2019. május: jegyzet, egészségipar, portré, űrtevékenység, tudomány, nanotechnológia, anyagtudomány, bioinformatika, startup, innováció, neutronkutatás, fizika, ökológia, zöldkörnyezet, fenntarthatóság, egyetem, hulladékgazdálkodás, disszemináció, energiagazdálkodás, okostechnológia, it, kiállítás/konferencia, mikroszkópia
2019. május 3.

Szerző:
Paulik Katalin

Műanyaghulladékaink ökológiai körforgásban

Az emberiség hulladéktermelése napjainkra meghaladja a négymillió tonnát naponta, aminek egyre nagyobb részét képezik a műanyagok, melyek lebomlási ideje akár több ezer év is lehet. Viszonylagos kémiai stabilitásuk ellenére azonban szivárgó adalékanyagaik és aprózódásuk révén egyre nagyobb veszélyt jelentenek a környezetre, főleg a vízi ökoszisztémákra, nyilatkozta magazinunknak Németh Zsolt, a Nemzeti Közszolgálati Egyetem Vízügyi Karának tudományos munkatársa, aki különösen az aprózódás következtében kialakuló mikro­műanyag-szennyezettség eddig kevéssé vizsgált veszélyeire hívja fel a figyelmet. Mivel az egész bolygót érintő kérdésről van szó, az utóbbi évtizedben néhány fontos vizsgálat igyekezett fényt deríteni a műanyaghulladékok okozta környezetvédelmi és egészségügyi problémák valódi súlyosságára.


A Föld óceánjaiban a tengeráramlások következtében összeterelt műanyagtörmelékekből idővel hatalmas foltok alakultak ki, a legismertebb a Kalifornia és Hawaii között félúton elterülő nagy csendes-óceáni szemétfolt. Mekkora a veszély, mi az, amit látunk ebből, s mi az, amit nem?

– Elég nagy. Ha arra gondolunk, hogy a műanyagok többnyire stabilak, ezért sem bomlanak le – legalábbis biológiailag a legtöbbje nem –, mondhatnánk azt is, hogy akkor semmi baj sincs ezzel. Ha viszont közelebbről nézzük meg a problémát, akkor több veszélyt is látunk. Az első, ami szembetűnik, hogy a környezetünk fizikailag elszennyeződik. Észak-Afrikában úgy tizenöt évvel ezelőtt jártam először, s amikor lejjebb ereszkedett a repülőgép, nem tudtam, hogy mi az a szemem elé táruló sok pici, fehér pont a sivatagban, nagyon nagy területen, többé-kevésbé egyenletesen elosztva. Már majdnem leszállt a gép, amikor közelebbről látva rájöttem, hogy ezek fehér műanyag zacskók, milliószámra a sivatagban. Egy másik történet, jóval korábbról: amikor Thor Heyerdahl Kon-Tiki expedíciójával először szelte át a Csendes-óceánt 1947-ben, kék, tiszta vizeken vezetett az útja, viszont a második expedícióján, pár évtizeddel később már nagy kiterjedésű olajszennyeződéseket és műanyagok ezreit látta a vízben úszni.

A műanyagok ötvenéves diadalútjának árnyoldala mégis csupán napjainkban került olyan súllyal a közbeszédbe, ami rávilágít fogyasztói társadalmunk felelőtlen viselke­désére, holott a tudományos irodalomban az 1970-es évek elején jelentek meg az első tanulmányok az óceánok elszennyeződéséről. Miért éppen most?

