Prozirno drvo od plastike

Prozirno drvo od plastike

(Prozirno drvo – nije ni prozirno ni drvo / Foto: Anish M. Chathoth)

Izvorno dobiveno 1992. godine, od strane njemačkog znanstvenika Siegfrieda Finka, „prozirno drvo” nastaje uklanjanjem lignina u drvu i njegovom zamjenom prozirnim plastičnim materijalom. Unatoč brojnim pokušajima, postupak industrijske proizvodnje prozirnog drva nije razvijen već 30 godina. No, u istraživanjima uporno se predstavlja kao zamjena za plastiku i staklo

Aleksandra Mihajlović

Nedavno je na stručnom portalu SciDev.Net objavljen članak zvučnog naslova „Prozirno drvo uskoro bi moglo zamijeniti plastiku”.1 Članak se temelji na istraživačkom radu grupe autora iz School of Biochemical Engineering, Indian Institute of Technology, India, objavljenom u srpnju ove godine u časopisu Science of The Total Environment. Naslov istraživačkoga rada je „Procjena životnog ciklusa proizvodnje prozirnog drva korištenjem novih tehnika i strateškog okvira povećanja”.2

Prvenstveno se prozirno drvo razvija, iako bezuspješno, kao potencijalna zamjena za staklo za prozore u građevinarstvu. Iz posebne vrste drva izdvaja se lignin koji daje boju drvu. Sastojci drvne tvari mogu se kemijski klasificirati kao: a) ugljikohidrati (celuloza, hemiceluloze), b) fenolne tvari (lignin) i drugo.

Lignin je polifenolni polimer, glavni sastojak drva (15 % do 35 %), koji poput plastike ili cementa povezuje celulozna vlakna u vrlo čvrstu izvanstaničnu strukturu. Taj se proces naziva lignifikacija.3

Delignifikacija je kemijsko izdvajanje lignina iz heterogene drvne strukture u kiseloj, neutralnoj ili lužnatoj sredini uz određene uvjete. Prilikom delignifikacije drva zaostaju celuloza i neke tvari. Delignifikacija se obavlja pri povišenoj temperaturi u uređajima za kuhanje tankih drvenih listova. Nakon delignifikacije, ostatak više nije drvo.

Što su autori izvornog rada zapravo istraživali

Ciljevi istraživanja bili su: 1) ispitati koji od 4 postupka dobivanja prozirnog drva na laboratorijskoj razini najmanje opterećuje okoliš; 2) koliko bi okoliš bio opterećen pri razini proizvodnje od 10 tona; 3) koji su utjecaji stakla, prozirnog drva i polietilena na okoliš, ljudsko zdravlje i resurse.

Indijski istraživači upotrijebili su 1 kg drva iz šumske biomase i izrezali ga na tanke listove. U laboratorijskim uvjetima radi delignifikacije i izbjeljivanja drva koristili su različite kemikalije: natrijev klorit (NaClO2) i smjesu natrijevog hidroksida, natrijevog sulfita i vodikovog peroksida (NaOH + Na2SO3 + H2O2). Nakon toga je lignin iz drva infiltracijom zamijenjen prozirnim plastičnim materijalima: poli(metil-metakrilatom) – PMMA ili epoksidnom (duromernom) smolom (slika 1). Tako su dobiveni kompoziti biopolimera (celuloze) i fosilne plastike. Budući da nema lignina, a PMMA i epoksidi daju prozirnost, dobiva se „prozirno drvo”.

Te su postupke razvili razni istraživači. Svi ovi postupci opteretili bi okoliš, jer se koriste kemikalije uz puno otpadnih voda i hlapljivih spojeva. Tijekom delignifikacije stvaraju se kemikalije, poput klora, metil-merkaptana, sumporovodika, dimetil-sulfida itd. I puno otpadnog lignina koji ima malu primjenu, pa se mora spaliti.

Slika 1. Grafički sažetak izvornog rada2 Obmanjujući simboli na donjoj desnoj strani slike – prozirno drvo nije održivo (obnovljivo) jer sadrži plastiku iz fosilnih izvora. Nije ni kompostabilno niti biorazgradljivo jer plastika koja je infiltrirana u celulozu nema takva svojstva

Cilj 1. Procjena životnog ciklusa proizvoda (Life-cycle assessment – LCA) jest metoda za određivanje i procjenu ukupnog utjecaja na okoliš: proizvodnje, uporabe i odlaganja proizvoda. LCA „Cradle to grave” ili „od kolijevke do groba” predstavlja potpunu procjenu životnog ciklusa, od ekstrakcije do faze uporabe i odlaganja proizvoda. Ovu metodu istraživači nisu koristili.

Za mnoge svrhe, granica sustava može se definirati kao „od kolijevke do vrata” („Cradle to gate”), za proizvodnju određenog proizvoda u tvornici do točke u kojoj napušta pogon (prije transporta i stavljanja na tržište). Ovu analizu koristili su istraživači iz Indije. Analiza sugerira da metoda delignifikacije na osnovi NaOH + Na2SO3 + H2O2 i infiltracija epoksidom (ruta 4 na slici 1) dovode do najmanjeg utjecaja na okoliš prije svega u smislu potencijala globalnog zatopljenja i zakiseljavanja tla.

Cilj 2. Istraživači su procijenili da modelirana proizvodnja na industrijskoj razini od 10 tona (industrijska razina od 10 tona?) ima manju potrošnju električne energije i utjecaj na okoliš od laboratorijske.

