wynik pomiarów przeprowadzonych w każdej oczyszczalni.

Problem pojawia się na kolejnym etapie zagospodarowania odpadów. Przetworzone osady mogą być wykorzystywane między innymi do nawożenia lub rekultywacji terenów. Jeśli nadal zawierają mikroplastik, drobiny tworzyw mogą wraz z nimi przedostawać się do gleby.

Źródłami zanieczyszczeń są między innymi włókna uwalniane podczas prania syntetycznych ubrań, fragmenty opakowań oraz drobiny powstające wskutek rozpadu większych plastikowych przedmiotów.

Samo zatrzymanie mikroplastiku podczas oczyszczania ścieków nie rozwiązuje więc problemu. Istotne jest również to, co dzieje się z nim podczas przetwarzania i późniejszego wykorzystania osadów.

Polscy naukowcy podgrzali plastik do 220 stopni Celsjusza

Zespół badaczek z Akademii Górniczo-Hutniczej, kierowany przez Zuzannę Prus-Frączek, przyjrzał się technologii określanej jako karbonizacja hydrotermalna. Polega ona na ogrzewaniu mokrego materiału pod ciśnieniem, zazwyczaj w temperaturze od 180 do 260 stopni Celsjusza.

W procesie powstaje między innymi hydrokarbonizat, czyli stały produkt bogaty w węgiel, a także woda procesowa i niewielka ilość gazów. Badaczki porównały zachowanie dwóch popularnych tworzyw sztucznych: politereftalanu etylenu, czyli PET, stosowanego między innymi do produkcji butelek, oraz polistyrenu, wykorzystywanego w opakowaniach i styropianie.

Zgodnie z opisem badań opublikowanym w bazie naukowej AGH fragmenty tworzyw o wielkości nieprzekraczającej 5 milimetrów poddawano działaniu wody o temperaturze 220 stopni Celsjusza przez jedną, dwie lub trzy godziny.

Eksperyment przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, bez rzeczywistego osadu ściekowego. Pozwoliło to dokładniej prześledzić przemiany samych polimerów, bez wpływu innych substancji. Następnie naukowcy analizowali pozostałości stałe oraz wodę procesową, wykorzystując między innymi mikroskopię elektronową i metody spektroskopowe.

PET rozpadał się szybciej. Polistyren okazał się bardziej odporny

Wyniki wykazały istotne różnice między badanymi tworzywami. PET był znacznie bardziej podatny na działanie gorącej wody. Na powierzchni cząstek pojawiały się pęknięcia, zagłębienia i inne uszkodzenia, a badania potwierdziły zmiany w strukturze chemicznej polimeru.

Zmniejszyła się również jego odporność na wysoką temperaturę. Przed obróbką początek rozkładu termicznego PET następował przy około 402 stopniach Celsjusza. Po zastosowaniu karbonizacji hydrotermalnej wartość ta spadła do zakresu 246-284 stopni.

Nie oznacza to jednak całkowitego zniszczenia tworzywa. Jak podaje serwis Nauka w Polsce, w pozostałości stałej odzyskano około 54-60 proc. początkowej masy PET. Badania nadal wykazywały obecność charakterystycznych cech tego polimeru.

Polistyren zachowywał się inaczej. Jego struktura chemiczna pozostała znacznie bardziej stabilna, a zaobserwowane zmiany nie wskazywały na równie zaawansowany rozpad materiału.

Różnice te oznaczają, że skuteczność technologii zależy od rodzaju tworzywa. Metoda powodująca znaczne przemiany jednego polimeru może działać zdecydowanie słabiej na inny.

Mikroplastik może znikać z osadów, ale trafiać do wody

Jednym z najważniejszych ustaleń badania jest to, że zmniejszenie ilości widocznego mikroplastiku nie musi oznaczać jego całkowitego usunięcia.

W przypadku PET znaczna część produktów przemian przedostawała się do wody procesowej. Wskazywały na to wysokie wartości chemicznego zapotrzebowania na tlen, czyli wskaźnika określającego obciążenie wody substancjami, które mogą zostać utlenione.

Badaczki nie ustaliły jeszcze dokładnego składu wszystkich powstających związków. Mogły one obejmować krótsze fragmenty łańcuchów polimerowych i inne rozpuszczalne substancje organiczne.

Autorki publikacji w „Energy Reports” podkreślają, że karbonizację hydrotermalną należy traktować przede wszystkim jako „proces przekształcania i redystrybucji polimerów, a nie całkowitego usuwania mikroplastiku lub jego mineralizacji”. Jest to tłumaczenie wniosku zawartego w artykule naukowym.

W praktyce oznacza to, że oczyszczanie produktu stałego może wymagać dodatkowego etapu usuwania zanieczyszczeń z wody procesowej. Bez takiego podejścia istnieje ryzyko, że pozorne ograniczenie ilości mikroplastiku w jednej części instalacji będzie związane z przeniesieniem części produktów jego przemian do innego strumienia odpadów.

Co dalej z mikroplastikiem? Naukowcy zapowiadają kolejne badania

Wyniki eksperymentu nie oznaczają, że karbonizacja hydrotermalna jest nieskuteczna. Pokazują natomiast, że samo zmniejszenie liczby wykrywanych cząstek plastiku nie wystarcza do stwierdzenia, że zanieczyszczenia zostały całkowicie unieszkodliwione.

Badanie miało charakter laboratoryjny i obejmowało wyłącznie dwa rodzaje polimerów oraz jedną temperaturę procesu. Nie ustalono również toksyczności powstałych substancji ani ich podatności na biodegradację.

Kolejnym etapem powinny być eksperymenty prowadzone na rzeczywistych osadach ściekowych oraz dokładniejsza identyfikacja produktów rozkładu tworzyw.

Czytaj także:

Polacy mają dosyć influencerów. Tylko 8 proc. traktuje ich porady poważnie

USA liczy straty na wojnie z Iranem. Rachunek dobiega do 50 mld dolarów

Polska szykuje się na kryzys. Ponad 4500 przetargów na schrony, agregaty i sprzęt