Są to materiały, których głównymi niekiedy jedynymi składnikami są polimery, związki chemiczne o budowie łańcuchowej, składające się z setek tysięcy atomów (m.in. C, H, N, S). Są lekkie, na ogół odporne chemicznie, maja dobre właściwości mechaniczne, są dobrymi izolatorami, łatwo dają się formować i barwić na dowolny kolor. Cechy te sprawiają, że mają szerokie zastosowanie.
| Nazwa tworzywa | Przykładowe zastosowanie | Zdjęcia produktów |
| PET (politereftalan etylu) | butelki, wypełniacze do poduszek |  |
| LDPE (miękki polietylen - mała gęstość) Low Density PoliEthylene |
folia do miękkich opakowań spożywczych, torby na zakupy, worki na odpady |  |
| HDPE (twardy polietylen - duża gęstość) High Density PoliEthylene |
pojemniki na filmy do aparatów fotograficznych, opakowania do jogurtu "actimel", nakrętki do butelek |  |
| PVC (polichlorek winylu) | rury wodociągowe, wykładziny, okna, parapety, ceraty |  |
| PP (polipropylen) | torebki na chipsy, pojemniki na jogurty, pojemniki na śmieci |  |
| PS (polistyren): spieniona wersja polistyrenu to styropian) | tacki do pakowania mięsa, kubki do gorących napojów, opakowania |  |
| PC (poliwęglan) | płyty CD |  |
W ostatnich latach otrzymano tworzywa sztuczne przewodzące prąd elektryczny zwane syntetycznymi metalami. Uważa się, że XXI wiek to era syntetycznych metali.
-
Dzięki nim będzie można:
- Zbudować całkowicie polimerowy komputer, którego rozmiary będą zdecydowanie mniejsze od współczesnych; pojawią się laptopy, które można będzie zwinąć w rulon i upchnąć kolanem w plecaku bez ryzyka ich uszkodzenia. Elektronika molekularna nie tylko pomoże nam miniaturyzować urządzenia elektroniczne, ale także umożliwi projektowanie zdalnie sterowanych "robotów molekularnych". Można sobie wyobrazić, że za 20-30 lat starzejący się organizm człowieka będzie naprawiany i kontrolowany przez wprowadzone do organizmu miniaturowe roboty które szybko i skutecznie usuną wszystkie skutki grzechów naszej młodości.
- Zbudować telewizor, który będzie cieniutką, bardzo lekką folią możliwą do powieszenia na ścianie
- Zamiast żarówek użyć tapety z folią luminescencyjną
- Malować samochody farbą z polimerem przewodzącym
- Zbudować akumulator samochodowy z polimerem przewodzącym, który w nocy będzie absorbować nadfiolet i nastąpi naładowanie akumulatora
Przewiduje się, że plastikowe akumulatory zostaną wykorzystane do nowej generacji kart kredytowych oraz w pojazdach kosmicznych. Niektóre szczegóły konstrukcji utrzymywane są w tajemnicy. Chodzi o terrorystów, którzy mogliby wykorzystać akumulator do budowy niewykrywalnych bomb .
Takie polimery już znalazły zastosowanie w biosensorach, które służą do wykrywania np. określonych enzymów we krwi. Z pomocą przewodzących polimerów można przekazywać impulsy do mięśni, co daje szansę na przywrócenie sprawności osobom sparaliżowanym.
Pozostaje tylko dopracować jeden szczegół - większość polimerów przewodzących prąd jest nietrwała. Powoli, bo powoli, ale na powietrzu utleniają się i rozpadają. Ale z drugiej strony ta cecha może być ich przewagą - skoro polimerowe elementy mogą podlegać biodegradacji, będą mniej szkodliwe dla środowiska naturalnego.
