פלסטיקה ירוקה – הופכים את הלימון ללימונדה / ראיון אם פרופ' אנה דותן חוקרת בכירה במרכז הפלסטיקה והגומי לישראל

גפת זיתים מכילה פנולים רעילים, רפש פרות משנה את חומציות הקרקע וניתנת למיחזור באופן מוגבל ושאריות סיבית מתעשיות הרהיטים רעילות. איך אפשר להכניס את הפסולת הזו לפלסטיק ולהפוך את הלימון ללימונדה?

פרופ' אנה דותן – חוקרת בכירה במרכז הפלסטיקה והגומי לישראל וחברת סגל בפקולטה להנדסת חומרים פולימריים בשנקר.

פרופ' אנה דותן מתמחה בפלסטיקה ירוקה. כיאה לתחום, הריאיון איתה אופיין בטביעת רגל פחמנית נמוכה במיוחד והתקיים בזום ללא בזבוז של משאבים פוסיליים לצרכי תחבורה.

כבר למעלה מ-16 שנים מכהנת פרופ' דותן כחוקרת בכירה במרכז הפלסטיקה והגומי לישראל. במקביל, היא מחזיקה בכובע נוסף של חברת סגל וחוקרת בפקולטה להנדסת חומרים פולימריים בשנקר. "יש סינרגיה גדולה בין המחלקה להנדסת חומרים פולימרים ובין המרכז", אומרת פרופ' דותן." המרכז מספק  שירותי מעבדה לפקולטה ומהווה גשר בין האקדמיה לתעשייה באמצעות מחקריים משותפים.

מפולימרים מתכלים למיחזור

לפרופ' דותן יש היסטוריה ארוכה עם פתרונות ירוקים. "תחילת העיסוק שלי בתחום היה דווקא בפולימרים ביו-מתכלים ואף ליוויתי את חברת 'טיפה' הישראלית בתחילת דרכה. הייתה לי תקווה שיתרחש מעבר בתחום האריזה, מפולימרים סינטטיים, לפולימרים ביו-מתכלים. לצערי, זה לא קרה. בטח לא באותה המהירות לה קיוויתי. לפולימרים ביו-מתכלים אין הצדקה אם לא מטפלים בהם נכון בסוף חייהם. רק במידה ותהיה מדיניות של הפרדה במקור של פסולת רטובה ויבשה ואתרי קומפוסטציה מתאימים נוכל להתקדם. אולם אנחנו, כמו גם רוב העולם, עוד לא שם. אני עוקבת זמן רב אחרי ההתפתחויות בתחום: מפעלים נסגרים, מחירי הנפט צונחים, והתקווה שהמחירים של הביו-מתכלים ישתוו לפולימרים פוסיליים עד עתה התבדתה. קיימת חריגה אחת, נישה מיוחדת צמחה ל-PLA אבל לא בתחום האריזה אלא דווקא בתחום ההדפסה התלת ממדית. ליישומים אלו, תכונת ההתכלות שלו אינה רלוונטית".

בעייתיות נוספת עליה מצביעה פרופ' דותן היא בתכונות החומר: "קשה להגיע עם פולימרים ביו-מתכלים לאריזות שאנחנו מכירים כיום מבחינת הנראות והפונקציונאליות. כדי לפתח אריזה איכותית, עם תכונות חסמות (barrier), צריך להשקיע הרבה מאוד מאמצים. מנגד, לחומרים אלו יש יתרונות גדולים בתחום הרפואה – הם מתפרקים בגוף ומאפשרים שיפור טכנולוגי משמעותי ביישומים רפואיים רבים".

מיחזור פסולות חקלאיות רעילות

פרופ' דותן לא אמרה נואש והמאמצים שהיא השקיעה בתחום הביו-מתכלה הופנו לפתרונות מיחזור. מזה כשנה לוקחת פרופ' דותן חלק במאגד המיחזור CIRCLE של הרשות לחדשנות שבו משקיעה המדינה 30 מיליון ש"ח לקידום פתרונות מיחזור. "הקבוצה שלנו במאגד, באחריותה של גלי לוי, מטפלת במיחזור של פסולות ייחודיות למדינת ישראל. המגזר החקלאי בארץ מייצר הרבה פסולות חקלאיות שחלקן מאוד בעייתיות לסביבה (תמונה 1). כדוגמה ניתן למנות את גפת הזיתים המכילה תרכובות פנוליות רעילות, רפש פרות המשפיע על חומציות הקרקע ומזהם את מקורות המים, פסולות סיבית מתעשיית הרהיטים ובנוסף כפות תמרים. הפתרונות המקובלים כיום לפסולות אלו הן הטמנה או שריפה. החסרונות של פסולות אלו יכולים להוות יתרון דווקא בשילוב במטריצה פולימרית. תרכובות פנוליות מגפת הזיתים, לדוגמא, יכולות לשמש כנוגדי חימצון (AO) במערכות פוליאולפיניות".

