Plastično je fantastično

U časopisu IRT 3000 (Inovacije Razvoj Tehnologije) od travnja 2012. objavljen je stručni članak prof.dr. Igora Čatića o bioplastici. Kako časopis nije baš široko čitan, a kako smatram da je članak sažeti pregled što je to bioplastika, prenosim ga kako bi čitatelji ovog bloga mogli vidjeti o čemu se radi. Posebno je zanimljiv slikovit pregled materijala koji se prema prof.dr. Čatiću dijele na POLIMERE i NEPOLIMERE.


Bioplastika je samo plastika s posebnim karakteristikama

Plastika se temelji na prirodnim izvorima

Mnogi časopisi, magazini, a osobito masovni mediji puni su riječi koje započinju s bio, poput biogorivo, bioplastika, biokozmetika itd. To vodi pitanju je li sve s oznakom bio univerzalno rješenje za pitanja poput klimatskih promjena, gladi u svijetu, ili sintagme uporaba hrane kao oružja. Postavlja se pitanje zašto su svi zgroženi kada čuju da je plastika načinjena od fosilnih goriva: nafte, prirodnog plina ili ugljena. Moraju li zaista svi biti oduševljeni s bioplastikom načinjenom od uzgojene, dakle po čovjeku načinjene biomase, kako je to sugerirao plakat jednog talijanskog proizvođača u promidžbenoj kampanji tijekom sajma plastike i gume K'10, u jesen 2010. u Düsseldorfu. Kao što je na reklamnoj fotografiji tog proizvođača bioplastike bila užasnuta jedna mlada dama koja izjavljuje: »zar se još uvijek upotrebljava plastiku?«.

Inženjeri moraju izabrati optimalni materijal

Zašto sam tijekom nastavničke karijere insistirao da moji studenti prisustvuju predavanjima? Živu riječ ne može zamijeniti pisani tekst. Navođen im je sljedeći primjer. Na prvom predavanju kojem sam nazočio iz predmeta Materijali, još kao brucoš tamo daleke 1954. naučio sam zauvijek sljedeću misao. »Inženjer mora izabrati optimalni materijal za određenu svrhu. To ne znači najbolji ili najskuplji materijal.« Danas bih na temelju vlastitoga iskustva pridodao. »Izabrati optimalni materijal znači uzeti u obzir tehničke, gospodarske, društvene pa i humanističke ciljeve.« Međutim na optimalni izbor ne smije utjecati marketing, posebno ne tzv. ekomarketing s vrlo dvojbenim ciljevima. Polazi se od teze da su proizvodi poljoprivrede, agrikulture, uzgojine, rezultat volje, znanja i sredstava čovjeka. Kao takvi nisu proizvodi prirode, prirodnina. To je razlog zašto valja razlikovati dva temeljna pojma, prirodu i kulturu. Primjer su šumske gljive (prirodne) i uzgojene u podrumima na vati (kultivirane).

Polimeri i nepolimeri

Potrebno je najprije definirati neke pojmove. Opća tehnika je zajedničko ime za prirodnu tehniku i čovjekovu, umjetnu tehniku. Samo se proizvode prirodne tehnike, prirodnina, može označiti kao prirodne proizvode. Sve načinjeno po čovjeku ili uz njegovu pomoć su
kultivirani, umjetni proizvodi. U poljoprivredi i stočarstvu se upotrebljava izraz poljoprivredna kultura, uzgojena stoka. Dakle radi se o uzgojenomu. U tehnici su odgovarajući nazivi: artefakt ili umjetnina [1].

Imajući to na umu, raspravljat će se o novoj sistematizaciji materijala. Već se u školama stoljećima poučava da postoje dvije osnovne skupine materijala: metali i nemetali. Nedavno je skupina stručnjaka na čelu s autorom predložila novu sistematizaciju na polimere i nepolimere [2,3]. Ideja za tu sistematizaciju temelji se na osnovnoj definiciji polimera. Naziv polimeri je zajedničko ime za prirodne i sintetske tvari i materijale koje kojih je osnovni sastojak sustav makromolekula, preciznije makromolekulnih spojeva s ponavljajućim jedinicama [4-6].


Slika 1 - Od materije do složenaca

Temeljeno na toj definiciji moguće je razlikovati četiri osnovne skupine makromolekulnih spojeva (razina R2, slika 1). Polimeri i nepolimeri mogu biti organski i anorganski.

Najprije treba naglasiti da su svi prirodni organski polimeri rezultat prirodne tehnike: osnovni (R2) poput bjelančevina, biopolimerni organizmi (mikroorganizmi, R3), fitopolimeri (npr. drvo, R4) i animalni polimeri [npr. prirodna (divlja) svinja (R4)]. Na razini R5, nalaze se neživi organski produkti poput nafte ili prirodnoga plina i živi organski proizvodi. Slijede proizvodi umjetne (čovjekove) tehnike. Pojednostavljeno na razini R6 proizvode se plastika i elastomeri. Pritom je moguće razlikovati te materijale koji su rezultat organske sinteze, a načinjeni su od neživih tvari poput fosilnih goriva (npr. PE, PVC, PS, UP, PUR). To je fosilna plastika. Drugu skupinu čine kemijski modificirani biopolimeri od prirodnih ili uzgojenih izvora (npr. PLA, PHA ili bio-PE). Tu je skupinu materijala moguće nazvati bioplastika.

