Przeciwny naturze

Mikroplastiki są wszędzie: tyle wiemy. Ale czy powinniśmy się martwić? Co możemy z tym zrobić? Niektórzy z prelegentów na Europejskiej Konferencji Biosolids and Bioresources organizowanej przez Aqua Enviro pod koniec listopada przedstawili wyniki projektu mającego na celu zrozumienie poziomów tego zanieczyszczenia w kompoście i pofermencie AD. Jak dowiedział się Envirotec, zmiana w krajobrazie politycznym wydaje się nieuchronna.

Jedną z oczywistych przeszkód napotykanych przez potencjalnych badaczy jest niespójna terminologia. Nawet definicja „mikroplastików” jest śliska. Cząsteczki różnią się znacznie pod względem wielkości, rodzaju materiału i pochodzenia (patrz „Podkład cząstek”, obok). „Prawdopodobnie większość mikrodrobin plastiku pochodzi z rozdrobnienia większych kawałków plastikowych śmieci w środowisku” — czytamy w raporcie Royal Society z 2019 r. Promieniowanie UV, erozja fizyczna i zmiany temperatury.

Ale małe fragmenty plastiku podążają wieloma ścieżkami do środowiska. Na przykład rzeki, chociaż spodziewalibyśmy się, że będzie to problem specyficzny dla zlewni, powiedział David Tompkins, naukowiec zajmujący się glebą z Aqua Enviro, podczas listopadowego wydarzenia. I nie wszystkie rzeki niosą taki sam ładunek mikrodrobin plastiku. Kolejnym źródłem jest spływ drogowy, a opony samochodowe w szczególny sposób przyczyniają się do tego zanieczyszczenia. Przyczyną jest również stosowanie biosolidów na gruntach.

Na tym etapie nie wiemy zbyt wiele o względnym wkładzie każdego z nich. – Czy to argument, żeby nic nie robić? zapytał Tompkins. „Nie sądzę, ale musimy uważać na to, jakie działania podejmujemy”. Ostrożna ocena była być może nieoczekiwana w prezentacji zatytułowanej (choć wyraźnie z przymrużeniem oka) „Co z tego, że w biozasobach są mikroplastiki?”

Co wiemy?

Luki w bazie dowodowej są obecnie uderzającą cechą tego tematu. Nie wiemy wystarczająco dużo, aby informować o polityce. Rozpoczęto użyteczne działania mające na celu pomiar i regulację zawartości mikrodrobin plastiku w niektórych biozasobach, ale mamy bardzo niepełny obraz.

Jeśli chodzi o Wielką Brytanię, „w rzeczywistości nie jest tak źle” i chociaż nie osiągamy najlepszych wyników, Wielka Brytania jest jednym z krajów o najlepszych wynikach pod względem limitów już stosowanych do zawartości tworzyw sztucznych w materiałach takich jak kompost i fermentat.

W Wielkiej Brytanii standardowe zasady dotyczące pozwoleń środowiskowych dla AD i kompostowni wyraźnie wykluczają odpady „znacząco zanieczyszczone niekompostowalnymi lub strawnymi zanieczyszczeniami, w szczególności tworzywami sztucznymi i ściółką”, które nie mogą przekraczać 5% wag. w), „i będzie na najniższym możliwym poziomie do dnia 31 grudnia 2025 r.”. Tompkins przyznał, że jest to niewiarygodnie wysokie, chociaż w rzeczywistości dzienne kwoty są niższe. „5% wydaje się być tam, gdzie kontrakty LA są obecnie ustalone”, powiedział, a „tak niski, jak to rozsądnie wykonalne” nie został jeszcze zdefiniowany. Wystarczy powiedzieć, że regulatorzy dokładnie się temu przyglądają.

W związku z planami firmy Defra dotyczącymi zwiększenia zbiórki odpadów spożywczych, WRAP opublikował w 2019 r. mapę drogową dotyczącą odpadów organicznych, określającą potrzebę jakości w odniesieniu do wejść, operacji i wyników procesów takich jak AD (miejsce docelowe dla większości z nich) i kompostowanie. Przydziela działania interesariuszom, w tym EA, władzom lokalnym i przetwórcom ekologicznym. Pytania, które firma WRAP chciała zadać rynkowi, obejmowały: Czy lepiej jest zbierać odpady żywnościowe w kompostowalnych czy niekompostowalnych pojemnikach na pojemniki?

