טריליון חלקיקי פלסטיק נמצאים כיום במי הים, לפי הערכות המדענים. הזבל הלא־מתכלה נהפך לחלק בלתי נפרד מהימים והאוקיינוסים שבכדור הארץ, ממש כמו אלמוגים, צדפות ואצות, ועד שנת 2050 עתידים להיות בהם יותר חלקי פלסטיק מדגים. בפברואר 2017 הכריז האו"ם "מלחמה על הפלסטיק הימי" כדי להפחית את ממדי האסון האקולוגי, אבל מאמציו ממוקדים בהעלאת המודעות הציבורית ועידוד יוזמות מיחזור — לא מספיק כדי להציל את האוקיינוסים, שלמענם מתחוללת מלחמה משמעותית יותר במעבדות ברחבי העולם, המנסות לפצח את החידה הדחופה ביותר: איך גורמים לפלסטיק להשמיד את עצמו. רק בתום השימוש בו כמובן.
להאזנה לכתבה, הוקלט על ידי הספריה המרכזית לעיוורים ולבעלי לקויות קריאה
פלסטיק הוא אחד מהחומרים המהפכניים ביותר בהיסטוריה של האנושות. זהו שם כולל לקבוצה גדולה של חומרים סינתטיים שונים, ובהם פוליאתילן, שנמצא במגוון רחב מאוד של מוצרים, משקיות ניילון פשוטות ועד צינורות השקיה. לצד יתרונותיו חסרי התקדים של הפלסטיק — היותו חומר עמיד, חזק ונוח לעיצוב — העובדה שרובם המוחלט של סוגיו כמעט שאינם מתפרקים היא חיסרון עצום. גם בעידן של מודעות גוברת למיחזור, רק 9% מכלל הפלסטיק בעולם אכן ממוחזר. השאר נהפך לאיום גדל והולך על הסביבה, החל בהפצת רעלים וכלה בהרג של יצורים חיים.
ההבנה שמיחזור לא יספק מענה שלם לבעיה הולידה תחום מחקר חדש, שמנסה לפתח פלסטיק שיחסל את עצמו. "מוסף כלכליסט" שוחח עם מיטב החוקרים בחזית המאבק שפיתחו פתרונות שעשויים להציל את העולם.
מבצע ניקוי פסולת בחוף מכמורת צילום: זהר שחר
ד"ר אדם פיינברג (Feinberg), כימאי באוניברסיטת אילינוי בארבנה־שמפיין, הצליח לייצר בשנה האחרונה חומר פלסטי עמיד וניתן לעיצוב, שמתכלה במגוון דרכים. "אני והצוות שלי עובדים בעיקר עם פולימר אחד, cPPA, כי יש לו תכונות מכניות טובות: הוא פונקציונלי, אבל נוקשה וחזק", הוא מסביר ל"מוסף כלכליסט". "במהלך העבודה עליו גילינו משהו לא צפוי: הוא מתכלה עקב חמצון. הסרה של אלקטרון אחד ממנו דומה לשליפת אבן דומינו אחת ממגדל של עשרת אלפים אבנים. די מהר, כל המבנה מתמוטט".
פיינברג מתאר בהתלהבות כי "הדבר המגניב באמת פה הוא שניתן ליצור את החמצון הזה בדרכים רבות. למשל, על ידי הוספת מולקולה (photooxidation) ש'גונבת' אלקטרון מהפולימר כשמאירים עליה". אחרים במעבדה שלו עובדים על חלופות להשגת החמצון, כשהפתרון המסקרן מכולם הוא של הדוקטורנט אוון לויד: מיחזור אינסופי. "לויד והצוות שלו רצו לפתח חומר שיכול להיות ממוחזר באופן אינסופי", מסביר פיינברג. "זה יעד שהפלסטיק העכשווי רחוק מאוד ממנו. אבל הם גילו שאם מחממים מוצרים שעשויים מ־cPPA עד טמפרטורה שבה הם מתפרקים, תוצרי הפירוק המתקבלים הם מונומר טהור, חומר פלסטי עם תכונות זהות לחומר המקורי, הן מבחינה כימית והן מבחינה מכנית. זה הישג חסר תקדים, כי המיחזור הנפוץ של פלסטיק תמיד מאבד את רוב התכונות של החומר המקורי".
