A tudomány évente 5,5 millió tonna műanyaghulladékot termel

by info · Published 2019-02-09 · Updated 2019-02-09

A tudomány évente 5,5 millió tonna műanyaghulladékot termelhet, ezért az USA laboratóriumainak kutatói kreatív megoldásokat keresnek ennek csökkentésére.

Világszerte évente legalább 300 millió tonna műanyag keletkezik, és kaliforniai kutatók legújabb becslései szerint ennek több mint 90 %-a sohasem kerül újrahasznosításra. Bár a műanyag termékeket alapvetően tartósnak és stabilnak tervezik, a globális szinten előállított mennyiség mintegy felét egyszeri használatra szánják, ami hatalmas mennyiségű nemkívánatos, lassan lebomló anyag felhalmozódásához vezet.

Mint azt sajnos a Csendes-óceánban lebegő hírhedt, Texasnál is nagyobb területű szemétsziget, valamint az élőhelyükön felgyülemlett műanyagok óriási mennyiségét bekebelező tengeri madarak és bálnák elpusztulása is jól példázza, az emberiség felelőtlen hulladékkezelése okozta szennyezés már eddig is súlyos csapást mért a környezetre. A tudósoknak mindemellett még az apró műanyag-részecskék vagy más néven mikroműanyagok hosszú távú hatásait is fel kell térképezniük, amelyek a szárazföldi és a vízi környezetet egyaránt szennyezik, és immár az emberi fogyasztása szánt táplálékban is megjelennek – az emberi egészségre gyakorolt hatásuk pedig egyelőre nem ismert.

Ennek a hulladéknak a felhalmozásában az élettudományok kutatói messze nem ártatlanok. Egy 2015-ös becslés szerint 2014-ben a világ tudományos biológiai laboratóriumaiban nem kevesebb, mint 5,5 millió tonnányi műanyaghulladék keletkezett – a teljes mennyiség közel 2 %-a – annak ellenére, hogy a kutatók száma az emberiség csekély hányadát képezi.

A világ tudományos biológiai laboratóriumaiban több millió tonna műanyaghulladék keletkezik. / Fotó: the-scientist.com

Az ok abban keresendő, hogy a kutatók egyszer használatos műanyagok tömkelegét használják – magyarázza Lisa Anderson, az olajalapú termékekre és ritka anyagokra, például az üzemanyagokra, oldószerekre, kozmetikumokra és illatszerekre fenntartható alternatívákat fejlesztő Amyris laboratórium (Kalifornia, Emeryville) kutatóbiológusa. „A műanyag szerves részévé vélt a (biológiai) laboratóriumi munkának” – folytatja. Hozzáteszi, hogy amikor 2009-ben a kémia területén folytatott tanulmányai után megkezdte a doktori képzést, mely során mikroalgákkal foglalkozott, elképedve nézte, hogy egyszeriben mennyi műanyaghulladékot kezdett termelni.

Az eldobható mikrocentrifuga-csövek, a pipettahegyek és dobozaik, a műanyag címkék és a Petri-csészék nélkülözhetetlen részeivé váltak a biológiai kutatásoknak. Mindemellett ott vannak még például a laboreszközök csomagolóanyagai és a tápoldatokat és reagenseket tartalmazó műanyag palackok. Használat utáni leselejtezésük hozzájárul a sterilitás biztosításához: minden egyes alkalommal, amikor folyadékot teszünk át egyik közegből a másikba, új pipettahegyet kell használni, hogy elkerüljük a második minta beszennyeződését azzal az anyaggal, amibe először érintettük bele a pipettát. Ugyanez vonatkozik a PCR-csövekre és a mintatartó csövekre. Ráadásul minden, ami kényelmesen eldobható, időt és energiát takarít meg.