Przedmioty wykonane z plastiku towarzyszą nam na każdym kroku. Wiek XX można śmiało nazwać "stuleciem plastiku". Tworzywa te z powodu swoich zalet zrobiły zawrotną karierę i jednocześnie spędzają sen z oczu ekologom. Największym problemem są opakowania jednorazowe. Butelki, torebki śniadaniowe bądź torby na zakupy bardzo szybko trafiają na śmietniki. Stanowią ok. 7% masy wszystkich śmieci, ale zajmują dużo miejsca, niemal 30% wszystkich odpadów. Anglicy wyliczyli, że wyrzucane w ciągu roku butelki z politereftalanu etylu (PET), ustawione jedna na drugiej utworzyły by wieżę o wysokości 28 mln km, co stanowi 73-krotną odległość Ziemi od Księżyca.
Tworzywa sztuczne co prawda nie gniją, więc nie wydzielają przykrych zapachów i nie zatruwają gleby, ale w błyskawicznym tempie zapełniają wysypiska. Jak poradzić sobie z tym problemem? W grę wchodzą dwa rozwiązania: opracowanie tworzyw ulegających biodegradacji lub wielokrotne wykorzystywanie tego samego tworzywa, zanim ostatecznie trafi ono na śmietnik.
Ostatnio obserwuje się pewien postęp. Opakowania z tworzyw sztucznych spełniają coraz wyższe wymagania pod względem przydatności do recyklingu i nieszkodliwości dla środowiska. W ostatnich 15 latach obniżono masę kubka do jogurtu z 12,5g do 4,5g, torby "supermarket" z 20g do 6,5g, a 4-litrowej butelki do detergentów z 300g do 105g. Jednak zagospodarowanie góry śmieci jest poważnym problemem.
Od 1 stycznia 2002 roku w Polsce obowiązuje ustawa o opłacie produktowej. Każdy producent musi zatroszczyć się o własne odpady tzn. przetworzyć je u siebie, przekazać firmie zajmującej się recyklingiem lub wnieść specjalną opłatę. W 2002 r. przetworzono 7% opakowań z tworzyw sztucznych, a w 2007 roku ilość ta ma wzrosnąć do 25%. |
Czy można otrzymać garnitur z butelek po wodzie mineralnej, dywan ze starych rajstop, domowe wycieraczki ze zużytych opon? Jest to oczywiście możliwe. Na Zachodzie można już kupić skarpety, piżamy i bieliznę, wykonane z przetworzonych butelek po napojach. W Polsce od 2001 roku w Elanie PET (Toruń) działa linia technologiczna do recyklingu plastikowych butelek z PET. W ciągu miesiąca przetwarza się tam 300 ton PET- ów.
Recykling butelek z PET :
- Sortowanie pierwotne odpadowych opakowań - zajmują się tym gminy, przedsiębiorstwa komunalne oraz prywatne firmy. Sortowanie plastików umożliwiają specjalne znaki umieszczane od 2 lat na opakowaniach:
 PET |
 HDPE |
 PVC |
 LDPE |
 PP |
 PS |
Do Elany dostarczane są sprasowane bele butelek z PET.
 |
sprasowane bele butelek PET
Etapy recyklingu w Elana PET
- Sortowanie odpadów - butelki PET dostarczane są w postaci sprasowanych bel, po rozpięciu bel usuwa się nakrętki, metal, inne niż PET tworzywa i wszelkie zanieczyszczenia oraz sortuje butelki według koloru.
 |
taśma do sortowania
- Mielenie tworzywa na drobne płatki
- Oddzielanie naklejek
- Mycie i oczyszczanie oraz suszenie
- Regranulacja -
odbywa się w urządzeniu zwanym ekstruderem lub wytłaczarką. Tu następuje stopienie polimeru, następnie powstają nitki które kroi się na drobne granulki, które nazywają się regranulatem.