תמונה 1: פסולות חקלאיות בעייתיות בישראל. A – גפת זיתים. B – רפש פרות. C – כפות תמרים.

יתרונות שילוב תאית עם פולימר

"התאית בפסולת האורגנית היא הפולימר הטבעי הנפוץ ביותר בכדור הארץ. יש לה תכונות מכאניות טובות היא משפרת את הקשיחות ואינה שוחקת את האקסטרודר כמו סיבי הזכוכית. מנגד, היא פוגעת בעמידות החומר להולם (אימפקט). שילוב פסולת אורגנית באחוזים ניכרים בפולימר מאפשר לנו לקבל חומרים מרוכבים עם תכונות מכניות משופרות תוך הורדת טביעת הרגל הפחמנית של המוצר הסופי והוזלתו" (תמונה 2).

תמונה 2: גפת זיתים (חלק עליון של התמונה), לאחר תרכוב עם PO לקבלת חומרים חדשים.

"התוצאה הסופית היא חומרים המהווים תחליף לעץ, WPC (Wood Plastic Composite), גם בנראות וגם בריח, במגוון יישומים. גם הפלסטיק עצמו יכול להיות פלסטיק ממוחזר וכך אנחנו משיגים רווח אקולוגי כפול" (תמונה 3).

תמונה 3: שילוב של PE ו-PP ממוחזרים עם צלולוז המופק מפסולת חקלאית, לייצור פולימרים מורכבים.

קומפיטבילייזרים מסחריים וטבעיים

"הבעיה הבסיסית בשילוב תאית עם פלסטיק היא שהפולימרים אינם קומפטביליים: תאית היא פולרית ופוליאולפינים (PO) לא. לכן, נדרשים לנו מתאמים (קומפיטבילייזרים) שיבצעו את החיבור ביניהם. סוסי העבודה הנפוצים כיום הם הקופולימרים המבוססי חומצה מלאית (MAH). אנחנו מנסים למצוא מתאמים טבעיים יותר ידידותיים לסביבה. כרגע אנחנו מתמקדים בשמנים טבעיים. השמנים מורכבים מטריגליצרידים על בסיס חומצות שומן אליפטיות רוויות או בלתי רוויות מחוברות לגליצרול. יש להם צד פולרי וצד אפולרי, כנדרש ממתאם.

קומפיטבילייזרים גם למיחזור יריעות רב שכבתיות

את הידע שנצבר בתחום יישמה פרופ' דותן בתחומים נוספים לטובת שיפור המיחזור. "אחת הבעיות הגדולות הקיימות היא מיחזור אריזות רב שכבתיות הבנויות מפולימרים שונים. מיחזורן כיום בלתי אפשרי והן מנותבות בלית ברירה כפסולת לשריפה או הטמנה. אנחנו מנסים לשנות את דרך ההסתכלות על חומרים אלה, לא כפסולת אלא כמשריין לחומרים ממוחזרים. הדבר מתאפשר בזכות הידע שנצבר בתחום הקומפיטבילייזרים. פסולת האריזה הרב שכבתית היא בעיה כואבת, לא רק לתעשייה המקומית, אלא לכל העולם".

סוגרים מעגל

כמי שעוסקת בכלכלה מעגלית, פרופ' דותן סוגרת מעגל לא רק בתחום החומרים. גם ברמה האישית מהווה פרופ' דותן דוגמה לסגירת מעגלים כמי שהחלה את דרכה כסטודנטית במחלקה לכימיה טקסטילית בשנקר וכיום מכהנת באותו המוסד כחברת סגל וחוקרת בכירה במרכז הפלסטיקה. הצלחה בכיווני מחקר אלו תביא תועלת לכל התעשייה כולה ועל כן נאחל לפרופ' דותן בהצלחה בסגירת מעגלים נוספים.

למידע נוסף:

מרכז הפלסטיקה והגומי לישראל, פרופ' אנה דותן, [email protected]