Niemożność prześledzenia losów takich wyborów surowców była jedną z motywacji projektu, który Fonseca i Tompkins zaprezentowali na listopadowym wydarzeniu. Celem projektu było ustalenie, co wiemy obecnie na temat zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi w brytyjskich kompostach i fermentatach segregowanych u źródeł, a także jakie istnieją dowody na to, że te poziomy mogą być szkodliwe. Zbadano również, jak mierzyć poziomy tworzyw sztucznych w kompostach, produktach pofermentacyjnych i glebie oraz jakie interwencje procesowe są dostępne w celu ich zmniejszenia.

W Wielkiej Brytanii limity zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi w tych materiałach wyjściowych są zwykle zgodne z wymaganiami programów certyfikacji, takich jak PAS100, który dotyczy kompostu i określa górną granicę zanieczyszczenia fizycznego wynoszącą 0.25% masy w stosunku do masy, z czego do 0.12% m/m może być tworzywem sztucznym. Równoważna norma dla pofermentu, PAS110, określa limity zanieczyszczeń fizycznych w oparciu o zawartość azotu. Najbardziej rygorystyczna norma w Wielkiej Brytanii dotyczy fermentatu w Szkocji i wynosi zasadniczo 8% limitów PAS110.

Tompkins powiedział, że informacje zwrotne ze Szkocji są takie, że te limity są osiągalne, chociaż oznaczają dodatkowe badania przesiewowe po fermentacji, a zatem dodatkowe koszty utylizacji.

W rzeczywistości zasugerował, że nauka stojąca za tym jest wytarta, powołując się na swoją własną instrumentalną rolę w wymyśleniu liczby 8%; jest to raczej subiektywna ocena, oparta na obliczeniach „najgorszego przypadku” wyprowadzonych z fizycznych limitów zanieczyszczeń określonych w PAS110.

Więc ile plastiku jest faktycznie obecne w produkcie certyfikowanym zgodnie z normami takimi jak PAS?

Renewable Energy Assurance Limited (REAL) zapewnia zapewnienie jakości i programy end-of-waste, które zapewniają zgodność z PAS i wymaganiami szkockimi. Grupa opublikowała wyniki badań 6 grudnia, z których wynika, że ​​w większości próbek kompostu poziom zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi spadł poniżej 0.2% mas./mas. .

Prezentacja Fonseca Aponte przytoczyła niezależne badania kompostowni (z certyfikatem PAS100), z różnymi poziomami zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi, które wynosiły od 0.08% do 0.48% suchej masy (z trzech miejsc AD w 2006 r.), od 0.1 do 2.1% powietrzno-suchej masy (badanie z 2011 r. składowisk odpadów zielonych w Walii) oraz średnio 0.03% suchej masy w badaniu z 2017 r. Powiedziała, że ​​niespójne wskaźniki stanowią przeszkodę w porównaniu, aw ramach projektu przedstawiono zalecenia dotyczące rozwiązania tego problemu.

Przeszkodą jest również dostęp do danych. Niewiele jest dostępnych od EA, nie ma nic od SEPA, a NRW nie odpowiedziała na ich prośbę. Jednak duży zestaw danych dla materiałów PAS100 i 110 jest dostępny w firmie REAL. Skupia się to na cząstkach większych niż 2 mm i obejmuje dwa lata, ale dostęp wymaga opłaty.

Godne uwagi martwe punkty dotyczą rozróżniania różnych rodzajów tworzyw sztucznych – i nic nie wiadomo o losie tworzyw sztucznych nadających się do kompostowania, źródła rosnącej części zanieczyszczeń, które będzie miało znaczenie, jeśli nastąpi ruch w celu zbierania odpadów żywnościowych w kompostowalnych wyściółkach . Te tworzywa sztuczne mogą również stanowić wyzwanie dla AD.

