Problem gospodarki tworzywami sztucznymi – trendy na rynku patentów

Tworzywa sztuczne, zwane potocznie plastikiem od lat dominują na rynku materiałów użytkowych. Dzięki niskim kosztom wytwarzania oraz unikalnym właściwościom fizyko-chemicznym są idealne do wprowadzania wszelkich innowacji, często niemożliwych do osiągnięcia z użyciem innych materiałów. Globalna produkcja plastiku plasuje się obecnie na poziomie >350 mln ton, z czego w Europie wytwarzane jest 16%, w USA 19%, a Azji aż 51% jego światowej produkcji. Szacunki dotyczące produkcji plastiku podają, że ilość ta ulega podwojeniu co 10 lat, warto więc mieć świadomość jakie szanse i ryzyka niesie za sobą wprowadzanie innowacji w obszarze wytwarzania i gospodarowania jego odpadami. Tym bardziej, że jak dotąd wytworzono około 8.7 miliarda ton tego surowca.[i]

Ocenia się, że aż 79% wyrobów z tworzyw sztucznych zalega obecnie na składowiskach odpadów, a jedynie 9% poddano jak dotąd recyklingowi. Nic więc dziwnego, że odpady plastikowe kumulują się błyskawicznie w naszym otoczeniu, wywierając szereg negatywnych skutków, takich jak zmniejszanie żywotności ekosystemu glebowego, zagrażając dodatkowo zdrowiu i życiu. Szacuje się, że jak dotąd tylko do samych oceanów trafiło 11 milionów ton tworzyw sztucznych.[ii] Choć sam plastik w teorii nie jest toksyczny ze względu na bardzo dużą masę cząsteczkową i nierozpuszczalność w wodzie, to szereg stosowanych dodatków lub półproduktów już niekoniecznie.[iii] Szczególnie istotny jest jednak fakt że, powolny rozkład tworzyw sztucznych powoduje formowanie się bardzo niebezpiecznych mikrocząsteczek plastiku, wykrywanego obecnie w ponad 9% badanych gatunków ryb północnego Oceanu Spokojnego.[iv] Akumuluje się on nie tylko w wodach oceanów, ale również w innych wodnych akwenach, w powietrzu i w glebie prowadząc do wzrostu biomagnifikacji i negatywnych efektów zdrowotnych. Nie mówiąc już o jego spalaniu w niskiej temperaturze (np. piece domowe) powodującego uwalnianie do atmosfery karcinogennych, a nawet endokrynnie czynnych dibenzylo-p-dioksyn, stanowiąc tym samym poważne zagrożenie.[v]

Nic więc dziwnego, że UE (jak również szereg innych organizacji i inicjatyw) podjęła działania na rzecz ograniczania zanieczyszczenia plastikiem (np. Strategia Europejski Zielony Ład i ograniczenia użytkowania niektórych tworzyw sztucznych, szczególnie tych jednorazowego użytku). Świadomość konsekwencji zanieczyszczania naszej planety daje asumpt ku nieskrępowanemu rozwojowi wielu innowacji związanych z problemem zanieczyszczania środowiska. Obecnie szereg już firm deklaruje poza „racjonalizowaniem” stosowania tworzyw sztucznych, również wprowadzanie przyjaznych środowisku wytworów i opracowywanie nowych sposobów przetwarzania tworzyw sztucznych. Działania te, poza prowadzeniem do znacznego wzrostu innowacyjności przedsiębiorstw budują pozytywny wizerunek i zaufanie wśród społeczeństwa.

Największe globalne firmy nie pozostając obojętne na kwestie środowiskowe, aktywnie wspierają szereg innowacji poprzez planowanie i wprowadzanie przełomowych zmian w swoich produktach. Firma Paboco ze swoją papierową butelką, czy DEMETO z innowacyjną technologią do przemysłowego zastosowania obróbki chemicznej odpadów poliestrowych nie są jedynymi wartymi wzmianki. Zaangażowanie wielkich koncernów w proces poprawy ochrony środowiska może sprawić, że w niedalekiej przyszłości zmiany, które nastąpią doprowadzą do przełomowych zmian rynkowych. Polskie firmy również nie pozostają obojętne w tym zakresie.

Jako główne strategie walki z problemem odpadów polimerowych można wskazać: recykling odpadów (metody chemiczne, biologiczne, przetwórstwo plastiku do konkretnych produktów), odzysk materiałów i sposoby separacji plastiku, alternatywne tworzywa sztuczne takie jak biotworzywa itp. Pomimo jednak szeregu wprowadzanych regulacji i zapewnień medialnych trudno jest ocenić jak podjęte działania wpłyną na przyszłość zarządzania gospodarką tworzyw sztucznych. By zmienić w istotnym zakresie emisję zanieczyszczeń plastikiem do 2030 roku wymagane jest podjęcie znacznego wysiłku, co wydaje się mało realne. Modele mechanistyczne w tym obszarze są niestety mało optymistyczne i pomimo szeregu podejmowanych działań prognozują dalszy znaczący wzrost zanieczyszczeń.[vi] Ukazują tym samym jednoznacznie, że sam wzrost zarządzania odpadami nie jest w stanie przeciwdziałać rosnącemu problemowi. By wpłynąć na zmniejszenie globalnego poziomu zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi potrzebna jest fundamentalna transformacja gospodarki tworzywami sztucznymi najlepiej do ram o obiegu zamkniętym.

Globalne trendy na rynku patentowym w zakresie szeroko pojętej redukcji odpadów z plastiku, pozwalają na wskazanie obszarów w jakich koncentrowane są obecne wysiłki i środki finansowe. Są tym samym doskonałym źródłem wskazującym kierunki którymi warto się zainteresować.

Sytuacja na rynku patentowym w zakresie szeroko pojętej redukcji odpadów plastikowych jest bardzo dynamiczna. Liczba dokumentów patentowych z zakresu technologii recyklingu na globalnym rynku do roku 2020 ulegała systematycznemu wzrostowi, głównie za sprawą rynku chińskiego (Fig. 1). Z kolei zarówno na rynku europejskim, jak i amerykańskim od 2016 roku liczba dokumentów w tym obszarze systematycznie spada. Dynamika wzrostów w obszarach skupiających się na wytworze bioplastików jest zgoła odmienna, a jako szczególnie interesujące może wskazać wykorzystywanie np. samoregenerujących, biozgodnych i biodegradowalnych materiałów.

Fig. 1 Liczba dokumentów patentowych w poszczególnych latach na rynkach odpowiedzialnych za 89% światowej produkcji tworzyw sztucznych

[i] Geyer R et al. Sci Adv. 2017, 3, e1700782

[ii] https://earth.org/problems-plastic-pollution-creates-for-wildlife-in-the-ocean/

[iii] https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.10.014

[iv] Davison P, Asch RG (2011) Mar Ecol Prog Ser, 432:173-180

[v] Zdzisław Brzeski. „Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu”. 2011, 17, 161–164

[vi] Borrelle et al., Science 2020, 369, 1515–1518

Autor: dr Maciej Stodulski, Specjalista ds. chemii; aplikant rzecznikowski, JWP Rzecznicy Patentowi

Artykuł opublikowany 10 marca 2022 roku w magazynie Polska Chemia.