Plastik a klimat

Aby zgodnie z postanowieniami Porozumienia paryskiego zatrzymać globalne ocieplenie na poziomie 2 (a jeszcze lepiej 1,5)°C względem epoki przedprzemysłowej, ludzkość musi przystąpić do szybkiego ograniczania emisji gazów cieplarnianych do atmosfery (Ocieplenie o 1,5 stopnia - specjalny raport IPCC). Jedną z branż, która odpowiada obecnie za szczególnie duże emisje jest produkcja i wykorzystanie plastiku.

Zdjęcie: Analogicus, Pixabay.com (licecja Pixabay).

Coraz więcej plastiku

Tworzywa sztuczne, potocznie zwane plastikami, są tak wszechobecne w naszym życiu, że czasem zapominamy, czym one właściwie są. Powstają w zdecydowanej większości z ropy naftowej lub gazu ziemnego, które następnie poddaje się rafinacji i wzbogaca różnymi dodatkami. Plastik jest tani i wytrzymały, łatwo z niego stworzyć przedmioty o dowolnym kształcie (pomyśl o drukarkach 3D) i w zależności od dodatków może mieć pożądane właściwości, dzięki czemu ma wiele różnorodnych zastosowań – od części statków kosmicznych po koraliki. Tworzywa sztuczne okazały się tak przydatne, że stały się nieodłączną częścią gospodarki, a ich produkcja eksplodowała. Sto lat temu plastiku w naszym życiu zupełnie nie było, w połowie XX wieku produkcja wynosiła 2 mln ton, obecnie zaś wytwarzamy go w ilości przekraczającej 400 mln ton rocznie, z czego największy udział ma produkcja plastiku do produkcji jednorazowych opakowań (Geyer i in., 2017).

Rysunek 1: Globalna produkcja plastiku. Źródło Geyer i in., 2017.

Kiedy zaczynaliśmy naszą przygodę z tworzywami sztucznymi, nie zastanawiano się specjalnie nad długoterminowymi konsekwencjami ich wytwarzania i wprowadzania do środowiska. Obecnie zaczynamy zdawać sobie sprawę z tego, co zrobiliśmy.

Pierwszy i najpowszechniej dostrzegany problem polega na tym, że plastik jest nadzwyczaj trwały – przykładowo butelka po wodzie mineralnej w oceanie może zachowywać swój kształt przez 400 lat (trwałość silnie zależy od rodzaju plastiku i warunków zewnętrznych). Produkując rzeczy trwałe ale jednocześnie jednorazowe i bez wartości rynkowej, doprowadziliśmy do sytuacji, w której akumulują się w one środowisku. Coraz częściej oglądamy więc obrazy zawalonych plastikiem plaż i martwych ptaków, wielorybów i innych zwierząt, które zginęły zaplątane w plastikowe przedmioty lub z brzuchami pełnymi plastiku. Co gorsza, plastik nie znika tak po prostu ze środowiska, lecz stopniowo zamienia się w mikroplastik i staje toksycznym konfetti, powodującym chaos w łańcuchu pokarmowym. Trafia do planktonu, zjadają go ryby, a za pośrednictwem zwierząt trafia też na nasze stoły. Co roku każdy z nas zjada co najmniej kilkadziesiąt tysięcy cząsteczek mikroplastiku (Cox i in., 2019).

Plastik a klimat

Wpływ plastiku na nasze zdrowie i stan środowiska stał się ostatnio jednym z najważniejszych tematów społecznych, pomijany jest w nich jednak bardzo istotny wątek: wpływ produkcji i utylizacji tworzyw sztucznych na zmianę klimatu – a jest on bardzo znaczący. Kwestią tą zajęli się autorzy raportu Plastic & Climate: The Hidden Costs of a Plastic Planet, przygotowanego przez Centrum Międzynarodowego Prawa Środowiskowego (Center for International Environmental Law).

Aktualne emisje z produkcji i spalania plastiku wynoszą 0,86 mld ton CO2e (równoważnika dwutlenku węgla). Jeśli będą rosły dalej zgodnie z prognozami przemysłu petrochemicznego, który planuje budowę setek nowych instalacji do produkcji tworzyw sztucznych, to do 2030 roku emisje wzrosną do poziomu 1,34 mld ton, a do 2050 roku 2,80 mld ton.

Rysunek 2: Emisja gazów cieplarnianych z produkcji i spalania tworzyw sztucznych w spalarniach. Źródło Plastic & Climate: The Hidden Costs of a Plastic Planet.

Biorąc pod uwagę budżet węglowy zgodny z uzgodnieniami Porozumienia paryskiego, sama produkcja i spalanie plastiku, odpowiadająca do 2050 roku za 56 mld ton emisji, wyczerpie aż 10-15% całości budżetu węglowego. Dalsze trzymanie się plastikowego scenariusza Biznes-jak-zwykle, doprowadziłoby do 2100 roku do sumarycznego wyemitowania 260 mld ton CO2e, co samo w sobie wyczerpałoby ponad połowę budżetu węglowego.