Powiedziała, że ​​nawet definicja „nadających się do kompostowania” wciąż jest źródłem niepewności.
Kolejnym martwym punktem są cząsteczki poniżej 2 mm – i ogólnie mikro- lub nanoplastiki.

Rozdzielczość ostrzenia

Przejrzystość obecnego obrazu jest ograniczona przez metody stosowane do pobierania próbek i kwantyfikacji. Testy PAS100 i 110 wykorzystują zarówno sortowanie (na sucho lub na mokro), jak i sortowanie wizualne. Materiały przepuszczane są przez 2-milimetrowe oczka, dzięki czemu oddzielane są tylko fragmenty o wielkości 2 mm i większe. Utrudnia to również rozróżnienie włókien wykonanych z tworzywa sztucznego od wełny. Czasami materiał organiczny utknie w plastiku, zniekształcając pomiar masy.

Bezpośrednią perspektywą na przyszłość, aby rozróżnić tworzywa sztuczne nadające się do kompostowania i niekompostowalne (tj. na bazie oleju), jest wykorzystanie spektroskopii FTIR, którą zaoferowały dwa z laboratoriów, do których się zwrócili. Wygląda to na najbardziej komercyjną opcję, chociaż „wciąż wiąże się to z wysokimi kosztami”. Kompostowalne tworzywa sztuczne mają tendencję do degradacji podczas procesu ekstrakcji, co komplikuje sprawę. FTIR zależałby również od posiadania specjalnie przygotowanej biblioteki widm, co wymagałoby wcześniejszej wiedzy, jakiego rodzaju tworzywa sztuczne można znaleźć w próbkach.

Metody spektroskopowe, takie jak FTIR i Raman, umożliwiają identyfikację dokładnego rodzaju polimeru.

Metody spektroskopowe, takie jak FTIR i Raman, umożliwiają identyfikację dokładnego rodzaju polimeru. Można ich również używać w połączeniu z oprogramowaniem skanującym, aby zapewnić automatyczne zliczanie liczby cząstek każdego polimeru. Ale nie mogą ci powiedzieć o wadze, metryce, którą najlepiej uzyskać za pomocą innej metody, takiej jak analiza termograwimetryczna.

Techniki identyfikacji wizualnej są najlepsze, jeśli chcesz poznać rozmiar, kształt i kolor cząstek tworzywa sztucznego – takie metody jak skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM), mikroskopia świetlna i transmisyjna mikroskopia elektronowa. Ale niewiele pomagają w identyfikacji rodzaju polimeru.

Wydaje się więc, że jest to złożony problem pomiaru „konie za tory”, a jeśli branża zdecyduje się je wdrożyć, będzie to „trochę droższe niż to, co mamy teraz w standardach [PAS]”.

Ilościowe określanie ilości tworzyw sztucznych w kompoście i fermentacie zwykle skupia się na cząsteczkach większych niż 2 mm i obowiązują normy. Luki w obrazie standardów obejmują ilościowe określenie tworzyw sztucznych w glebie i rozróżnienie różnych rodzajów tworzyw sztucznych (patrz tabela powyżej).

Zasugerowała, że ​​kolejnym etapem pracy będzie analiza istniejących danych na temat cząstek większych niż 2 mm i rozpoczęcie tworzenia obrazu tego, co tam jest poniżej 2 mm.

Przegląd mikrodrobin plastiku w wodach słodkich i glebie z 2019 r. sugerował, że poprzednie badania mogły niedoszacować liczby cząstek, ponieważ można je łatwo pomylić z cząstkami organicznymi.

Czy możemy z tym żyć?

Tompkins rozważał „co z tego?” element. Podczas gdy pracujemy nad ustaleniem jasnego obrazu tego, co tam jest, powinniśmy również zastanowić się, jakie szkody mogą powodować mikrodrobiny plastiku w biozasobach, takich jak kompost i fermentat, oraz czy istnieje poziom, z którym możemy żyć – chociaż był całkiem jasny, że preferuje poziom „zero”, co jest prostym zastosowaniem zasady ostrożności, ponieważ tak naprawdę nie wiemy, jakie będą miały skutki. Istnieje jednak wiele dowodów na istnienie szkód (patrz ramka „Szkody: co wiemy?”).

