Mikroplastika
| Avtorica: Ana Brodar, mag. okolj. ved |
Plastika predstavlja enega najbolj vsestranskih in razširjenih materialov sodobne družbe. Beseda »plastika« izhaja iz grške besede »plastikos«, kar pomeni »oblikovan« ali »prilagodljiv«. Beseda dobro opisuje njeni bistveni značilnosti – sposobnost oblikovanja in uporabe v raznolikih proizvodih in panogah. Znano je, da so polimerne materiale (naravni kavčuk) ljudje uporabljali že tisočletja, okoli leta 1.600 pr. n. št. na območju starodavne Mezoamerike. S tehnološkim napredkom in začetkom množične proizvodnje v petdesetih letih prejšnjega stoletja pa so sintetični polimeri postali ključni materiali v embalažni industriji, gradbeništvu ter kmetijstvu. Sestavljeni so iz dolgih verig monomerov, pridobljenih iz nafte ali zemeljskega plina. Med najpogosteje uporabljene sodijo: polietilen (PE), polivinilklorid (PVC), polistiren (PS), polipropilen (PP), poliamid (PA) in polietilen tereftalat (PET).
Njihova dolga obstojnost, vsestranskost, prilagodljivost, mehanska odpornost in nizka cena ter možnost izboljšav z dodatki, kot so barvila in stabilizatorji, omogočajo široko uporabo po vsem svetu, hkrati pa prav te lastnosti predstavljajo velike okoljske izzive.
Plastična embalaža predstavlja enega izmed glavnih antropogenih virov kontaminacije z mikroplastiko v skoraj vseh človeških (prehrambna veriga, industrija) in naravnih (reke, morja, tla) sistemih oziroma okoljskih segmentih.
Razpad plastike na mikroplastiko
Pri degradaciji plastičnih predmetov oziroma razpadu plastike na mikroplastiko prihaja do več različnih procesov v okolju (t.i., mehanska in kemijska razgradnja, fotodegradacija ter biološka razgradnja), ki omogočajo sproščanje ftalatov. Ftalati ali ftalatni estri (ang. phthalate esters – PAE) so sintetične kemikalije, ki se uporabljajo kot plastifikatorji. Vgrajeni so večinoma v polivinilkloridu (PVC). Povečujejo mehkobo, fleksibilnost in vzdržljivost polimerov. Pomembno je poudariti to, da niso kemično vezani na polimer, ampak so fizično vgrajeni, zato se torej lažje sproščajo iz plastičnih predmetov v okolje.
Mikroplastiko predstavljajo plastični delci in vlakna, ki so veliki med 1 µm in 1 mm ter nastanejo pri razgradnji večjih plastičnih predmetov (sekundarna mikroplastika kot stranski produkt) oziroma pri proizvodnji za industrijske in kozmetične namene (primarna mikroplastika kot prah ali vlakna ter eksfoliantni delci) (DIN EN ISO 24187:2024–04).
Zaradi svoje majhnosti in velike specifične površine se mikroplastika lahko veže na različna onesnaževala iz okolja. Ti delci lahko vstopijo v organizme preko zaužitja hrane ali vode, pa tudi prek respiratornih poti pri nekaterih vodnih in kopenskih vrstah. Manjši delci (< 10 µm) imajo večjo možnost prehoda skozi epitel in se lahko prenesejo iz prebavil v tkiva oziroma v krvni obtok, medtem ko večji delci ostajajo predvsem v prebavnem traktu. S posebnimi tehnologijami, ki temeljijo na uporabi biosenzorjev, lahko učinkovito spremljamo in obravnavamo vpliv mikroplastike na kakovost vode, okolje, zdravje ljudi, morske in kopenske ekosisteme ter njihove medsebojne interakcije.
Ključni dejavnik, ki vpliva na sproščanje mikroplastike iz embalažnih materialov v različne medije, je temperatura, saj le-ta pospešuje razgradnjo polimerov. Ugotovili so, da se pri segrevanju steriliziranih otroških stekleničk na 100 °C sprosti do 16,2 milijona delcev mikroplastike na liter, kar predstavlja potencialno tveganje, povezano s pripravo in shranjevanjem hrane pri visokih temperaturah.
Analize in eksperimentalne ugotovitve prav tako potrjujejo, da fotodegradacija, ki nastopi ob dolgotrajni izpostavljenosti UV-žarkom, postopoma oslabi plastične strukture in poveča fragmentacijo mikroplastike.
Zaradi okoljskih degradacijskih procesov lahko mikroplastika nastaja tudi v obliki nanoplastike (plastični delci in vlakna < 1 µm), ki velja za precej nevarnejšo.