פיינברג מאמין שבתוך חמש שנים, לכל היותר, פיתוחי המעבדה שלו ימצאו את דרכם לחברות מסחריות, אבל הוא מזהיר שהפולימר cPPA אינו פתרון קסם. "הפלסטיק הזה לא מושלם. המונומר שאליו הוא מתפרק יהיה רעיל בכמויות גדולות. אם הוא יושלך בטבע ויתפרק שם, הוא לא יזיק, אבל ממש לא מומלץ לתת לו להתפרק בתוך הגוף, כך שהוא לא יוכל לשמש לשתלים רפואיים, למשל. אבל העבודה שלנו בהחלט מניחה יסודות חדשים לדרך שבה אנחנו חושבים על חומרים ארעיים וחומרים שניתנים למיחזור".
פיינברג מודע לעובדה שמגבלות ה־cPPA יובילו אותו ואת הצוות שלו, בסופו של דבר, לצורך לפתח פולימרים נוספים. כרגע, הוא אומר, יש בצוות חוקרים שעובדים על נגזרות cPPA, שמפגינות גמישות רבה יותר מאשר הפולימר המקורי, ובעוד כמה שנים "כנראה נמצה את המחקר על הפולימר הזה, ניקח את כל הלקחים שהפקנו ממנו וניישם אותם על חומרים חדשים".
חוף מוכה זבל בלימה, פרו. רק 9% מהפלסטיק בעולם עובר מיחזור צילום: איי אף פי
לא רק הפולימר cPPA אינו פתרון מושלם. למעשה, מסביר פרופ' סקוט פיליפס מאוניברסיטת בוייסי באיידהו, אף פולימר מתכלה בודד לא יוכל להוות את הפתרון היחיד לבעיית הזיהום. "בקבוק פלסטיק שמכיל שתייה קלה צריך להיות מפלסטיק קשה יחסית ולשמור על הגזים בפנים. זה סוג פלסטיק שונה לגמרי מזה הדרוש לייצר ניילון נצמד, למשל. אנחנו משתמשים בפלסטיק בכל תחום בחיים שלנו, וממש גרועים במיחזור שלו. ולכן כדי לפתור את הבעיה הזאת נדרשים הרבה פולימרים חלופיים".
גם פיליפס וצוותו עובדים על מציאת פתרונות חדשים לפירוק פלסטיק. "כשהתחלנו את המחקר", הוא מספר, "שאלנו את עצמנו אם ניתן בעצם להמציא מחדש את הפלסטיק — לתכנן אותו לא רק מתוך תשומת לב לתכונות הדרושות לשימושיו השונים, אלא גם באופן שיאפשר מיחזור קל. המטרה שלנו היתה להוסיף לפלסטיק תכונה שתגרום לו להתפורר אם ימצא עצמו בסביבה לא מתאימה, כמו קרקעית האוקיינוס, למשל".
פגר צב שמת מזיהום של פלסטיק בברזיל. האו"ם הכריז אשתקד "מלחמה על הפלסטיק הימי" צילום: גטי אימג'ס
במעבדה של פיליפס עובדים על פולימרים שמתפרקים בתגובה לאיתות מסוים: אור אולטרה־סגול, טמפרטורה כלשהי או חומר כימי כמו מימן על־חמצני. איך זה נראה בפועל? קחו למשל מכונית צעצוע מפלסטיק — כשהיא תקבל את הסיגנל המכוון לפולימרים שמהם היא מורכבת היא תתחיל להתפרק. אם היא עשויה מפלסטיק בלבד, אומר פיליפס, השימוש בסיגנל יחזיר אותה לצורה המקורית והטהורה של חומר הגלם.