A műanyagszennyezés egyre súlyosbodó mértékét látva azonban a kutatók fokozódó igyekezetet tanúsítanak a laboratóriumban keletkező hulladék visszaszorítására. Az erőfeszítések több szinten is megjelennek: a tudósok megpróbálják átalakítani a saját eljárásaikat, az egyetemek újrahasznosító programokat szerveznek annak elkerülésére, hogy a műanyagok a szeméttelepen kössenek ki, a laboratóriumi felszereléseket gyártó cégek pedig innovatív megoldásokat kínálnak. Még ha ezeknek a változtatásoknak a léptéke egyelőre kicsinek is tűnik, az ilyesfajta erőfeszítések segítséget nyújthatnak a tudományos munka során termelődő műanyaghulladék lecsökkentésére, egyik kísérletről a másikra.

Az egyszer használatos műanyagok látszólag nélkülözhetetlen részeivé váltak a biológiai kutatásoknak. Lisa Anderson kutató az MIT-ban lévő munkaállomása mellett áll, asztalát elborítják a műanyag eszközök. / Fotó: the-scientist.com

Hulladékcsökkentés a laboratóriumban

Az Arabidopsis zárósejtek fejlődésének mechanizmusait tanulmányozó növénybiológus, Dominique Bergmann laboratóriumát jelenleg Nidhi Sharma, a Stanford University kutatási szakértője vezeti. A 2012 és 2016 között egy másik stanfordi laboratóriumban végzett posztdoktori tanulmányai során Sharma figyelmét egyszer csak megragadta az, hogy milyen sok szemetet termel. Akkoriban nagyszámú mutáns növény genotipizálását végezte PCR technikával, és voltak napok, amikor kb. 400 db műanyag PCR-cső is megfordult a kezei között.

Sharma elhatározta, hogy ahol csak tud, megpróbál takarékoskodni, így például ahelyett, hogy minden növénynél külön műanyag kaspót használt volna, hármat-négyet egybe ültetett, a műanyag címkéket pedig, miután etanollal lemosta róluk a feliratot, újra felhasználta. Sejtjeit nagy csövek helyett kis PCR-csövekben kezdte el tenyészteni. „Ezzel nagyon sok hulladéktól mentesítettem a munkámat” – meséli Sharma, hozzáfűzve, hogy bár a változtatást csak apró lépésekben tudta eszközölni, az eredmény jól érzékelhető volt. Tanársegédként Sharma most már a diákokat is hasonló megközelítésre bátorítja, erőfeszítéseit pedig 2016-ban a Bitesize Bio online magazinban is közzétette.

Néhány intézmény a kutatók műanyagcsökkentésre irányuló törekvéseit a reagensek és fogyóeszközök megosztását célzó programok felállításával igyekszik támogatni, mondja Nicole Kelesoglu egykori kutatóasszisztens és a reagenseket forgalmazó New England Biolabs által működtetett, fenntartható laboratóriumi gyakorlatokkal foglalkozó Labconscious blog jelenlegi szerkesztője. A Michigani Egyetem programjában például a kutatók a fölösleges vegyszereket, felszereléseket vagy más anyagokat átadományozhatják az egyetem többi kutatójának, aki még hasznukat láthatja.

Más laboratóriumok a többször felhasználható üveg eszközöket helyezik előtérbe az egyszer használatos műanyagokkal szemben, ide értve az üvegből készült hasas pipettákat, a médiumokat tartalmazó üvegedényeket, illetve az üveg Petri-csészéket is. „Megfelelő tisztításukhoz (és sterilizálásukhoz) mindössze néhány változtatásra van szükség” – mondja Kelesoglu.

Zöldebb utakon

Ha a műanyagok szükségtelenné is válnak a laboratóriumban, a kutatók és az intézmények megoldásokat keresnek arra, hogy miként tartsák távol őket a szemetestől. A jelenlegi gyakorlat szerint miután kidobják őket, a műanyag laboreszközök hulladéklerakóban landolnak, vagy ha potenciálisan veszélyes anyaggal szennyezettek, akkor veszélyes hulladék-lerakóba kerülnek, ahol jellemzően elégetik őket, magyarázza Allison Paradise, a laboratóriumok fenntarthatóságát támogató kaliforniai székhelyű non-profit cég, a My Green Lab ügyvezető igazgatója.