Razširjenost mikroplastike v okolju
Številni raziskovalci so identificirali različne tipe, velikosti in oblike mikroplastike (in nanoplastike) v različnih okoljskih komponentah. Veliko raziskav potrjuje prisotnost obeh v sladki in morski vodi, kmetijskih sistemih, pitni vodi, atmosferi, organizmih, hrani ter usedlinah. Študije so pokazale, da se delci lahko kopičijo v organizmih in povzročajo mnogotere zdravstvene težave – npr. poškodbe prebavil in spremembe metabolizma.
Podatki jasno kažejo (preglednica 1), da je mikroplastika razširjena tako v okolju kot v prehranski verigi ter predstavlja neizogiben, a pogosto prikrit vir izpostavljenosti ljudi in ekosistemov. Njena prisotnost poudarja potrebo po celostnem upravljanju, nadzoru in strategijah za zmanjšanje vnosa mikroplastike v okolje in živila.
Toksikološki eksperimenti se običajno izvajajo zgolj v laboratorijskih pogojih, večinoma z uporabo določenih vrst polimerov, velikosti in koncentracij, kar ne odraža kompleksne sestave vzorcev iz okolja. Dodatni problem predstavlja tudi dejstvo, da za mikroplastiko še ne obstajajo uradno določene okoljske regulativne numerične mejne vrednosti.
Potencialni toksikološki učinki mikroplastike so odvisni predvsem od njene koncentracije, različnih fizikalno–kemijskih lastnosti (velikosti, morfologije, sestave), adsorpcijske sposobnosti drugih okoljskih onesnaževal (težkih kovin, policikličnih aromatskih ogljikovodikov, polikloriranih bifenilov in perfluoroalkilnih kislin) ter prisotnosti drugih kemikalij (npr. PAE).
Mikroplastika lahko deluje kot kemijski vektor za različne vrste onesnaževal, kar pomeni, da lahko ti delci vežejo različne kemikalije iz okolja. Pri adsorbciji lahko pride do bistvenega poslabšanja ekotoksikološki učinkov in s tem povečanega tveganja za ekosisteme oziroma živa bitja.
Najpogosteje uporabljena metoda za zaznavanje ftalatnih estrov – PAE, sintetične organske spojine v mikroplastiki, je plinska kromatografija z maso spektrometrijo (GC-MS), saj omogoča selektivno in občutljivo analizo organskih spojin z ustrezno predhodno pripravo vzorcev. V številnih študijah GC‑MS služi kot referenčna metoda za določanje PAE, čeprav se specifična izbira analitskih pristopov lahko razlikuje glede na naravo analiziranih vzorcev in cilje raziskave.
| Kategorija vnosa oziroma vsebnosti delcev mikroplastike | Vrednosti* |
| Vzorec vode iz pipe | 19–1.154 delcev/L (velikosti pod 20 µm) |
| Ustekleničena voda (največji vir vnosa mikroplastike za določene scenarije/študije – vir vnosa odvisen od: vrste plastenk, mehanskih obremenitev, velikosti delcev id.) | 94 delcev/L (povprečje) |
| Hrana in pijača (vnos) | 39.000–52.000 delcev/leto |
| Respiratorni sistem (ocena inhalacijskega vzorca – zaprti prostori) | 68.000 delcev/leto |
| Pijače iz plastenk | 90.000 delcev/leto (velikosti med 1 µm in 1 mm) (odvisno od načina agregacije podatkov) |
| Prehrambni trakt | 78.000–211.000 delcev/leto (povprečje) |
| Reke na območju Evrope | 3–40 delcev/m3 (razpon – nizka stopnja onesnaženja in visoka stopnja onesnaženja) |
| Nanoplastika v vodah | 110.000–370.000 delcev/L (manj kot 1 µm) |
Preglednica 1: Podatki o vnosu oziroma vsebnosti delcev mikroplastike
* Navedene vrednosti izhajajo iz različnih znanstvenih študij in niso neposredno primerljive zaradi razlik v velikostnih razredih delcev, uporabljenih analitskih metodah, vzorčnih medijih ter definicijah in načinih ocenjevanja vnosa. Podatki predstavljajo ocene izpostavljenosti mikro- in nanoplastiki ter ne odražajo neposredne biološke absorpcije, biodostopnosti ali zdravstvenih učinkov.
Zmanjšanje kontaminacije mikroplastike v okolju
S proaktivnim ukrepanjem in izvajanjem strategij zmanjševanja emisij mikroplastike v okolju je mogoče preprečiti potencialne ekotoksikološke posledice in vplive na zdravje ljudi. Ključnega pomena predstavljajo izboljšave toksikoloških testov pod boljšimi in realističnimi pogoji za vzpostavitev okoljskih mejnih vrednosti in zagotavljanje oprijemljivih podlag za regulativno odločanje.