"הראשון שהדגים את האפשרות הזו הוא מדען ישראלי, פרופסור דורון שבת", אומר פיליפס, שהשתמש בקונספטים שהוכיח שבת במחקרו. והמחקר של פיליפס לא מתמקד רק במוצרים מפלסטיק, אלא גם בחומרי הדבקה. כיום מוצרים רבים לא נשלחים למיחזור משום שהם מורכבים מכמה חומרים שונים המחוברים יחד. אבל מה קורה אם הדבק שמחבר את החומרים השונים הללו יהיה בעצמו מורכב מפולימרים מתפרקים?
"זה המחקר שהכי מרגש אותנו", אומר פיליפס. "אנחנו עובדים על התפרקות שתקרה בשלבים. אם במוצר מסוים יש דבק שמחבר מתכת לשני סוגי פלסטיק שונים, כל אחד מהם יתפרק מהמכלול בזמן אחר, מה שיאפשר איסוף מסודר של כל חומר למיחזור משלו". כך, בניסוי שערך לאחרונה נשלחו איתותי פירוק לארבעה חלקי זכוכית הדבוקים זה לזה, כשכל איתות כוון לפעול במהירות שונה. השכבה הראשונה הגיבה בתוך 15 דקות, השנייה בתוך שעה והשלישית בתוך שלוש שעות.
פולימרים במעבדה של פיליפס. "להמציא פלסטיק לא רק מתוך מחשבה על שימושיו אלא גם על הפירוק שלו"
"פולימרים כאלה, כמובן, יקרים הרבה יותר מהפולימרים הרגילים", אומר פיליפס. "אני מניח לפיכך שהם ישמשו רק בתעשיות ייעודיות מאוד, שיחליטו ששווה להן לספוג את העלות. חומרי ההדבקה יכולים להיות נקודת התחלה טובה לשימוש בפולימרים הללו, כי בניגוד למוצרי פלסטיק — אין צורך להשתמש בכמות גדולה שלהם. וכמובן, אנחנו כל הזמן עובדים על היכולת לייצר את הפולימרים הללו בעלויות נמוכות יותר, מה שיעזור להם להפוך מסחריים".
בעוד לפולימרים של פיינברג ופיליפס יש עוד דרך לעשות עד שיגיעו לשוק, דווקא בישראל כבר מייצרים מוצרים מפולימרים מתכלים. מי שעושה זאת היא חברת טיפה, המייצרת אריזות מתכלות המבוססות על פולימרים שמתפרקים לקומפוסט, זבל אורגני ממש כמו קליפות של ירקות. "טיפה עוסקת בחומרי אריזה כי זה אתגר גדול מאוד", אומר ד"ר אלי לנקרי, סגן נשיא לענייני טכנולוגיה בטיפה, "שקיות ניילון הן אחד הדברים שחונקים את הסביבה יותר מכל. אנחנו צריכים ללמוד מהטבע, שבו הבננה מגיעה באריזה, והאריזה הזו נהפכת לקומפוסט. זה המודל שאליו צריכים לעבור".
"פולימרים הם בעצם מולקולות ענק כימיות, שמורכבות מיחידות חוזרות שהקשר ביניהן מגדיר את תכונות החומר", הוא מסביר. "פלסטיק רגיל איננו מתכלה משתי סיבות: הקשר בין היחידות החוזרות הוא קשר הדוק ביותר שלא נוטה להתפרק בתנאים הסביבתיים. הסיבה השנייה היא שהיחידות החוזרות בעצמן אינן ניתנות לפריקה ביולוגית. כלומר אין ביקום שום מיקרואורגניזם שיכול או רוצה לעכל אותם".