Wydaje się, że trudność sprawia ekstrapolacja wyników eksperymentów – które zwykle sprzyjają nadmiernym dawkom tworzyw sztucznych – na to, co dzieje się w terenie. To, gdzie jesteśmy z normami takimi jak PAS110 i PAS100, odpowiada stężeniu plastiku w glebie zaczynającym się od 0.006% w przeliczeniu na suchą masę w ciągu dekady – po prostu maleńkie w porównaniu z tym, co zostało udokumentowane w odniesieniu do skutków, takich jak problemy z reprodukcją dżdżownic. Kolejnym wyzwaniem jest to, że niektóre ze zgłaszanych szkód zależą od natury samej cząsteczki tworzywa sztucznego. Czy to polietylen? Film? Cząstka? Czy krawędzie są szorstkie czy gładkie? Czy dżdżownica może to połknąć? „Więc w zależności od tej kombinacji pytań wynik, który widzisz eksperymentalnie, może być naprawdę bardzo różny. Dlatego stanowczo odradzałbym wprowadzenie jednego limitu mikrodrobin plastiku w jakimkolwiek materiale”.

Podał również przykłady pokazujące, że „w wielu przypadkach nie ma absolutnie żadnej eksperymentalnej spójności w wynikach tych badań, co znowu… stwarza dla nas problem, jeśli chodzi o myślenie o ograniczeniach dla tych materiałów na lądzie”.

Nano czarnuchy

Zmniejszanie skali w celu badania mniejszych cząstek również się komplikuje – i być może jest to jeden z powodów, dla których dotychczasowe monitorowanie utknęło na cząstkach o średnicy 2 mm i większych. Niemieccy naukowcy wykonali wiele pracy z 1 mm. Opinie Tompkinsa od osób, które pracują w tej skali przy użyciu standardowej techniki przesiewania na sucho lub na mokro, były takie, że było to „niesamowicie trudne” i obejmowało wybieranie fragmentów pęsetą. „Ściśle mówiąc, przed wysuszeniem lub zważeniem [materiału] należy usunąć wszelkie zanieczyszczenia z powierzchni”. Oznacza to również, że musisz spojrzeć na nakładanie innych rodzajów ograniczeń niż na podstawie wagi, takich jak długość kawałka materiału po umieszczeniu na płaskiej szkiełce – więc kolejny dodatkowy test.

Przyszłe przepisy dotyczące nawozów

Mówił też o przepisach dotyczących produktów nawozowych w Europie – mają limit, który spadnie w 2026 roku. Mamy teraz możliwość zbudowania własnych przepisów, opartych na własnych wymaganiach. Może to również stanowić okazję do wprowadzenia limitów w odniesieniu do osadów ściekowych. Ciastka, które zostały uzyskane przy użyciu polimerów odwadniających, są powodem do niepokoju i powiedział, że musimy przyjrzeć się tym polimerom i ich losowi w środowisku – „nie są to tworzywa sztuczne w konwencjonalnym sensie”, powiedział, ale są są długołańcuchowymi cząsteczkami, które wolno się rozkładają, a on ma tendencję do myślenia o nich w odniesieniu do całej tej kwestii.

Na niedawnym spotkaniu, na którym w ramach projektu zasięgnięto opinii interesariuszy w Anglii, zapytano ich, gdzie powinny zostać ustalone limity dla mikrodrobin plastiku – tj. zero. Zasugerował, że kierowanie rynkiem jest prawdopodobnie najłatwiejsze, ponieważ jest to kwestia po prostu ujednolicenia praktyk w całej Wielkiej Brytanii, ale tak naprawdę powiedzieli, że chcą iść na zero. - Ok, to będzie... trudne - powiedział. W każdym razie ograniczenie oparte na dowodach jest obecnie po prostu niemożliwe, biorąc pod uwagę ograniczenia danych.