Bioplastika je također čovjekov organski polimer

Iz tablice 1 proizlazi da se uporabom naziva bioplastika uvodi i još jedna podjela plastike. To je ona na bioplastiku i fosilnu plastiku. Poželjno je na ovom mjestu definirati sva tri pojma.

Prema definiciji usvojenoj u projektu Struna, plastika je materijal čiji je osnovni sastojak tvar visoke molekulne mase i koji se pri potrebnoj smičnoj viskoznosti može praoblikovati [7]. Pritom osnovnu tvar čine makromolekulni anorganski ili organski spojevi, kojima se po potrebi dodaju odgovarajući sastojci, dodatci.

Bioplastika je oblik plastike kod koje ulaz u proces njezine proizvodnje čini biomasa iz obnovljivih izvora poput biljnog ulja, škrob ili mikrobiota. Osnovno obilježje fosilne plastike temelji se na uporabi fosilnih goriva: nafte, prirodnog plina pa čak i ugljena kao ulaza u
proizvodni proces. Neke vrste bioplastike su predviđene da degradiraju, da se razgrade, ali to je moguće postići i s fosilnom plastikom.

Produbljenim proučavanjem definicije polimera slijedi zaključak da je bioplastika također umjetni materijal koji je načinio čovjek. Po čemu se onda razlikuju bioplastika i fosilna plastika. Kod bioplastike su ulaz u proces proizvodnje uzgojine, ali one nisu proizvodi prirode, prirodnine.

Neki pogrješni nazivi

Prema opisu stupca C (slika 1) naziv drvno-polimerni kompozit (a) je pogrješan je drvo je biljka koja sadrži organske polimere (celulozu i lignin). Stoga se takav kompozit treba zvati npr. drvno-polipropilenski kompozit. Budući da danas postoje hibridni materijali kao što su oni koje čine bjelančevine i organski ili anorganski polimeri, potrebno je pisati puna imena obje komponente (R7)

Sve učestalije se u proizvodnim procesima upotrebljavaju mikroorganizmi koje također čine organski polimeri (R3)

Po mišljenju autora najveća je kontroverza rasprava o nafti ili prirodnom plinu (R5).

Zastrašujuća reklamna slika odnosi se na fosilnu plastiku, temeljenu na fosilnim gorivima. Međutim po definiciji nafta, prirodni plin i ugljen čisti su proizvodi prirode i to su organski polimeri. Nastajanje tih prirodninâ trajalo je milijunima godina i zato ih se može samo otkriti i pridobivati.

Zaključak

Temeljeno na nekim idejama nizozemskog filozofa H. van Riessena (iz 1911.) moguće je rezimirati [6]. »Više materijala može ispuniti svrhu proizvoda. Istodobno kupac je nezainteresiran za vrstu materijala ili postupak njegovog pravljenja. Njega zanima isključivo svrha proizvoda i optimalni omjer kvalitete i cijene.« Primjerice tzv. zeleni polietilen je polietilen pri čijoj je proizvodnji ulaz u proizvodni proces jedan od oblika biomase. Sukladno naporima ekomarketinga riječ zelen trebao bi pobuditi interes kupca. Odnosno u nekim
slučajevima omogućuje postizavanje potrebnih svojstava proizvoda. Stoga je bioplastika samo jedna skupina među tako brojnim skupinama plastike, ali posebnih karakteristika. Suvremeni kupac treba upotrebljiv proizvod, ali je istovremeno sve svjesniji
utjecaja proizvoda na okoliš i prirodu.

U trenutku kada je proizvodnja bioplastike manja od 0,5 % ostale plastike, iz reklamnih razloga, slijedeći ideje lošeg ekomarktinga, napadati fosilnu plastiku je pogrješno. Tko će platiti nastalu štetu?

(a) Osnovu sistematizacije čini činjenica da polimeri mogu biti organski i anorganski. Pritom treba imati trajno na umu da se sva plastika ubraja u polimere, ali svi polimeri nisu plastika.

Reference:
[1] Čatić, I.: Zašto je moguć korjenit razvoj materijala a samo inovativni proizvodnih postupaka i proizvoda?, Polimeri 24(2003)2-4, 64-73.
[2] Čatić, I. at all.: Draft of the basic systematization of inorganic and organic macromolecular compounds, ANTEC 2011, Society of Plastics Engineers, Boston, May, 2011, p. 2012-2017.
[2] Čatić, I., Barić, G., Cvjetičanin, N., Galić, K., Godec, D., Grancarić, A.M., Katavić, I., Kovačić, T., Raos, P., Rogić, A., Rujnić-Sokele, M., Vranješ, N., Vrsaljko, Domagoj, Andričić, B.: Polimeri – od prapočetaka do plastike i elastomera, Polimeri 31(2)59-70(2010).
[3] Van Krevelen, D. W.: Properties of Polymers (3rd ed.), Elsevier, Amsterdam, 1997.
[4] scifun.chem.wisc.edu/CHEMWEEK/POLYMERS/Polymers.html.
[5] en.wikipedia.org/wiki/Polymer.
[6] Eekels, J.: Some Historical Remarks on the Philosophy of Making and Design, ICED 95, Prague, August 22-24, 1995, 36-43.
[7] Projekt Hrvatsko stručno nazivlje, Struna, voditeljica M. Bratanić, Institut za hrvatski jezik i jezikoslovlje, financira Hrvatska zaklada za znanost (projekt u razvoju od 2008.)