Paradise visszaemlékszik, mennyire sokkolóan hatott rá az, hogy mennyi műanyag laboreszköz kerül a hulladékba, amikor a középiskolában a nyári gyakorlatát egy gyógyszeripari laboratóriumban töltötte. Egyszer egy kísérlet elvégzése után odament a vezetőhöz a szorgalmasan összegyűjtött pipettahegyeivel, és megkérdezte tőle, hogy hol találja a szelektív kukát. “Úgy nézett rám, mintha elment volna az eszem” – mosolyog Paradise.

Számos műanyag laboreszközt elvileg tényleg újra lehetne hasznosítani – ezt a lehetőséget néhány intézmény már ki is aknázza. 2013-ban Anne Krieghoff, az irvine-i Kaliforniai Egyetem fenntarthatósági programjának vezetője az egyetem hulladékszállítási egységével közösen kidolgozott egy újrahasznosítási programot. Azelőtt az intézmény laboratóriumainak műanyagai egyenesen a szeméttelepre kerültek. Ma már laborjaik nagy részének műanyagait, beleértve a polipropilén pipettahegy-tartó dobozokat és magukat a pipettahegyeket, újrahasznosítják, de csak akkor, ha ártalmatlan reagensekkel és vízzel érintkeztek. Az újrahasznosítás jelentős megtakarítást jelent az egyetemnek, magyarázza Krieghoff, mivel Irvine környékén magasak a szemétszállítási díjak, míg az intézmény az újrahasznosítás fejében pénzt kap a hulladékszállítótól.

Még ha a hagyományos újrahasznosítási szolgáltatások bizonyos műanyagokra nem is elérhetőek, a laboratóriumok vezetői és az egyetem adminisztrátorai gyakran találnak áthidaló megoldásokat. Sok biológiai laboratóriumban rengeteg hungarocellt használnak fel olyan reagensek és biológiai anyagok szállítására, melyeket ellenőrzött hőmérsékleten kell tartani. Ezt az anyagot Krieghoff úgy állította a fenntarthatóság szolgálatába, hogy megállapodást kötött a szörfdeszka-gyártó Marko céggel, amely összepréselte, majd a vízen lebegést segítő pórusokat tartalmazó anyagot beépítette a deszkákba. Az egyetem laboratóriumai azonban, meséli Krieghoff, annyi hungarocellt halmoztak fel a program során, hogy végül egy nagyobb, a hungarocell gyártására szakosodott vállalatot kellett keresnie, amely képes volt befogadni ezt a mennyiséget.

Az ehhez hasonló egyezségek megkötése egyes államokban könnyebb, másokban nehezebb. „Ha az ember Texasban, Alabamában, Oklahomában, vagy akár Missouriban próbálkozik, (gyakran) azt tapasztalja, hogy az újrahasznosítás csírái még a háztartásokban sem jelennek meg, nemhogy a laboratóriumokban” – világít rá Paradise.

Mindazonáltal Nick Ciancio, a birminghami Alabama Egyetem (UAB) idegtudományi hallgatója 2017-ben talált egy újrahasznosító céget Albertville-ben, amely hajlandó volt befogadni a polipropilént és a hungarocellt. Az egyetem 2000 tudományos laboratóriumának 70 %-ában immár ezen az úton hasznosítják újra a hulladékot.

Az UAB azonban meghúzta a határt a pipettahegyeknél és kizárta azokat a programból, attól tartva, hogy a kutatók véletlenségből a veszélyes anyaggal érintkezett hegyeket is bedobhatják a szelektív hulladékgyűjtőbe, ezáltal veszélyeztetve az újrahasznosítást végző üzemben dolgozók egészségét. „Elővigyázatosságból döntöttünk így” – közölte Ciancio. „Ha van valami, ami könnyedén a rossz hulladékkupacba kerülhet, az a pipettahegy. Ha bárki is az egyetem falain kívül biológiailag veszélyes hulladékkal kerül kapcsolatba, az bezárja az ajtót a laboratóriumi anyagok további újrahasznosítása előtt.”