 |
ekstruder
 |
|
regranulat
W takiej postaci PET może być ponownie wykorzystany do produkcji butelek do celów pozaspożywczych. Najpierw powstaje preforma, z której pod ciśnieniem gorącym azotem wytłacza się butelki. Jeśli nie ma zabielenia to butelka jest dobra. Dodatkowo jakość butelki sprawdza się przez napełnienie jej do pełna oraz 6-krotne zrzucenie z wysokości 1,5 m. Jeśli wytrzyma nadaje się do użytku.
 |
 |
| preforma | preforma uszkodzona , nie nadaje się do wytłoczenia butelki |
Po kilkakrotnym wykorzystaniu PET nie nadaje się już do produkcji butelek. Ale to nie oznacza jeszcze, że nie można wykorzystać go do innych celów. PET jest doskonałym polimerem włóknotwórczym. Włóknami PET można wypełniać poduszki, materace, a także produkować z nich odzież, dywany, folie, sznurki, szczotki. Niestety w Polsce większość butelek z PET trafia na wysypiska.
Recyklingowi poddaje się również opakowania wykonane z HDPE, nylon , pianki poliuretanowe oraz zużyte opony z syntetycznej gumy.
Opakowania z polietylenu po recyklingu można powtórnie użyć do produkcji opakowań. Pewien problem sprawia kolor odzyskanego polietylenu. Różnokolorowe opakowania są przetwarzane razem i nadają przetworzonemu plastikowi barwę od oliwkowozielonej do brunatnej. Kolory te można zmieniać tylko na ciemniejsze dlatego najczęściej produkuje się z tego materiału czarne pojemniki na oleje samochodowe, torby "reklamówki", taśmy, rury drenarskie, miski, wiadra, worki na śmieci i kontenery na odpady.
Bardzo dobrze nadaje się do recyklingu nylon, kojarzony głównie z damskimi pończochami. Tymczasem większość wykładzin podłogowych oraz dywanów zrobiona jest z włókien nylonowych. Nylon po recyklingu nie zmienia swoich właściwości dlatego z powodzeniem można produkować nowe dywany ze starych.
Pianki poliuretanowe stosowane m.in. do otrzymywania biomateriałów (części sztucznego serca, cewników), jako wypełniacze siedzeń samochodowych, kanap, wykładziny do hal sportowych nie nadają się po recyklingu do tego samego celu ponieważ mają gorsze właściwości mechaniczne. Jednak odpowiednio zmodyfikowane mogą udawać drewno. Taki właśnie materiał wykorzystywany jest jako wykończenie kajut na jachtach.
Szybki rozwój motoryzacji wiąże się z ogromną ilością zużytych opon. Niestety, nie więcej niż 20% zużytych opon poddawanych jest recyklingowi. W USA około 3mln starych opon leży w stertach. Oprócz tego, że szpecą krajobraz, gromadzą wodę deszczową i stają się oazą dla komarów, a w razie pożaru wytwarzają groźne dla środowiska substancje. Problemem jest to, że starej opony nie można w całości przerobić na nową. Można natomiast do świeżo produkowanej gumy syntetycznej dodać około 10% zmielonych opon. W Kanadzie drobinki starej gumy stosuje się jako dodatki "antyzmęczeniowe" do podłóg i wykładzin podłogowych. W USA zmielone opony służą do posypywania intensywnie używanych trawników (np. na polach golfowych), stosowane są jako wzmocnienie nasypów ziemnych, stromych zboczy, a także asfaltu i betonu.
A co zrobić z opakowaniami ze styropianu? Styropianu używa się m.in. do produkcji kubeczków, tacek i pojemników barowych, opakowań sprzętu elektronicznego. Znaleziono sposób na odzyskanie polistyrenu. Polimer ten rozpuszcza się w rozpuszczalniku o nazwie limonen, który można otrzymać ze skórek cytrusów. Zużyte opakowania rozpuszcza się w limonenie, skondensowany roztwór polistyrenu daje się łatwo transportować. Następnie rozpuszczalnik odparowuje się, a otrzymany polistyren można ponownie użyć do produkcji opakowań. W Niemczech styropian wykorzystywany jest do ulepszania gleby i kompostu, ponieważ jest dobrym materiałem spulchniającym. Bywa też stosowany w budownictwie jako dodatek do betonu, by zmniejszyć jego ciężar oraz poprawić właściwości termoizolacyjne i dźwiękochłonne.
