Ikdienā mēs elpojam, pašsaprotami pieņemot, ka iekštelpu gaiss ir tīrs. Taču šīs ērtības nodrošināšanai aizkulisēs darbojas plaša filtru industrija, kas ik gadu patērē milzīgu daudzumu plastmasas filtru un atstāj ievērojamu ekoloģisko nospiedumu. Pandēmija skaidri parādīja, ka pat veselības aprūpē izmantotie filtri var kļūt par jaunu plastmasas atkritumu avotu. Tāpēc arvien biežāk tiek vaicāts: kā nodrošināt efektīvu gaisa filtrēšanu, vienlaikus nekaitējot videi?
Kauņas Tehnoloģiju universitātes (KTU) Ķīmijas tehnoloģijas fakultātes (CTF) zinātnieku pētījumi rāda, ka risinājums pastāv: uz biopolimēriem balstīti filtri savās īpašībās var līdzināties sintētiskajiem materiāliem un pat tos pārspēt, vienlaikus piedāvājot ilgtspējīgākus risinājumus gan ražošanā, gan atkritumu apsaimniekošanā.
Gaisa filtrēšana un tās slēptā ietekme uz vidi
Gaisa filtrēšana ir viens no svarīgākajiem priekšnoteikumiem labai iekštelpu gaisa kvalitātei un cilvēku veselībai. Taču šo tehnoloģiju nepieciešams vērtēt visa dzīves cikla griezumā – no izejvielu ieguves līdz atkritumu apsaimniekošanai.
Jums varētu patikt šie:
Lielākā daļa tradicionālo filtru tiek izgatavoti no naftas bāzes polimēriem, piemēram, polipropilēna (PP) un polietilēntereftalāta (PET). To ražošana:
- patērē neatjaunojamus fosilos resursus;
- palielina siltumnīcefekta gāzu emisijas;
- rada grūti pārstrādājamus plastmasas atkritumus.
Kas ir biopolimēri?
Biopolimēri ir plaša polimēru grupa, ko veido polimēriskie materiāli, kas iegūti no atjaunojamiem, bioloģiskas izcelsmes avotiem. Tie var būt:
- augu izejvielas (kukurūza, cukurniedres, augu eļļas),
- mikroorganismi,
- bioloģiskie atkritumi.
KTU CTF pētniece Goda Masione skaidro, ka biopolimērus vispārīgi iedala trīs pamatgrupās:
- Dabiskie polimēri, kas tiek iegūti tieši no dabīgiem avotiem, piemēram, ciete vai celuloze.
- Mikroorganismu biosintetizētie polimēri, piemēram, polihidroksialkaanoāti (PHA) un polipienskābe (PLA).
- Ķīmiskās sintēzes biopolimēri, kuru ķīmiskā struktūra ir identiska naftas bāzes polimēriem, taču tie tiek ražoti no bioloģiskas izcelsmes monomēriem (piemēram, bio-poliamīds, bio-propilēns, bio-polietilēns).
“Katrai grupai ir savas īpatnības un pielietojuma iespējas dažādās nozarēs, tomēr lielākais potenciāls ir otrajai un trešajai grupai, jo to īpašības visvairāk līdzinās tradicionālajiem plastmasas materiāliem,” uzsver Masione.
Biopolimēru filtri var pat pārspēt sintētiskos
KTU zinātnieki veica plašus pētījumus, lai novērtētu biopolimēru piemērotību gaisa filtru izgatavošanai. Pētījums parādīja, ka lielākais potenciāls ir šiem materiāliem:
Jums varētu patikt šie:
- polibutilēnsukcināts (PBS),
- polipienskābe (PLA),
- poliamīds 1010 (PA1010).
Šie materiāli izceļas ar labvēlīgām fizikālajām īpašībām – piemērotu šķiedras diametru, augstu hidrofobitāti un labu apstrādājamību.
KTU CTF profesors dr Daīņus Martuzevičs norāda, ka šo biopolimēru izmantošana salīdzinājumā ar tradicionālajiem materiāliem sniedz būtiskus ieguvumus videi:
- mazākas siltumnīcefekta gāzu emisijas,
- mazāka atkarība no fosilajām izejvielām,
- iespēja izstrādāt ilgtspējīgākas filtrēšanas sistēmas.
Pētījumā izstrādātie filtri uzrādīja ļoti atšķirīgu filtrēšanas efektivitāti – no aptuveni 50 līdz vairāk nekā 99 procentiem atkarībā no izmantotā biopolimēra un šķiedru struktūras.
“Augstāko efektivitāti uzrādīja uz PLA un PA1010 balstītie filtri – attiecīgi 99,91% un 99,85% daļiņām, kas mazākas par 1 mikrometru. Šie rezultāti apliecina, ka biopolimēru filtri efektivitātē var būt līdzvērtīgi vai pat pārāki par tradicionālajiem sintētiskajiem filtriem,” skaidro Martuzevičs.
Kāpēc jāmeklē ilgtspējīgākas alternatīvas?
Pēc Godas Masiones teiktā, uz biopolimēriem balstītie filtri ir īpaši piemēroti jomās, kur nepieciešama izcili augsta filtrēšanas efektivitāte. COVID-19 pandēmija spilgti parādīja šādu filtru nozīmi – strauji pieaudzis sejas masku, respiratoru un citu filtru patēriņš atklāja šo produktu apjomu un to ietekmi uz vidi.