הפולימרים של טיפה שונים. הקשר בין היחידות ניתן להתרה בתנאים מסוימים, והיחידות החוזרות על עצמן במולקולות הן כאלה שמיקרואורגניזמים יכולים להיזון מהם. התוצאה היא שאריזות הפלסטיק של החברה מתפרקות לכדי פחמן דו־חמצני, מים ומעט ביומסה — שהיא תוצר ההפרשות של המיקרואורגניזמים. במילים אחרות — קומפוסט.
לנקרי מזכיר שפולימרים מתכלים מסוימים קיימים כבר כמעט מאה שנה. העובדה שברובם לא נעשה עד היום שימוש קשורה בעיקר לאפקטיביות שלהם ולעלות הייצור. "אם ניקח את הפולימר הבסיסי ביותר, למשל, פוליאתילן, הרי שאין אפשרות אמיתית לקחת פולימר מתכלה אחד ולהשתמש בו כתחליף לפוליאתילן. זאת ממש לא לחיצה על כפתור. ראשית, אני צריך להבין מהן התכונות של הפולימר המקורי, שעבורו אני רוצה למצוא תחליף מתכלה. בשלב השני עליי לשלב כמה סוגים שונים של פולימרים שיחיו בשלום זה עם זה ויעניקו את התכונות הנחוצות לחומר. ולבסוף אני גם צריך שהתוצר יוכל להתכלות בתנאים המתאימים, ולא סתם כך בדרך חזרה מהסופרמרקט".
אריזה של טיפה. פסולת אורגנית משתלמת יותר מפלסטיק למיחזור
איך באמת מבטיחים שההתכלות לא תתחיל ברגע הלא נכון?
"במקרה של חומרי האריזה שלנו נדרשת סביבת קומפוסט כדי שנראה התכלות: שילוב של לחות, טמפרטורה ומיקרואורגניזמים. אם אחד מהם חסר, השקית לא תתפרק".
לנקרי מודע לעובדה שהפולימרים שאיתם הוא עובד לא יכולים להוות תחליף לכל סוג של פלסטיק הנמצא כיום בשימוש, אף שהוא משוכנע שאפשר להפיק מהם הרבה יותר ממה שנעשה כיום. "פלסטיק שמסיים את דרכו כפסולת אורגנית עדיף על פלסטיק שמסיים את דרכו במתקן מיחזור. מה עושים עם כל מוצרי הפלסטיק הממוחזרים? גדרות לבנות. כמה גדרות לבנות אנחנו צריכים? בסוף הפלסטיק נתקע איתנו, לא משנה מה נעשה. וממילא המיחזור דורש תשתיות רציניות ומפיק תוצרים נחותים. ואילו במודל הפסולת האורגנית, הפלסטיק באמת מגיע לסוף דרכו".
טיפה, שהוקמה ב־2010, החלה למכור את חומרי האריזה המתכלים שלה לפני שנתיים, בעיקר למערב אירופה. "בישראל יש הפרדת פסולת בחלק מהמקומות, מה שמאפשר למשל להוסיף את השקיות שלנו לפסולת האורגנית, אך עדיין אין טיפול המשך מתאים. עם זאת, אני לא יכול לומר שזה חסר ערך לגמרי: לפחות הציבור מתחנך להפרדת פסולת, לקראת היום שיבוא ובו באמת יטפלו באופן מתאים בכל סוג של פסולת".
איך אתם מתמודדים עם סוגיית העלויות של הפולימרים המתכלים?
"כבר היום הייצור עולה לנו פחות מאשר בתחילת הדרך. אז היה לנו רק ספק אחד לפולימרים, וכיום יש כמה. והתחרות מורידה את המחירים. גם אי אפשר להשוות שקית שלנו לשקית פלסטיק רגילה. כשמשווים למחיר השקית הרגילה, צריך לכלול גם את עלות הטיפול בשקית הזו בסוף חייה. בחשיבה לטווח הארוך, אין ספק שהשימוש בפלסטיק מתכלה משתלם יותר".