Noha az Amerikai Környezetvédelmi Hivatal (Environmental Protection Agency) alapvető irányelveket fogalmaz meg a veszélyes hulladékok kezelésére vonatkozóan, az egyes intézményekre vár a feladat, hogy továbbvigyék a kezdeményezéseket. Mivel pedig végső soron minden szennyezés bekövetkezéséért őket teszik felelőssé, sokan közülük elővigyázatosan járnak el, magyarázza Paradise.

Anne Krieghoff (jobbra), az irvine-i Kaliforniai Egyetem fenntarthatósági programjának vezetője hungarocell-újrahasznosító programot indított a laboratóriumban keletkező műanyaghulladék csökkentésére. / Fotó: the-scientist.com

Az ipar bevonása

Felismerve, hogy egyre több kutató szeretné fenntarthatóbbá tenni a laboratóriumát, a gyártók kezüket-lábukat törik, hogy felkínálják saját megoldásaikat az alternatív anyagokból készült laboreszközöktől a tőlük vásárolt felszerelések újrahasznosítására kitalált programokig – változó sikerrel.

Mickey Blake, a fenntartható laboratóriumi termékeket fejlesztő Mt. Baker Bio ügyvezető igazgatója számára a nyilvánvaló megoldás a biológiailag lebomló anyagból készített egyszer használatos laboreszközökben rejlett. Ám amikor hat évvel ezelőtt létrehozott egy egész sorozat biológiailag lebomló pipettahegyet, rádöbbent, hogy a hagyományos hulladékkezelő rendszer nem volt felkészülve az efféle termékek befogadására, melyek megfelelő biodegradációjához speciális körülményekre volt szükség a hulladéklerakóban.”Mivel életciklusuk befejezetlen maradt” a keletkezéstől a lebomlásig, részletezi Blake, „újabb problémával szembesültünk”, nevezetesen azzal, hogy egy másik, alkalmas helyet kellett találni az anyagnak. Az Mt. Baker Bio azóta leállt a biológiailag lebomló pipettahegyek gyártásával, de igyekeznek más megoldásokat találni a laboratóriumi hulladékok sorsát illetően – mondja Blake.

Az ipari komposztálási lehetőségek hozzáférhetetlensége egy olyan probléma volt, amellyel a Labcon, a kaliforniai székhelyű, környezetbarát laboratóriumi eszközök gyártására specializálódott cég is szembesült biológiailag lebomló, kukorica-eredetű műanyagának kifejlesztésekor, ami a pipettahegyek csomagolóanyagának alkotóelemeként szolgált volna. Végül azonban „feltámadt bennünk a gyanú, hogy a termékeinket valószínűleg inkább újrahasznosítják, mintsem komposztálják majd” – írta Venus Happ, a Labcon mérnöki igazgatója a The Scientist folyóiratnak küldött emailjében. 2013-ban a cég átállt arra, hogy ezeket az alkotóelemeket újrahasznosítható, cukornád-alapú polietilén anyagokra cserélje. A Labcon pipettahegyei és centrifugacsövei ma polipropilén felhasználásával készülnek, amely szintén újrahasznosítható.

Mindeközben a virginiai Grenova Solutions, amely a fenntartható laboratóriumi fogyóeszközök fejlesztésére fókuszál, programokat kínál a vásárlóik számára a szennyezett pipettahegyek sterilizálására. Más cégek pedig visszaveszik az általuk gyártott eszközöket, például pipettahegy-tartó dobozokat és az oldószeres palackokat, vagy egyéb specializált programokat szerveznek a nitrilből vagy latexből készült és a laboratóriumi hulladékot jelentősen gyarapító gumikesztyűk újrahasznosítására. Mint az a seattle-i Washingtoni Egyetemen végzett egyik audit során kiderült, ezek a kesztyűk a laboratóriumi hulladék akár 23 %-át is kitehetik.