Sięganie po „tak niskie, jak to rozsądnie wykonalne” będzie wymagało pracy nad istniejącymi danymi, aby ustalić, jak dokładne są.

Więc tak, podsumował, w środowisku jest mnóstwo tworzyw sztucznych i mnóstwo dowodów na szkodliwość w warunkach eksperymentalnych, ale żadnych dowodów na szkodę w terenie. Rynek nawozów pochodzących z kompostowania i fermentatu pozostaje prężny – i tak było jeszcze przed wojną na Ukrainie, co spowodowało gwałtowny wzrost cen. „Występuje więc pewien rodzaj dysonansu poznawczego między grupą rówieśniczą zajmującą się regulacjami politycznymi, jeśli chcesz, a tym, z czym rynki są w rzeczywistości gotowe żyć”. Tymczasem regulatorzy uważnie się temu przyglądają i należy spodziewać się obniżenia dopuszczalnych limitów.

Referencje

1. Mikroplastiki w słodkiej wodzie i glebie: synteza dowodów. Listopad 2019. Towarzystwo Królewskie

Cząsteczki tworzyw sztucznych można pogrupować według rozmiaru, kształtu, materiału i innych czynników. „Mikroplastik” najczęściej odnosi się do fragmentów o średnicy poniżej 5 mm i powyżej 0.1 – 0.3 mm (choć istnieją pewne rozbieżności). Definicja nanoplastiku jest bardziej kontrowersyjna, a artykuł z 2019 r.1 utrzymuje, że są to cząstki, których co najmniej dwa wymiary mieszczą się w zakresie wielkości 1–100 nm, podczas gdy w prezentacji (patrz główny artykuł) użyto tej samej etykiety dla cząstek poniżej 1 um.

Jakie rodzaje polimerów znajdują się w próbkach gleby? W swojej prezentacji zwróciła uwagę na PE, PET (np. z toreb spożywczych), PS, PL, PP, PVC i ACR. Wykazano całkowitą degradację nadających się do kompostowania tworzyw sztucznych w glebie i kompoście, chociaż nie ma dostępnych danych na temat losów tych materiałów w AD i pofermencie.

Mikroplastiki są powszechnie klasyfikowane jako „pierwotne”, które są celowo wytwarzane (na przykład mikroskopijne „kuleczki” obecne w środkach złuszczających) lub „wtórne”, które powstają, gdy większe plastikowe przedmioty ulegają degradacji.

Szkody związane z cząsteczkami plastiku wydają się coraz poważniejsze, gdy cząsteczki stają się mniejsze. Może to być kolejny problem sam w sobie, ponieważ cząstki, które już tam są, z czasem będą dalej się rozpadać na coraz mniejsze kawałki.

W nanoskali kontrolowane eksperymenty laboratoryjne pokazują, że bardzo małe cząsteczki są w stanie przenikać przez błony komórkowe, wpływając na funkcje komórek i DNA.

Wiadomo, że nieco większe cząstki wpływają na zdrowie i reprodukcję dżdżownic. Ponownie zaobserwowano to w skali laboratoryjnej. A takie złe skutki mogą wzmocnić łańcuch pokarmowy, ponieważ na przykład ptaki zjadają te mniejsze zwierzęta.

A potem jeszcze większe cząstki, „makroplastiki”, rzeczy, które można zobaczyć w powietrzu, mogą wpływać na takie rzeczy, jak przesiąkanie wody w glebie i być związane z stojącymi poziomami wód gruntowych oraz wpływać na penetrację gleby przez korzenie.

Inną potencjalną ścieżką szkód jest rola, jaką mikroplastiki mogą odgrywać jako nośniki innych zanieczyszczeń, w tym mikroorganizmów i rzeczy takich jak PFAS, ale wydaje się, że jest to kolejny obszar, w którym dopiero zaczyna się budować obraz. Jedno z badań przeprowadzonych w listopadzie przy użyciu mikroskopii elektronowej wykazało, że około 200 gatunków bakterii wydaje się kolonizować mikrowłókna znalezione w Morzu Śródziemnym.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://envirotecmagazine.com/2023/01/16/against-the-grain/