Zmanjšanje kontaminacije mikroplastike v različnih sistemih predstavlja večplasten pristop, ki združuje inovacije pri materialih, regulativne ukrepe, industrijsko simbiozo ter aktivno vključevanje vseh deležnikov v vrednostni verigi. Pomembno je, da se prihodnje raziskave osredotočijo predvsem na razvoj biorazgradljivih polimerov, ki bodo nudili enako funkcionalnost kot konvencionalna plastika in hkrati zagotavljali čim krajšo obstojnost v okolju.
Izboljšave reciklažnih tehnologij, kot sta encimska razgradnja plastike in kemična depolimerizacija, lahko zagotovijo učinkovite rešitve za zmanjšanje kopičenja plastičnih odpadkov ter preprečevanje nastajanja sekundarne mikroplastike.
Biopolimerni materiali, kot so polilakstična kislina (PLA), polihidroksialkanoati (PHA) in škrobni polimeri, predstavljajo alternativno oziroma potencialno zamenjavo konvencionalnim plastičnim embalažam. PLA, ki je pridobljena iz obnovljivih rastlinskih virov, izkazuje dobro biološko razgradljivost in mehansko trdnost, zaradi česar je primerna za različne embalažne aplikacije v prehranski industriji. Kljub prednostim biopolimerov pa se marsikateri raziskovalci še vedno soočajo z izzivi glede njihove mehanske obstojnosti, stroškovne učinkovitosti in možnosti serijske proizvodnje. Za učinkovito razgradnjo nekateri izmed njih zahtevajo industrijske pogoje kompostiranja, kar v prvi vrsti omejuje njihovo širšo uporabo. Porajajo se tudi mnoga druga vprašanja glede pregradnih oziroma propustnih lastnosti, stabilnosti in dobe shranjevanja ter interakcij z različnimi vsebinami oziroma proizvodi (npr. hrana/pijača). Za izboljšanje njihove uporabnosti so na marsikaterem področju še vedno nujno potrebne nadaljnje raziskave.
| Pristop | Opis, namen in tipična uporaba |
| Regulativno poročanje | Letno poročanje v skladu z zahtevami ECHA (REACH – vnos 78, omejitve glede mikroplastike). Namenjeno je dokazovanju skladnosti, poročanju o uporabi, sproščanju in obvladovanju mikroplastike ter podpori regulatornemu nadzoru, vključno z obravnavo izjem in nadomestnih rešitev. |
| Digitalni identifikator (Digital ID) in QR kode | Unikaten digitalni zapis za plastične materiale ali izdelke, ki vključuje podatke o izvoru surovin, sestavi materiala, proizvodnih serijah, dejanskih ali predvidenih postopkih predelave ter transportnih in distribucijskih poteh. Omogoča sledljivost skozi celoten življenjski cikel izdelka ter podporo digitalnemu potnemu listu izdelka (DPP) in krožnemu gospodarstvu. |
| Blockchain tehnologija | Decentraliziran in nespremenljiv sistem za neprekinjeno sledenje toku vhodnih materialov in surovin po vrednostni verigi navzgor in navzdol. Uporablja se za zagotavljanje visoke stopnje transparentnosti, preprečevanje manipulacij podatkov ter krepitev zaupanja in verodostojnosti med deležniki. |
| Barvni kodni sistemi (tracerji) | Fizikalne ali kemične oznake, vgrajene v polimer, ki omogočajo identifikacijo vrste plastike, prisotnih aditivov ali reciklirane vsebine. Namenjeni so izboljšanemu sortiranju, recikliranju in hitri preverbi materialov ter dopolnjujejo laboratorijske analitske metode. |
| Okviri za zagotavljanje sledljivosti, okoljskih trditev in metodološke skladnosti (certifikati in standardi) | • ISO 14021 – okoljske trditve
• ISO 14040/14044 – analiza LCA (ang. Life Cycle Assessment) • ISO 22095 – sledljivost v dobavni verigi • ISO 24187, ISO 16094-2/3, ISO 4484-2 – specifične metode za plastiko in biogene materiale • Ocean Bound Plastic tracking – sledenje plastiki blizu oceanov • EU Ecolabel – okoljsko označevanje • Cradle to Cradle (C2C) – certificiranje krožnega gospodarstva • OK Biodegradable / TÜV Austria – preverjena biorazgradljivost • FSC / PEFC – certificiranje lesnih ali biogenih vhodov |
| Referenčni materiali (CRM) | Certificirani referenčni materiali (npr. JRC EURM-060) za kalibracijo analitskih metod ter validacijo in primerljivost meritev. Ključni so za znanstveno verodostojnost rezultatov in podporo regulatornim dokazilom. |
| Akreditacija laboratorijev | Akreditacija laboratorijev v skladu s standardom ISO/IEC 17025, ki zagotavlja tehnično usposobljenost, sledljivost meritev ter kakovost in zanesljivost analitskih rezultatov pri dokazovanju skladnosti. |
| Komplementarne laboratorijske metode za identifikacijo in kvantifikacijo polimerov, aditivov in mikroplastike (analitične metode) | • Plinska kromatografija z masno spektrometrijo (GC-MS) – analiza organskih komponent in aditivov
• FTIR (Fourierjeva transform infrardeča spektroskopija) – identifikacija vrste polimerov • Ramanova spektroskopija – dodatna identifikacija polimerov in mikroplastike • Gravimetrija in filtracija – določanje mase delcev v vzorcih • SEM (skenirna elektronska mikroskopija) – morfološka analiza in določanje velikosti delcev • Optična mikroskopija – hitra vizualna identifikacija večjih delcev |
Preglednica 2: Ključni pristopi, standardi, metode in tehnologije za določitev sledljivosti mikroplastike in transparentno poročanje
Povezava mikroplastike s podnebnimi spremembami
Povezanost mikroplastike s podnebnimi spremembami odraža kompleksno in večplastno okoljsko krizo, ki zahteva celostno povezovanje znanstvenih raziskav ter dosledno izvajanje ustreznih političnih ukrepov, pri čemer pomemben prispevek predstavlja že sama proizvodnja plastike, ki temelji na rabi fosilnih goriv. Kopičenje mikroplastike v različnih okoljskih medijih in sistemih namreč poruši ravnotežje ključnih biokemičnih ciklov, zlasti kroženja ogljika in hranil, kar posredno in neposredno vpliva na spremembe podnebnih parametrov.