A texasi Kimberly-Clark visszaveszi saját kesztyűit és újrahasznosítja őket azon cégek számára, akik hajlandóak megfizetni a szállítási költséget, a New Jersey-i, nehezen újrahasznosítható anyagokra specializálódott TerraCycle pedig pénzt kér az újrahasznosításért, de „bármilyen fajtájú kesztyűt” feldolgoz, ahogy azt az Amyris biológusától megtudjuk. Lisa Anderson a posztdoktori tanulmányai során, amikor egy szintetikus biológiai laboratóriumban dolgozott az MIT-n, programot indított a kesztyűk újrahasznosítására. „Azok a kesztyűk (az MIT-n) a hulladéklerakóban végezték volna. Nem volt más lehetőség.” – teszi hozzá.

Lisa Anderson (jobbról a második), aki jelenleg az Amyris egyik kutatója, programot indított a kesztyűk újrahasznosítására posztdoktori tanulmányai során, amikor egy szintetikus biológiai laboratóriumban dolgozott az MIT-n. / Fotó: the-scientist.com

Rendszerszintű változás kell

Ideális esetben az egyének, az egyes intézmények és a kereskedelem közös erőfeszítései a műanyaghulladék csökkentése érdekében nagymérvű fejlődéshez vezetnek a fenntarthatóságban a tudomány területén, reménykedik Paradise. 2014-ben non-profit vállalkozása, a My Green Lab létrehozott egy laboratóriumi tanúsítvány-sablont, mely standardként szolgál a legjobb fenntartható gyakorlatok számára, és mindent magában foglal az energia- és vízfogyasztás csökkentésétől a berendezések újrahasznosításáig és az erősen mérgező kemikáliák használatának csökkentéséig. Az USA és Kanada laboratóriumai közül már több száz megkapta ezt a tanúsítványt.

A My Green Lab különböző intézmények környezet-egészségügyi és biztonsági részlegével is együttműködik, hogy megállapítsák, ténylegesen mely hulladékokat kell veszélyesnek minősíteni, egyúttal segítséget nyújtanak az egyes laboroknak ahhoz, hogy logisztikai támogatást szerezzenek az adott intézményben az újrahasznosító programok megszervezéséhez – mondja Paradise.

Paradise elmondása szerint a legtöbb kutató azért keresi fel a My Green Labet, mert “szeretnék csökkenteni a (környezetre gyakorolt) hatásukat”. „Reméljük, hogy a tanúsítványunk idővel a National Institutes of Health alapba is beépülhet…Az erőforrásokat felelősen használó laboratóriumoknak plusz pontokat lehetne adni a támogatási kérelmükhöz.”

Az utóbbi néhány évben számos más, a laboratóriumi fenntarthatóságot támogató kezdeményezés született. Az egyesült királyságbeli S-Lab például az energiahatékonyságra összpontosít, a németországi EGNATON szervezet pedig laboratóriumi eszközök tanúsításával foglalkozik és irányelvekkel szolgál a laboratóriumok fenntarthatóságot előtérbe helyező kialakítására. A The Freezer Challenge arra ösztönzi a laboratóriumokat, hogy helytakarékossági céllal takarítsák ki rendszeresen a hűtőiket és állítsák be úgy a termosztátjaikat, hogy azok ne pazarolják az energiát a minták fölöslegesnél alacsonyabb hőmérsékleten tartására.

Azonban azért, hogy ezek a mozgalmak hosszú távon is sikeresek legyenek, a laboratóriumoknak nagyobb támogatásra van szükségük az adott intézmény beszerzésért és fenntarthatóságért felelős részlegétől, mondja Paradise. Sharma hozzáteszi, hogy maguknál a kutatóknál a fenntarthatóság nem feltétlenül élvez elsőbbséget. “Publikálni kell, haladni a kísérletekkel, és végül megkapni a szükséges adatokat. A laboratóriumban (elsősorban) ez számít. ”

Másfelől viszont “olyan korban élünk, amikor az emberek jobban tudatában vannak annak, amit a műanyagok használatával okozunk” – ismeri el Sharma. “Biztos vagyok benne, hogy az emberek elgondolkodnak ezen és megtesznek mindent, ami csak tőlük telik.”