Emisje gazów cieplarnianych mają miejsce na każdym etapie cyklu życia plastiku:

  1. podczas wydobycia paliw kopalnych i ich transportu;
  2. podczas rafinacji i wytwarzania produktów; 
  3. podczas zagospodarowywania odpadów plastikowych; 
  4. długoterminowo podczas degradacji w środowisku.

Przyjrzyjmy się im po kolei.

Wydobycie paliw kopalnych i transport

Na tym etapie mają miejsce bezpośrednie emisje, takie jak wyciek i spalanie metanu, emisje ze spalania paliw i zużycia energii w procesie wiercenia w celu wydobycia ropy naftowej lub gazu ziemnego oraz emisje spowodowane zmianami wykorzystania terenu, gdy wycinane są drzewa i inna roślinność, by ustąpić miejsca instalacjom wydobywczym i rurociągom. W sumie to źródło emisji szacowane jest globalnie na ok. 120 mln ton CO2e rocznie.

Rafinacja i wytwarzanie produktów

Rafinacja tworzyw sztucznych jest jedną z najbardziej wysokoemisyjnych gałęzi przemysłu. Średnio rzecz biorąc, emisje związane z wytwarzaniem plastiku są szacowane średnio na 1,9 tony CO2e na tonę, co przy produkcji tworzyw sztucznych rzędu 400 mln ton rocznie przekłada się na 760 mln ton emisji. Połowa tych emisji jest związana ze zużyciem energii, druga połowa pochodzi zaś z tzw. emisji procesowych (czyli wynikających z technologii wytwarzania, w szczególności emisji z reakcji chemicznych). Gdyby więc nawet dostawy energii dla produkcji plastiku pochodziły w 100% ze źródeł odnawialnych, pozwoliłoby to zmniejszyć emisje jedynie o połowę.

Zagospodarowywanie odpadów

Plastik w większości trafia na składowiska odpadów i bezpośrednio do środowiska, w mniejszym stopniu podlega zaś recyklingowi lub spalaniu w spalarni odpadów. W sumie od lat 1950. do 2015 roku wyprodukowaliśmy 8,3 mld ton plastiku, z czego odpadami stało się aż 6,3 mld ton.

Rysunek 3. Ilość wytworzonych odpadów z tworzywach sztucznych od 1950 do 2015 roku oraz prognozy do 2050 roku. Źródło Geyer i in., 2017.

Recykling, choć jest z nim związane zużycie energii, zmniejsza zapotrzebowanie na produkcję nowego plastiku, dzięki czemu tonie pozyskiwanego w ten sposób plastiku można przypisać tzw. ujemne emisje (czyli ograniczenie emisji) bliskie 1,4 tCO2e (rys. 4).

Największe emisje, ok. 0,9 tCO2e na tonę plastiku mają miejsce w sytuacji spalania odpadów (UWAGA: spalanie tony plastiku prowadzi do emisji ok. 2,9 tCO2*, jednak gdy spalarnia dostarcza energii, zastępując spalanie paliw kopalnych, emisje ze spalenia są pomniejszane o wartość emisji, jaka miałaby miejsce, gdyby spalić te paliwa kopalne – stąd w zestawieniu na rys. 4 przyjęto 0,9 ton emisji CO2 dla spalarni, a nie 2,9 tony CO2).

Gdy plastik trafia na wysypisko lub do środowiska, w krótkim horyzoncie czasowym jest to prawie neutralne emisyjnie.

Rysunek 4. Emisje gazów cieplarnianych związane z różnymi sposobami zagospodarowywania odpadów plastikowych. Źródło Plastic & Climate: The Hidden Costs of a Plastic Planet.

Jak widać planowane zwiększenie wolumenu spalanych tworzyw sztucznych (Rys. 3) poskutkowałoby znaczącym wzrostem emisji gazów cieplarnianych.

Plastik w środowisku

Trafiający do środowiska plastik zaczyna ulegać degradacji, podczas której emituje metan i inne gazy cieplarniane. Dodatkowo, znajdujące się w oceanach cząsteczki mikroplastiku są szkodliwe dla fitoplanktonu, stanowiącego istotny mechanizm usuwania dwutlenku węgla z atmosfery oraz produkcji węglowodanów dla zooplanktonu i większych zwierząt, uczestniczących w usuwaniu węgla w głębiny oceaniczne (patrz Ocieplenie oceanów - co oznacza i czym się może skończyć?, Oceany będą pochłaniały coraz mniej dwutlenku węgla) – obecność plastiku w oceanach spowalnia więc zdolność oceanu do pochłaniania CO2, jednak na oszacowania liczbowe tego efektu musimy jeszcze poczekać.

