МОСКВА, 10 ноя — РИА Новости . Валерий Спиридонов, первый кандидат на пересадку головы, рассказывает о том, как суша и океаны Земли стремительно "зарастают" пластиковым мусором, как он влияет на работу экосистем и как с этим можно бороться.

Эра пластика

Зачастую современные блага цивилизации создают не только удобства для людей, но и наносят непоправимый урон природе. Только за последние 10 лет в мире было произведено больше пластиковых изделий, чем за предыдущее столетие.

Одноразовая посуда, пакеты, упаковка, бутылки и различные емкости — самые распространенные виды пластикового мусора, который мы "производим" каждый день. Лишь пять процентов от его объема в конечном итоге подвергается переработке и используется повторно в быту и жизни.

Пластик наносит серьезный ущерб окружающей среде, начиная с его производства и заканчивая утилизацией. Заводы, выпускающие пластиковые изделия, выделяют в атмосферу до 400 миллионов тонн углекислого газа в год и примерно 800 видов животных сегодня находятся под угрозой вымирания из-за поедания и отравления пластиком.

Одноразовые пакеты забивают канализационные системы городов и создают угрозы наводнений, пластмассовый мусор засоряет берега и прибрежные зоны, предназначенные для для отдыха, нанося урон туристический отрасли.

Почва

Ученые: желудки 90% морских птиц оказались заполнены пластиком Океанологи провели масштабное исследование диеты морских птиц, которое неожиданно показало, что желудки 90% пернатых обитателей моря содержат в себе частицы пластика, что говорит о более серьезных масштабах загрязнения моря пластиком, чем считалось ранее.

Известно, что пластик разлагается около двух сотен лет. Попадая в землю, пластмассы распадаются на мелкие частицы и начинают выбрасывать в окружающую среду химические вещества, добавленные в них при производстве. Это может быть хлор, различные химикаты, например токсичные или канцерогенные антивоспламенители.

Через грунтовые воды микрогранулы пластика и его химикаты просачиваются к ближайшим источникам воды, что нередко приводит к массовой гибели животных.

Океан

По данным экологов ООН, каждый год в океан попадает около 13 миллионов тонн пластиковых отходов.

Попытки остановить катастрофическую тенденцию велись еще с середины XX века. Уже тогда экологи били тревогу о растущем "Большом мусорном пятне", которое в настоящее время по разным оценкам покрывает до одного процента Тихого океана.

По прогнозам британского фонда Эллен Макартур, к 2025 году на каждые три килограмма рыбы в мировом океане будет приходиться по килограмму мусора, а к 2050 году масса отходов будет выше, чем совокупный вес всей рыбы на Земле.

Пластик составляет 80 процентов всего мусора в Мировом океане. Под воздействием солнечных лучей он распадается на мелкие частицы, Микрогранулы пластика накапливают на своей поверхности стойкие токсические вещества.

Неразложившиеся пластиковые пакеты попадают в желудки морских млекопитающих и птиц. Экологи подсчитали, что ежегодно от этого погибают десятки тысяч птиц, китов, тюленей, черепах. Животные умирают от удушья или же неперевариваемый мусор накапливается в их желудках и мешает их работе.

В результате получается, что те же самые отходы, которые мы выбрасываем, возвращаются к нам назад на обеденный стол вместе с едой или водой.

Соль уже не та

Недавние исследования ученых подтверждают, что эти опасения вполне обоснованны. К примеру, профессор Нью-Йоркского университета Шерри Мейсон утверждает, что пластик уже повсюду: "В воздухе, в воде, в морепродуктах, в пиве, которое мы пьем, в соли, которую мы используем".

В своей работе ученый исследовал 12 различных видов соли из продуктовых магазинов разных стран мира. Найденные частицы пластика свидетельствуют о том, что люди постоянно потребляют его в пищу. Расчет показал, что американцы съедают свыше 660 пластиковых частиц в год при средней рекомендуемой норме потребления соли 2,3 грамма в день. Последствия употребления пластика для здоровья человека пока мало изучены, но несомненно, что он оказывает отрицательное влияние, как и на любой живой организм.

Испанские экологи также обнаружили микропластик в двух десятках образцов поваренной соли. Чаще всего они находили в них полиэтилентерефталат, полимер, применяемый при производстве пластиковых бутылок. Другая международная команда ученых нашла в соли и другие виды пластика, такие как полиэтилен и полипропилен.

Источники загрязнения

Как сегодня считают экологи, лидером загрязнения мирового океана является Китай. За ним следуют другие азиатские страны — Индонезия, Филиппины, Таиланд и Вьетнам. Жители морского побережья в этих государствах далеко не всегда заботятся о его чистоте и весь мусор здесь, как правило, попадает в океан.