W Polsce już przerabia się folie poliolefinowe (reklamówki, opakowania próżniowe, folie budowlane itp.). Paliwo uzyskane z folii nie zawiera praktycznie siarki, dodane do benzyn i olejów z rafinerii podnosi łatwo i tanio ich czystość.
Biodegradacja - rozkład substancji chemicznych na wodę i dwutlenek węgla oraz proste nietoksyczne związki chemiczne, zachodzący pod wpływem mikroorganizmów.
W Centrum Chemii Polimerów PAN w Zabrzu opatentowano materiały polimerowe ulegające biodegradacji i nietoksyczne, spośród których na uwagę zasługują biopoliestry wytwarzane w przyrodzie przez mikroorganizmy. Syntetyczne poliestry analogiczne do naturalnych mogą być otrzymywane na drodze chemicznej.
Na Zachodzie wytwarza się już produkty z tworzyw biodegradowalnych. Poniżej przykłady: ze Szwecji i Niemiec.
 ekologiczny długopis (Szwecja) |
 "reklamówka" z biodegradowalnego plastiku (Niemcy) |
Składnikami ekobilansu o znaczeniu priorytetowym są:
- Nakłady energii z uwzględnieniem zapotrzebowania na ropę
- Emisja substancji szkodliwych do atmosfery, wody i gleby
- Ilość odpadów stałych, nie nadających się do utylizacji
- Zużycie surowców (bez ropy)
- Zużycie wody ( bez wody do chłodzenia)
W wyniku sporządzonych ekobilansów okazało się, że najkorzystniejsze pod względem ekologicznym jest pakowanie mleka w worki z folii PE, następnie kolejno w butelki szklane 40-krotnego użycia oraz w lekkie butelki z PE. Niestety, rzeczywiste rozpowszechnienie opakowań do mleka nie odpowiada ich ocenie ekologicznej. Korzystniejsze ekologicznie opakowania foliowe z PE w większości zostały wyparte przez łatwiejsze w użyciu opakowania kartonowe. O popularności kartonów zdecydowały więc nie wyniki bilansu ekologicznego, a wygoda producentów i konsumentów. Opakowania kartonowe do mleka mają obecnie pozycję dominująca na rynkach większości krajów europejskich.
Z powyższych danych wynika, że obciążenie środowiska spowodowane użyciem opakowań z poszczególnych tworzyw sztucznych jest niewielkie i nie ma między nimi istotnych różnic. Natomiast wyraźnie wyższe są koszty ekologiczne w wyniku zastosowania kubków ze szkła lub papieru. Papier powoduje duże obciążenie ścieków, natomiast szkło wyraźnie zwiększa obciążenie powietrza.
Na jedno z pytań zawartych w tytule tego materiału można odpowiedzieć następująco: "To nie polimery najbardziej zaśmiecają świat". W/g danych w Europie Zachodniej w 1993 r. wytworzono 2,8 mld ton odpadów stałych. Około 5% tej ilości stanowiły odpady komunalne, a tylko 0,6% tworzywa sztuczne. Najbardziej zanieczyszcza środowisko przemysł. Nie ma procesów przemysłowych, które można określić jako ekologicznie czyste. Od wielu lat w krajach wysoko uprzemysłowionych problemom ochrony środowiska poświęca się wiele uwagi, dlatego powstają nowe, mniej uciążliwe dla środowiska technologie i wyroby a także w coraz większym stopniu zagospodarowuje się odpady.