Dotychczas analizowaliśmy szybko zachodzące emisje gazów cieplarnianych związane z cyklem życia plastiku. Jednak w długiej skali czasowej, liczonej w stuleciach, nie można pominąć procesów związanych z rozpadem tworzyw sztucznych i rozchodzeniu się zawartego w nich węgla w środowisku, czy to za pośrednictwem procesów biologicznych (zjadanie mikroplastiku i wbudowywanie go w ciała organizmów) czy naturalnego utleniania. W ten sposób, oryginalnie pochodzące z paliw kopalnych atomy węgla ulegają „utlenieniu” (w proporcji 2,9 tony CO2 z jednej tony plastiku), z punktu widzenia emisji CO2 w procesie analogicznym do spalenia plastiku w spalarni, tylko setki lat później.

Potrzebne pilne i zdecydowanie działania

Aby powstrzymać rosnący negatywny wpływ plastiku na klimat, potrzebne są pilne i zdecydowane działania. W raporcie Plastic & Climate: The Hidden Costs of a Plastic Planet przeanalizowane zostały różne możliwości poprawy sytuacji. Zidentyfikowano pięć działań, które mogą znacząco zredukować emisje związane z cyklem życia tworzyw sztucznych, a jednocześnie dadzą dodatkowe korzyści społeczne i środowiskowe:

  1. zakończenie produkcji i stosowania jednorazowego plastiku;
  2. wstrzymanie rozwoju nowej infrastruktury naftowej, gazowej i petrochemicznej; 
  3. wspieranie przejścia do społeczności o zerowej ilości odpadów (zero-waste); 
  4. wdrożenie rozszerzonej odpowiedzialności producenta jako kluczowego elementu gospodarki obiegu zamkniętego; 
  5. przyjęcie i wdrażanie ambitnych celów ograniczenia emisji gazów cieplarnianych we wszystkich sektorach, w tym produkcji tworzyw sztucznych. Podsumowanie działań, z podziałem na kategorie ich skuteczności, znajduje się w Tabeli 1.

Tabela 1. Rekomendacje strategii redukcji wpływu cyklu życia tworzyw sztucznych na środowisko pogrupowanych pod kątem ich skuteczności ze względu na redukcję emisji gazów cieplarnianych. Źródło Plastic & Climate: The Hidden Costs of a Plastic Planet.

Dodatkowe działania mogą zmniejszyć emisje gazów cieplarnianych związane z tworzywami sztucznymi i zmniejszyć wpływ tworzyw sztucznych na środowisko i/lub zdrowie, lecz nie wystarczą do osiągnięcia celów klimatycznych. Na przykład, wykorzystanie odnawialnych źródeł energii może zmniejszyć emisje związane z energią zużywaną podczas produkcji tworzyw sztucznych, ale nie rozwiąże problemu znaczących emisji z procesów ich produkcji, ani też nie powstrzyma emisji z odpadów tworzyw sztucznych i zanieczyszczeń. Co gorsza, mało ambitne strategie i pozorne „rozwiązania” (takie jak tworzywa sztuczne ulegające biodegradacji) nie uwzględniają lub potencjalnie pogarszają wpływ tworzyw sztucznych na emisję gazów cieplarnianych w całym cyklu życia i mogą zaostrzyć inne skutki dla środowiska i zdrowia.

Należy podkreślić, że każde rozwiązanie, które zmniejsza produkcję i wykorzystanie tworzyw sztucznych stanowi skuteczną strategię przeciwdziałania wpływowi cyklu życia tworzyw sztucznych na klimat. Powstrzymanie ekspansji produkcji petrochemicznej i tworzyw sztucznych oraz pozostawienie paliw kopalnych pod ziemią są najskuteczniejszym sposobem ograniczenia wpływu tworzyw sztucznych na klimat.

Rozwiązania te wymagają pilnego wsparcia ze strony polityków oraz działań ze strony ruchów obywatelskich. Pierwszym krokiem jest zaś zrozumienie problemu, do czego – mamy nadzieję – przyczyni się ten artykuł.

Marcin Popkiewicz na podstawie Plastic & Climate: The Hidden Costs of a Plastic Planet, Production, use, and fate of all plastics ever made (Geyer i in., 2017), The Circular Economy - a Powerful Force for Climate Mitigation, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

---------------------------------------

* Spalenie (utlenienie) tony czystego węgla prowadzi do powstania 3,666 tony CO2 (wynika, to z tego, że z 1 mola C, ważącego 12 gramów, po połączeniu z tlenem powstaje 1 mol CO2 o wadze 44 gramów). Plastik nie składa się wyłącznie z atomów węgla, ale także z atomów wodoru i innych, przez co spalenie tony plastiku powoduje emisje ok. 2,9 tCO2 (konkretna wartość zależy od rodzaju plastiku).

Opublikowano: 2019-07-26 10:22
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.