Общее число ежедневно выбрасываемых пластиковых изделий в США, ЕС, Норвегии и Китае достигает 37 тысяч тонн, в России — не больше 10 тысяч тонн. Существующие технологии утилизации пластика способны лишь частично решить экологическую проблему.

Законодательное регулирование

Выдвигаются предложения о консолидированном международном плане действий по решению проблемы пластикового мусора.

Эксперты Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) признают, что проблема усугубилась из-за затянувшегося бездействия. Под эгидой ЮНЕП стартовала Всемирная кампания по борьбе с морским мусором.

Показателен пример итальянского города Капаннори с населением в 46700 человек. В 2007 году здесь ввели стратегию нулевых отходов. За десять лет объемы мусора удалось сократить на 40 процентов. При этом на мусорные полигоны попадает лишь 18 процентов отходов.

Стоит отметить, что такая стратегия требует определенных инвестиций и должна предусматривать механизмы финансирования борьбы с мусором. Как вариант, существует принцип "загрязнитель платит". Для отрасли с годовым объемом выручки в 750 миллиардов долларов он может стать вполне эффективным.

Более 40 стран установили законодательные ограничения и запреты на использование пластиковых пакетов на своих территориях.

© AP Photo / Eric Risberg

© AP Photo / Eric Risberg

В России подобных законов пока нет. По текущим оценкам экологов и экономистов, российские промышленные предприятия производят примерно 26,5 миллиарда пластиковых пакетов. Если их все собрать, то можно было бы покрыть территорию, в три раза превышающую площадь Москвы.

В связи с этим Гринпис России запустил кампанию "Пакет?— Спасибо, нет!" Цель кампании — призвать крупнейшие сети супермаркетов отказаться от пластиковых пакетов. Поддержать программу может любой желающий, отправив письмо с обращением в адрес ретейлеров на сайте организации.

Личная культура потребления

Каждый день у нас есть альтернатива: купить минералку в стеклянной бутылке или в пластиковой, взять на пикник бумажную одноразовую посуду или пластиковые тарелки, использовать многоразовые хозяйственные сумки или магазинные пакеты. Забота об экологии или же личное удобство? Выбор определяет уровень самосознания человека.

Безусловно, такая культура в обществе прививается годами. Чем меньше каждый из нас начнет использовать пластик в повседневной жизни, тем быстрее производители сократят объемы его производства. Не стоит выбирать "одноразовый" пластик исключительно из-за его низкой цены — зачастую многие пластиковые предметы можно заменить многоразовыми изделиями из более экологичных материалов.

К примеру, расчеты британских аналитиков показывают, что повторное использование упаковки из пластика позволит экономить до 120 миллиардов долларов каждый год. Уменьшение объемов производства пластика, как мне кажется, может повысить спрос на более экологичные многоразовые товары из другого сырья и сделать их более дешевыми за счет повышения массовости их производства.

Вполне вероятно, что нам удастся за несколько лет переломить ситуацию и остановить или хотя бы затормозить экологическую катастрофу.

Есть и другие футуристические взгляды на проблемы загрязнения. По мнению некоторых ученых, на нашей планете уже происходят необратимые изменения, нам грозит дефицит питьевой воды, глобальное потепление и прочие вещи, которые сделают Землю непригодной для жизни человека.

Часть из них предлагает не искать новые пути спасения Земли, а сосредоточиться на поиске новых планет, наиболее подходящих для переселения человечества. Даже отбросив вопросы этики и морали, как мне кажется, подобный путь не является разумным со стратегической точки зрения. Проще привести в порядок свой "красивый и обустроенный дом", наведя в нем чистоту, чем строить и обживать новый.

Новым течением современного предринимательства сегодня стала - социальная и экологическая деятельность, при которой бизнес решает важные вопросы по благоустройству и развитию городов, поиска альтернативных решений в области энергетики и использования ресурсов. Вот несколько интересных зарубежных и отечественных проектов, которые помогают нам взглянуть на бизнес совсем под другим углом.

Micromidas - разлагаемый экологический пластик

На данный момент в мире перерабатывается лишь около 10% пластика. Наиболее сознательные пытаются сортировать и по возможности использовать изделия из пластика как можно реже. Сообразительные предприниматели находят более прогрессивные решения.


Micromidas - калифорнийская компания, которая изобрела альтернативу обычному пластику - их пластик производится из недорогих и пригодных для переработки материалов (использованной бумаги, остатков сельскохозяйственной продукции и древесины), а следовательно и разлагается намного быстрее обычного. Джона Биссела, соучредителя Micromidas, в прошлом году внесли в список Форбс «30 до 30», как самый яркий предпринимательский талант мира.