– Az embereket a szenzáció érdekli, és a környezetszennyezés akkor válik hírré, amikor olyan méretűre nő a probléma, amire a sajtóban már lehet hangzatos kijelentéseket tenni, mint például: ha ez így megy tovább, akkor ötven év múlva több műanyag lesz a tengerekben, mint hal. Az ilyen hírek megragadják az embereket, és ez jó is abból a szempontból, hogy felhívják a figyelmet a problémára. De a legfontosabb mégiscsak az, hogy mit teszünk ezt követően. Most kezdték el felszámolni azt az 1,6 millió négyzet­kilométer kiterjedésű nagy csendes-óceáni szemétfoltot, amelyben a becslések szerint mintegy nyolcvanezer tonna műanyaghulladék úszik. Csakhogy 2015-ben a Science februári számában megjelent egy nagyon érdekes publikáció. A tanulmány szerzőinek becslése szerint abban az évben körülbelül 275 millió tonna műanyaghulladék került ki a környezetbe, abból mintegy százmillió tonnányi a tengerpartok ötven kilométeres körzetében, ahol az emberiség körülbelül egyharmada él. A Jenna Jambeck vezette kutatócsoport szerint 31 millió tonna műanyag a partokon maradt kezeletlenül, de nagyjából nyolcmillió tonna bekerült a vizekbe is. Ennek fényében nézve azt a tényt, hogy a Csendes-óceánban egy körkörös áramlási rendszer következtében összeterelt legnagyobb szemétszigetben, ahol vélhetően évtizedek óta gyűlik a műanyaghulladék, csak nyolcvanezer tonnát találnak, felmerül a kérdés: hol van a többi? A nyolcvanezer tonna az évi nyolcmilliónak mindössze az egy százaléka, és ha feltételezzük, hogy tíz éven keresztül ugyanakkora mennyiség került a tengerbe, az azt jelenti, hogy az összes műanyag alig 0,1 százalékát találtuk meg a csendes-óceáni nagy szemétfoltban. És még ha össze is adjuk az óceánokban úszó többi műanyaghulladékot, akkor is legfeljebb csak 1-2 százalékát látjuk annak, ami a tengerekbe került. Hol van a többi?! Ez elég ijesztő kérdés, amire jó lenne tudni a választ.

A tengerekbe került összes műanyaghulladéknak legfeljebb 1-2 százalékát látjuk a fel­színen, és csak alig 0,1 százalékát találtuk meg a csendes-óceáni nagy szemétfoltban. A műanyag egy része lesüllyed a tengerfenékre, a felszínen úszó másik rész viszont aprózódik.

A műanyagok egy része – mivel a tengervíznél nagyobb a sűrűségük – nyilvánvalóan lesüllyed a fenékig, az ott élő populációk pedig érintkezésbe kerülnek velük. Rengeteg mélytengeri halat, puhatestűt, rákot vizsgáltak egymástól függetlenül különböző kutatócsoportok, és szinte mindegyik állat emésztőrendszerében találtak műanyagszálakat, -szemcséket. Azt tudjuk tehát, hogy a műanyag egy része lesüllyed a tengerfenékre, a felszínen úszó másik rész viszont aprózódik, részben a fotodegradáció miatt, mivel a Napból jövő ultraibolya sugárzás felbontja a kötéseket a polimerláncban, részben pedig a hullámzás, a partközeli vízmozgás okozta állandó súrlódás miatt is szakadnak le mikroszkopikus darabok.

A tengerben lévő műanyag zacskók mikro­műanyag-maradványait senki sem fogja eltávolítani a természet­ből. Minél apróbbak ezek a da­rabkák, annál való­szí­nűbb, hogy bekerülnek a táplálék­láncba, és felhalmozódnak a magasabb rendű egyedekben, ennek következtében például a halakból nagy koncentrációban juthatnak az emberi szervezetbe is.

Azonban mégsem lehet csupán a műanyagok aprózódásával és lesüllyedésével magyarázni ezt a hatalmas hiányt. Így gondolták ezt a Plymouthi Egyetem kutatói is, akik a közelmúltban találtak egy olyan bolharákot, amelynek kedvenc tápláléka az alga, és miközben az állat elfogyasztja a tengerben lévő műanyag zacskók felületén feldúsuló algát, apró harapásaival többmilliónyi, milliméternél kisebb darabra aprítja fel a műanyagot, aminek egy részét kiköpi, a többit pedig, miután átment az emésztőrendszerén, kiüríti. Egy bolharák támadását követően a zacskók mikroműanyag-maradványait már senki sem fogja eltávolítani a természetből, így minél apróbbak ezek a darabkák, annál valószínűbb, hogy bekerülnek a táplálékláncba. Úgy gondolom, hogy a mikroműanyagok komoly veszélyt jelentenek, mert bekerülve a táplálékláncba, felhalmozódnak a magasabb rendű egyedekben, így például a halakból nagy koncentrációban juthatnak az emberi szervezetbe is.