Cilj 3. LCA analiza na „kraju životnog vijeka”(„End of life” – EOL) odnosi se na završne faze uporabe proizvoda i obradu i zbrinjavanje proizvoda nakon što je došao do kraja životnog vijeka. EOL analiza prozirnog drva pokazala je „smanjene ekološke utjecaje u usporedbi s polietilenom”, sugerirajući da se ono „može komercijalno prilagoditi za zamjenu konvencionalnih materijala na bazi nafte”. To je polazište s kojeg kreću dezinformacije koje su istraživači plasirali u medije, a mediji u javnost. Dezinformacije se sastoje od netočnih tvrdnji i neutemeljenih pretpostavki.

Dezinformiranje javnosti

U članku na portalu se navodi kako prozirno drvo smanjuje ekološki utjecaj na okoliš zbog svojih obnovljivih i biorazgradljivih svojstava. Netočno. Prozirno drvo nema obnovljiva i biorazgradljiva svojstva jer je lignin iz drva zamijenjen sintetskom plastikom, npr. epoksidnom duromernom smolom, dobivenom iz fosilnih izvora, koja nema biorazgradljiva svojstva.

Navodi se kako se u svijetu proizvede oko 400 milijuna tona plastičnog otpada svake godine, s povećanjem razine plastike za jednokratnu upotrebu koja se koristi i zatim odbacuje. Zato se sada prozirno drvo pojavljuje kao jedan od „najperspektivnijih zamjenskih materijala budućnosti”.

Nije točno da se u svijetu godišnje proizvede oko 400 milijuna tona plastičnog otpada. Proizvodi se oko 400 milijuna tona plastike (plastomera i duromera, te vlakana), no ne postaje sve otpad na godišnjoj razini, već samo ambalaža za jednokratnu upotrebu. Hoće li se prozirno drvo pojaviti kao jedan od najperspektivnijih zamjenskih materijala za plastiku u budućnosti, vidjet će se kada se izgrade kapaciteti za proizvodnju prozirnog drva od desetina milijuna tona godišnje. Zasad nema nijedne tvornice, čak ni pilot-postrojenja.

„Prozirno drvo kao materijal može zamijeniti plastiku na bazi nafte štetnu za okoliš kao što su polipropilen, poli(vinil-klorid), akrilna plastika, polietilen itd.”, rekao je Prodyut Dhar, jedan od autora rada. Ukupna svjetska proizvodnja polipropilena, PVC-a i polietilena iznosi oko 240 000 000 tona godišnje. Može li prozirno drvo, čija je proizvodnja nula tona, to zamijeniti?

„Analiza na kraju životnog vijeka sugerira da je prozirno drvo manje ekološki prihvatljivo od stakla, ali je ipak bolje od proizvodnje polietilena”, navode autori. Kako su autori procijenili što će se dogoditi na kraju životnog vijeka, kada proizvod nije definiran? EOL analiza u ovom slučaju ne primjenjuje se na materijale, već na proizvode. Polietilen jeste materijal, ali ne postoji kraj životnog vijeka polietilena, nego konkretnog proizvoda izrađenog od njega.

S druge strane, prozirno drvo i staklo ne postoje kao materijali. Mogu postojati npr. prozor od prozirnog drva i prozor od stakla. Uobičajene metode EOL analize uključuju: energijsku oporabu, mehaničko recikliranje i zbrinjavanje na odlagalištu. Proizvod od prozirnog drva s epoksidom ne može se mehanički reciklirati, jer je epoksid umrežen duromer. Može se samo spaliti ili odložiti na odlagalište. Nije jasno ni zašto su istraživači odabrali polietilen od kojeg se ne izrađuju prozirni proizvodi koji bi se mogli usporediti sa staklenim i onima na bazi prozirnoga drva.

„U posljednje se vrijeme prozirno drvo koristi u građevinarstvu, pohranjivanju energije, fleksibilnoj elektronici i pakiranju”, rekao je jedan od istraživača prozirnog drva, dodajući da „s obzirom na rastuću zabrinutost oko utjecaja plastičnih materijala na bazi nafte na okoliš, prozirno drvo ima ulogu u održavanju održivosti okoliša”. Dvostruka dezinformacija. Prvo, ne možete koristiti nešto što se uopće ne proizvodi. I nakon 30 godina prozirno drvo još je uvijek u fazi istraživanja i razvoja.

Drugo, ako je plastika na osnovi nafte štetna za okoliš, kako tvrde istraživači, zašto je ugrađuju u celulozu? To zapravo više i nije drvo, već kompozit biopolimera (celuloze) i sintetske plastike. „Prozirno drvo” više je plastika nego drvo.


Reference

1. Harikrishnan, K.S.: Transparent wood could soon replace plastics, SciDev.Net, 2022., https://phys.org/news/2022-10-transparent-wood-plastics.html. Pristupljeno 12. 12. 2022.

2. Rai, R., Ranjan, R., Dhar, P.: Life cycle assessment of transparent wood production using emerging technologies and strategic scale-up framework, Science of The Total Environment, Vol. 846, 2022., https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969722043996. Pristupljeno 12. 12. 2022.

3. lignin. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2021. http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=36462. Pristupljeno 12. 12. 2022.

Dijeli
KOMENTARI
Komentari su zatvoreni