“Laikā no 2020. līdz 2022. gadam pasaulē tika izmantoti aptuveni 900 miljardi vienreizlietojamo sejas masku, kuru ražošana izraisīja gandrīz 18 miljonus tonnu CO₂ emisiju. Šī situācija nepārprotami parādīja nepieciešamību meklēt ilgtspējīgākus risinājumus,” viņa uzsver.
Cita perspektīva joma ir ēku ventilācijas un gaisa filtrēšanas sistēmas, īpaši sabiedriskajās un komerctelpās, kur arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta ilgtspējai un ēku sertifikācijai (piemēram, BREEAM, LEED). Šādos projektos biopolimēru izmantošana ir ne tikai tehniski iespējama, bet arī pamatota no vides aizsardzības viedokļa, jo palīdz mazināt produkta ietekmi uz vidi visa dzīves cikla laikā.
“Ļoti nozīmīga loma šeit ir patērētājam, kurš ar savām izvēlēm var ietekmēt tirgu un ražošanu. Ik reizi, kad patērētājs pievērš uzmanību produkta sastāvam un tā ietekmei uz vidi, viņš ražotājiem un tirgotājiem dod skaidru signālu. Ja priekšroka tiek dota ilgtspējīgākiem risinājumiem, ražotāji ir spiesti meklēt jaunas tehnoloģijas, investēt inovatīvos materiālos un ieviest videi draudzīgākas ražošanas metodes,” uzsver Masione.
Pieaugoša patērētāju informētība palielina spiedienu uz ražotājiem
Martuzeviča ieskatā Eiropas Savienības jaunās prasības, kas tiek ieviestas, pamatojoties uz Patēriņa preču ilgtspējas un ekodizaina regulu, iezīmē sistēmisku pavērsienu lielākas produktu caurskatāmības un ražotāju atbildības virzienā. Visticamāk šie principi drīzumā tiks attiecināti arī uz filtru nozari, kur ražotājiem būs pienākums norādīt:
- detalizētu informāciju par produkta sastāvu,
- datus par produkta ilgtspējas rādītājiem,
- informāciju par ietekmi uz vidi.
“Pārmaiņu mērķis ir stiprināt ekodizaina principus un palielināt caurskatāmību, izmantojot, piemēram, vides deklarācijas (Environmental Product Declaration, EPD). Tas nozīmē, ka filtru ražotājiem rūpīgāk jāizvēlas izejvielas un jāvērtē ražošanas procesu ietekme visa produkta dzīves cikla laikā,” viņš skaidro.
Ražotājiem tas vienlaikus nozīmē gan izaicinājumu, gan iespēju:
- nepieciešams investēt ilgtspējīgākās tehnoloģijās un procesos;
- tajā pašā laikā rodas iespēja izcelties tirgū kā atbildīgiem un ilgtspējīgiem piegādātājiem.
Patērētājiem tas nodrošinās lielāku caurskatāmību – viņi varēs izvēlēties produktus, kuru ietekme uz vidi ir aprakstīta ar skaidru un objektīvu informāciju. Šāda attīstība var paātrināt visas nozares pārmaiņas, jo augošā sabiedrības informētība palielina spiedienu uz ražotājiem radīt arvien ilgtspējīgākus risinājumus.
Biopolimēru izmantošana rada arī ētiskus jautājumus
Masione norāda, ka bioloģiskā noārdīšanās bieži tiek uzskatīta par ilgtspējas rādītāju, tomēr gaisa filtru gadījumā tas ne vienmēr nozīmē mazāku ietekmi uz vidi. Izmantotie filtri var būt piesārņoti, tādēļ:
- to kompostēšana vai bioloģiskā noārdīšana ir sarežģīta un dažkārt pat bīstama,
- pastāv risks, ka piesārņotājvielas nonāk vidē,
- nepareizi apsaimniekoti filtri var kļūt par mikroplastmasas avotu.
“Teorētiski filtrus būtu iespējams atkārtoti izmantot, taču piesārņoto filtru tīrīšana un atjaunošana ir sarežģīts un energoietilpīgs process. Praksē tos visbiežāk sadedzina vai noglabā poligonos,” skaidro pētniece.
Viņa arī uzsver, ka, lai gan biopolimēru izmantošana filtru ražošanā šķiet solis pretī lielākai ilgtspējai, to ražošana nereti prasa daudz zemes, ūdens un citu resursu. Daļa biopolimēru tiek ražoti no tā dēvētajām pirmās paaudzes izejvielām – pārtikas kultūrām, kas izraisa ētiskas diskusijas par konkurenci ar pārtikas ražošanu. Nozīmīgu ietekmi uz vidi var radīt arī izejvielu transports un loģistika.
“Tāpēc arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta otrās un trešās paaudzes biomasas avotiem, piemēram, pārtikas un lauksaimniecības atkritumiem vai aļģēm. Šādas izejvielas nekonkurē ar pārtikas ražošanu un ļauj izmantot sekundāros bioloģiskos resursus, tādējādi stiprinot aprites ekonomikas principus,” rezumē Masione.