Az Ocean Cleanup alapítvány munkatársai a Scientific Reports folyóiratban 2018. március 22-én megjelent tanulmányukban számoltak be kutatási eredményeikről. A kutatásuk célja a Kalifornia és Hawaii közötti szubtrópusi vizekben felhalmozódott műanyaghulladék-zóna jellemzése és számszerűsítése volt.
A nagy csendes-óceáni szemétfolt (Great Pacific Garbage Patch; GPGP) 1,6 négyzetkilométernyi területének felméréséhez használt hajók és repülőgépek adataiból, valamint a begyűjtött minták elemzéséből kiderült, hogy a GPGP tömegének több mint háromnegyedét 5 centiméternél nagyobb átmérőjű törmelék teszi ki, aminek legalább 46 százaléka halászhálókból állt. A mikroműanyagok, azaz az 5 milliméternél kisebb darabkák pedig a teljes tömeg mintegy 8 százalékát tették ki. A területen úszó törmeléket 1,8 milliárd darabra becsülték. Megállapították továbbá, hogy a vizsgálat során összegyűjtött műanyagnak olyan sajátos jellemzői vannak, mint a kis felület-térfogat arány, ami azt jelzi, hogy csak bizonyos típusú törmelékek képesek megmaradni és felhalmozódni a GPGP felületén. Végül a kutatási eredmények azt sugallják, hogy az óceáni műanyagszennyezés a GPGP-n belül exponenciálisan és gyorsabban növekszik, mint a környező vizekben, írták a tanulmány szerzői.
Kísérleti úton bizonyították, hogy egyes műanyag adalé­kok képesek hormonháztartást zavaró hatást kiváltani emlős tesztszervezetekben, sőt megjelenésüket már emberek szervezetében is ki lehet mutatni, mondta egyik előadásában. Milyen vizsgálatok folytak ebben a témában?

– Az utóbbi évtizedben a kutatócsoportok figyelme kiterjedt a mű­anyagokból kiszivárgó adalékanyagokra is, amiből jócskán találtak a vizsgált egyedek jóformán mindegyikének a szervezetében. A mikroműanyagok fajlagos felülete hihetetlenül nagy, ezért a bennük lévő adalékanyagok fokozottabb mértékben oldódhatnak ki, és szennyezhetik el a tengeri környezetet. Sokan megkongatták a vészharangot emiatt, de nem szabad pánikot kelteni, mivel az adalékanyagok legnagyobb része stabil kötésben van a műanyagokban, viszont tudnunk kell, hogy vannak olyan – főleg a PVC gyártásakor használt – adalékok, amelyek a kémiai környezettől függően, főleg gyenge kémiai kötődésük miatt könnyen kioldódhatnak a műanyagból. Ezek közül többről is bebizonyították, hogy komoly élettani hatásaik vannak. Finnországban volt a közelmúltban egy nagy kutatás ezzel kapcsolatban: több száz olyan tapétázót, parkettázót, festőt kérdeztek meg, akik PVC-tapéta ragasztásával foglalkoztak, illetve olyanokat is, akik ilyen tapétájú lakásban éltek. A kutatók a kapott adatokból megállapították, hogy a vizsgálatban részt vevőknél szignifikánsan gyakrabban fordul elő asztma, mint a populáció többi részében. Egyetemi kísérletek során vizsgálták a leggyakrabban használt égésgátló adalékokat is. Uniós szabály szerint 5 százalék brómot kell az elektromos közegben használt műanyagokba tenni, ami égésgátlóként működik. Ezek az adalékok viszont könnyen kikerülhetnek a környezetbe, akár fizikai súrlódással, magas hőmérsékleten történő kigőzölődéssel vagy UV sugárzás hatására fotodegradációval, illetve vízben való kioldódással. Így alacsony koncentrációban jelen vannak az élő szervezetekben. Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszer­ügyi Hivatalának (FDA) évekkel ezelőtt kiadott közleménye sze­rint az amerikaiak naponta testsúlykilogrammonként körülbelül 50-60 mik­rogramm égésgátló adalékanyag-terhelésnek vannak ki­téve. Az ezzel kapcsolatban végzett állatkísérletekben hasonló dó­zisú anyagot adtak be patkányoknak, és azt tapasztalták, hogy en­nek hatására megváltozott a szexuális viselkedésük, ami zavart okozott a szaporodásukban. Az embereknél alkalmazott rákterápiák hatékonyságát egereken tesztelve pedig az derült ki, hogy egy másik gyakori műanyagalkotó, a biszfenol-A jelenlétében hatástalanná válnak ezek a kezelések. Egy magyar származású amerikai kutatónak, Ilonka Meertsnek sikerült kimutatnia, hogy a műanyag adalékok jelenléte beleszól a hormonrendszerünk szabályozási mechanizmusába. Ugyanis a tetrabromo-biszfenol-A kémiai szempontból teljesen hasonló az emberi pajzsmirigyhormonhoz, és a T4-szintjét szabályozó fehérjék inkább ezt kötötték meg a T4 helyett. Mendiola professzor kutatása során a Rochesteri Egyetemen 425 termékeny férfit vizsgáltak, és azt találták, hogy minél nagyobb koncentrációban volt DEPH PVC-lágyító adalék a szervezetükben, annál kisebb volt a szabad androgén indexük. Az elmúlt ötven évben a férfi termékenységi ráta csökkenésének ez is lehet például az egyik oka.