Odpowiedź na drugie pytanie zawarte w tytule jest trudniejsza. Ogromną szansą dla ochrony środowiska jest recykling tworzyw sztucznych. Możliwe są trzy sposoby recyklingu:
- Recykling energetyczny
Polimery maja dużą wartość opałową większą niż węgiel i oleje opałowe, spalanie ich z punktu widzenia energetycznego byłoby korzystne, ale w czasie spalania wydzielają się toksyczne substancje (np. fluorowodór, dwutlenek siarki). Istnieje możliwość zbierania tych substancji i wykorzystania na odczynniki chemiczne.
- Recykling surowcowy (chemiczny) - najbardziej perspektywiczny Z zużytego tworzywa otrzymuje się inny surowiec np. amoniak, siarkowodór, paliwa typu benzyn, oleje. W USA butelki z PET po przerobieniu dają surowiec do pianek poliuretanowych.
- Recykling materiałowy Po przerobieniu tworzywo używa się do tego samego celu jak przed przerobem np. opakowania butelkowe.
Problemem jest także sortowanie tworzyw sztucznych, np. oddzielenie nakrętek od butelek, które są z innego tworzywa.
Spośród wielu metod stosowane są:
- Separacja rozpuszczalnikowa - wykorzystuje się w niej różną rozpuszczalność tworzyw w różnej temperaturze, np. PS rozpuszcza się w ksylenie w temp. 15oC, LDPE w temp. 75oC, a PP w temp. 105 oC. Jest to metoda dość kosztowna, ale w odpowiednich warunkach może być opłacalna.
- Spektrofotometria w podczerwieni - każdy polimer posiada swój kod kreskowy i maszyna automatycznie odczytuje jakie to tworzywo, jednak jest to sortowanie ręczne czyli pracochłonne. W opracowaniu jest metoda mechaniczna - tworzywa są przesuwane na taśmie, kanałem pada promieniowanie i odczyt wysyłany jest do komputera. Następnie sprężone powietrze wyrzuca zidentyfikowane tworzywo w określonym kierunku (99% czystości metody).
Obecnie w skali globalnej poddawane jest recyklingowi do 25% odpadów z tworzyw sztucznych. Należy mieć nadzieję, że w najbliższych latach wzrośnie ilość przetwarzanych odpadów. W Polsce - w/g danych Przeglądu Technicznego (2000 r.) - przetwórstwo tworzyw sztucznych na głowę mieszkańca w latach 1994-98 wzrosło z 21 kg do 40 kg. Ogromną nadzieją są tworzywa proekologiczne, ulegające biodegradacji. Może wkrótce produkty z biodegradowalnych plastików nie będą tylko eksponatami lecz zastąpią używane obecnie tworzywa sztuczne. Zanim jednak nowe opakowania znajdą się w powszechnym użyciu należy wdrażać skuteczniej selektywną zbiórkę odpadów oraz można by wprowadzić we wszystkich sklepach kaucję za wszelkie butelki PET.
Bardzo ważną sprawą jest świadomość ekologiczna społeczeństwa. Na Zachodzie przeprowadzono badania, które wykazały stosunek społeczeństwa do ochrony środowiska.
W Polsce świadomość ekologiczna jest jeszcze zbyt mała. Należy liczyć na to, że po wejściu Polski do Unii Europejskiej przepisy unijne dotyczące ochrony środowiska spowodują poprawę sytuacji w kwestii zbiórki i przetwarzania odpadów. Jest nadzieja, że rząd przekaże środki finansowe, które pozwolą na przeprowadzanie kampanii zachęcających społeczeństwo do udziału w poprawie stanu środowiska naturalnego. Odpady mogą stać się wielką szansą dla rzutkich przedsiębiorców a pieniądze "leżące w błocie" mogą przynieść ogromne korzyści dla środowiska. Proces odzyskiwania odpadów jest opłacalny ekonomicznie, jest tylko jeden problem - wybudowanie jednej instalacji do zagospodarowania odpadów jest kosztowne (ok.15 mln $). 6-tysięczne miasteczko powinno mieć jedną taką instalację, a miasto wielkości Bydgoszczy - ponad 60.