Mikroplastika in njena povezava s CSRD/ESRS
Podjetja lahko obravnavajo vnos mikroplastike v okoljske sisteme z integriranim in strateškim pristopom, ki združuje preprečevanje nastajanja virov mikroplastike, vzpostavitev sistematičnega spremljanja, odgovorno upravljanje dobavnih verig ter verodostojna in strukturirana razkritja. Takšen pristop je neposredno usklajen z zahtevami direktive CSRD (Corporate Sustainability Reporting Directive; Direktiva o poročanju podjetij o trajnosti) in evropskih standardov trajnostnega poročanja ESRS (European Sustainability Reporting Standards; Evropski standardi trajnostnega poročanja), ki od podjetij zahtevajo celovito, pregledno in primerljivo poročanje o okoljskih vplivih ter z njimi povezanih tveganjih in priložnostih.
Podjetja lahko preprečijo vnos mikroplastike v okolje na več načinov. To vključuje uporabo materialov, ki ne tvorijo mikrodelcev, kot so papir, kovina, bioplastika, reciklirane plastenke ali TetraPak embalaža. Poleg tega lahko omejijo uporabo polimerov, ki se ob obrabi razgradijo v mikroplastiko, optimizirajo proizvodne procese za zmanjšanje nastajanja delcev ter uvedejo zaprte proizvodne linije in filtracijske sisteme. Podjetja lahko prav tako nadomeščajo mikrogranulate oziroma eksfoliantne delce v kozmetiki, detergentih in drugih izdelkih ter preidejo na biološko razgradljive materiale tam, kjer je to izvedljivo.
Za kvantifikacijo vplivov in zagotavljanje podatkov za namene internega odločanja ter razkritja podatkov različnim deležniškim skupinam je pomembno, da se količine mikroplastike spremljajo in merijo. Z uporabo različnih standardiziranih analitičnih metod se lahko določi vsebnost mikroplastike v okoljskih medijih (npr. odpadne vode, zrak, tla in sedimenti, morske in sladke vode, sneg, led), bioloških medijih (npr. hrana in pijača, živalski organizmi) ter materialih/proizvodih (npr. kozmetika, detergenti, embalaža). Z uporabo metode ocenjevanja celotnih okoljskih vplivov izdelka, procesa ali storitve skozi njegov življenjski cikel (analiza LCA) lahko ugotovimo, v katerih življenjskih fazah (od pridobivanja surovin, proizvodnje, uporabe, do konca življenjske dobe) nastane največ mikroplastike.
Ključni mehanizem pregleda prisotnosti oziroma vsebnosti mikroplastike v surovinah in embalaži predstavlja dobaviteljska politika. Oblikujejo jo kodeksi ravnanja z mikroplastiko, ki zahtevajo njeno izključitev v celotni dobavni verigi.
Celovit in strateški pristop k upravljanju vsebnosti mikroplastike v različnih okoljih vključuje preprečevanje njenega nastajanja, uporabo alternativnih in recikliranih materialov, optimizacijo tehnoloških procesov, vzpostavitev sistemov za spremljanje in kvantifikacijo ter verodostojno poročanje po mednarodnih standardih ISO z vključitvijo CSRD/ESRS. Takšen pristop k upravljanju podjetjem omogoča zmanjšanje vplivov na okolje, povečanje transparentnosti do deležnikov ter trajnostno in odgovorno poslovanje v celotni vrednostni verigi.