Rengeteg fajta műanyagot gyártanak, és ezek kívánt tulajdonságait, például a sokoldalú felhasználhatóságukat a különböző adalékanyagokkal érik el. Lehet-e szabványosított, egységes mérőmódszert alkalmazni a környezetbe kikerült műanyaghulladékok azonosítására?

– Évente összesen 330-400 millió tonna műanyagot gyártunk, ennek mintegy negyven százaléka csomagolóanyag, ez azt jelenti, hogy 100-150 millió tonna műanyag pár óra használat után a szemétbe kerül. Ugyan egyre nő az elvárás a műanyaghulladékok újrahasznosítására, de hogyan lehet alkotórészeire bontani például egy joghurtos poharat, amiben polisztirol, polietilén, alumínium, valamint ragasztó és különböző festékanyagok vannak? Hangoztathatjuk persze a felelős fogyasztói magatartás szükségességét, csakhogy az emberek olyanok amilyenek, ezért azt gondolom, nem kellene egyre több anyagi és természeti forrást fordítunk arra, hogy ezt a sokféle műanyaghulladékot megpróbáljuk egységesen, környezetbarát módon kezelni, illetve valahogyan újrahasznosítani. Sokkal célravezetőbb lenne olyan szabályozást bevezetni, hogy csomagolóanyagot csak a kis ráfordítással újrahasznosítható műanyagokból lehessen gyártani. Tíz-tizenötféle műanyagból sokféle, változatos formájú csomagolás készíthető, például a polio­le­finekből. Néha érdemes lenne korlátozni a versenyszabadságot az emberiség fennmaradása érdekében. Elszennyezzük a környezetünket, és nem gondolunk arra, hogy mit hagyunk a következő generációkra.

Jelenleg úgy tűnik, nincs élet műanyagok nélkül, a mindennapjaink minden területén találkozunk velük. Így lesz ez ötven év múlva is?

– Azt gondolom, hogy nagyon sok olyan terület van, ahol még jó ideig nem tudjuk a műanyagokat lecserélni, és ennek nem csak gazdasági okai vannak. Ugyanis a műanyag helyettesít sok olyan természetes anyagot is, ami már nincs, vagy nagyon kevés maradt belőle. A műanyagoknak megvan a szerepük és a helyük az életünkben, de nem volna szabad ilyen pazarlóan bánnunk velük. Meg kellene vizsgálni, hogy hol lehetne műanyag helyett mást vagy leginkább semmit sem használni. Fogyasztói magatartás kérdése az is, ha valaki az üzletekben kapható nejlonzacskó helyett előrelátóan hord magánál egy vászonszatyrot a bevásárláshoz. Történnek lépések az Európai Unióban és Magyarországon is a lebomló műanyagokat illetően, de a hagyományos technológiákkal ezek előállítása egyelőre elég költséges. Változás akkor várható, ha állami támogatást kap a biológiailag lebomló műanyagok gyártása, akkor lesznek majd olyan cégek, amelyek gazdasági lehetőséget látnak abban, hogy átálljanak az újfajta termelésre. Így idővel jóval kevesebb hagyományos műanyag kerülhet ki a környezetbe.

Sok olyan terület van, ahol még jó ideig nem tudjuk a műanyagokat lecserélni, de nem volna szabad ilyen pazarlóan bánnunk velük. Az EU feladata lenne egy olyan előírásrendszer harmonizálása, amely minden ország számára elfogadható és végrehajtható.
Hol tartunk jelenleg országosan és uniós szinten?

– Még sehol nem tartunk. Úgy vélem, hogy ki lehetne dolgozni egy átfogó struktúraváltást az iparban, a mezőgazdaságban és a hulladékmenedzsmentben. Ennek előbb-utóbb meg kell történnie országos és uniós szinten is. Az EU feladata lenne egy olyan előírásrendszer harmonizálása, amely minden ország számára el­fogadható és végrehajtható. Egy nagyon komplex problémával állunk szemben, de szerintem napjainkban olyan válságot élünk át, aminek csak az egyik tünete a hulladékkezelés problémája.

Hogyan tudná az emberiség világszerte csökkenteni a felszíni vizekbe s végül az óceánokba kerülő műanyaghulladék mennyiségét? Mi lehet a megoldás?

– Erre számos megoldás létezik, például szűrőket lehet helyezni a szennyvíztelepek kifolyóira, ahogy ezt néhány helyen meg is teszik. Műszaki megoldásként lehet a nyílt vizeken is olyan szerkezeteket alkalmazni, amelyekkel a műanyaghulladékok egy részét ki lehet halászni. Építettek például forgó óriáskereket vagy sodronyos szerkezeteket, ezekkel a módszerekkel akár egy méter mélységben is ki lehet fogni a nagy darabokat, de a mikroméretűeket sajnos nem. A legfontosabbnak azonban a megfelelő szabályozórendszer kialakítását tartom, amivel meg lehet előzni, hogy nagy mennyiségű műanyag kerüljön a felszíni vizekbe. Fontos megemlíteni a környezetszennyezés egy másik jelentős forrását is, az úgy­nevezett elsődleges mikroműanyagokat, amit például a fogkrémek vagy a kozmetikumok tartalmaznak, mert ezek a lefolyókból a szennyvíztelepekre, majd a szennyvíziszappal a környezetbe kerülhetnek, illetve egy részük elfolyik például a patakokba, és onnan a folyókba jutva a mikroszkopikus méretű szemcsék elszennyezik a felszíni vizek egy részét.

A környezetszennyezés egy másik jelentős forrása az úgynevezett elsődleges mikroműanyagok, amit például a fogkrémek vagy a kozmetikumok tartalmaznak. Ezek a lefolyókból a szennyvíztelepekre, majd a szennyvíziszappal a környezetbe kerülhetnek, illetve egy ré­szük elfolyik például a patakokba, és onnan a folyókba jutva a mikroszkopikus méretű szemcsék elszennyezik a felszíni vizek egy részét.
A mikroműanyagok okozta környezetvédelmi problémákra vonatkozóan milyen kutatásokat végeztek eddig?

– Magyarországon – a régióban elsőként – egy a Nemzeti Kuta­tási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal által támogatott pályá­zat keretében vizsgálták a felszíni vizeink mikroműanyag-szen­nye­zettségét. A Wessling Hungary Kft. független laboratóriuma a Szent István Egyetemmel és partnereivel együttműködésben vé­gezte a hazai halastavak felmérését. Egy másik nagy kérdéssel kapcsolatban, nevezetesen, hogy a hazai ivóvízbázisokat mennyire éri el a mikroműanyag-szennyeződés, különös tekintettel a parti szűrésű kutakra, jelenleg a mi kutatócsoportunk végez méréseket a Nemzeti Közszolgálati Egyetemen: több településen is vizsgáljuk a kutakat és a felszíni vizeket, az eredményeinket pedig rövidesen publikálni fogjuk.•

 
2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

Hírlevél feliratkozás

Innotéka