Кроме того, Micromidas изобрели формулу, как с помощью бактерий превратить отходы из сточных вод на полноценный пластик, который полностью разлагается в течение всего года. Таким образом Micromidas сразу решают 2 проблемы:
1. Предупреждают засорение планеты
2. Помогают очистить канализационные воды, преобразуя человеческие отходы и превращая их в полезный для человечества материал.

К тому же технология, которую они используют, значительно дешевле: нефть, из которой изготавливается обычный пластик, нужно качать, а это довольно затратный процесс в финансовом и ресурсном плане. В то же время отходы сточных вод - более доступный материал.

Интерес к новым, экологичным материалам, усилившийся в последние десятилетия, ожидаемо имел последствия также и в области пластмасс и синтетических смол. Концепция создания материалов из натуральных материалов биологического происхождения прочно заняло умы изобретателей в этой сфере.

Упаковка XXI века

Следует уточнить, что широко употребляемый термин «биопластики» не является характеристичным определением одной группы веществ и может относиться к полимерам различного происхождения.

Так, следует разделять биоосновные (bio-based) и биоразлагаемые (biodegradable) пластики. Если первый предполагает получение мономера из природного сырья, а затем полимеризацию мономера в обычные пластики (ПЭ, ПА, ПЭТ и др.), то для вторых ключевой аспект - это возможность быстрого разложения пластика в естественной среде в течение короткого времени.

Пример: Из биологического сырья получен этиловый спирт, из которого произведен этилен. При полимеризации этилена получен полиэтилен (ПЭ). Такой ПЭ можно отнести к биоосновным (поскольку он был ппроизведен из естественного сырья), но при этом продукт никак не отличим от ПЭ, полученного из нефтяного сырья.

В то же время полибутилсукцинат (PBS), являющийся биоразлагаемым пластиком, может быть получен из н-бутана, являющийся продуктом C 4 -фракции.

По данным Европейского института биопластиков (рис. 1), мировые мощности по производству биопластиков составляют 4,16 млн т, что в сравнении с рынком обычных пластиков составляет менее 1%. Только 12% от этих мощностей составляют мощности производства непосредственно биоразлагаемых пластиков.

Рис. 1. Мировые мощности производства биопластиков

В структуре потребления биоразлагаемых пластиков (рис. 2) в мире до 75% занимает упаковка. Другими секторами потребления являются: общественное питание и фастфуд - до 9%, волокна и нити - 4%, медицина - 4% и агрохимия - 2%.

Рис. 3. Структура потребления биоразлагаемых пластиков

Столь большое значение упаковки в секторе можно объяснить самой идеей биоразлагаемых пластиков: снизить нагрузку на экосистему со стороны использованных упаковочных материалов, которые составляют значительную часть от массы бытовых отходов.

В отличие от абсолютного большинства пластмасс биоразлагаемые полимеры могут расщепляться в условиях окружающей среды с помощью микроорганизмов, таких как бактерии или грибки. Полимер, как правило, считается биоразлагаемым, если вся его масса разлагается в почве или воде за период в шесть месяцев. Во многих случаях продуктами распада являются углекислый газ и вода.

Полимеры, поддающиеся биологическому разложению, были разработаны несколько десятилетий назад, но их полномасштабное коммерческое применение разворачивалось очень медленно. Это происходило оттого, что они, в целом, были более затратными и имели менее устойчивые физические свойства, чем у традиционных пластмасс. Кроме того, не существовало достаточных стимулов для производителей изделий из пластмасс для того, чтобы включать биоразлагаемые материалы в свою продукцию.

Так, хорошо известный советскому потребителю биополимер на основе вискозы - целлофан - в полной мере отвечал концепции экологически чистых материалов, быстроразлагающихся в природе, но был быстро вытеснен БОПП-пленками и пленками из ПЭ и лавсана за счет их лучших механических характеристик и химической стойкости. Теперь их, в свою очередь, будет вытеснять новое поколение биоразлагаемых полимеров.

На развитие биоразлагаемых пластиков оказали существенное влияние два фактора:

1. Законодательное ограничение использования упаковки из «обычных» пластиков в ряде стран по ряду причин.
2. Развитие технологий, позволяющих снизить производственные издержки и улучшить их механические свойства

Рынок

Мировое потребление биоразлагаемых пластиков развивается высокими темпами (рис. 3). Среднегодовой рост составляет 27%. В период с 2012 по 2016 г. потребление выросло в 2,7 раза. Темпы роста потребления превысили темпы, предсказанные ранее рядом экспертов.

Рис. 3. Мировое потребление биоразлагаемых пластиков, тыс. т

Контейнеры, пленки и пеноматериалы, изготовленные из биоразлагаемых полимеров, используются для упаковки мяса, молочных продуктов, выпечки и пр. Другим наиболее распространенным применением являются одноразовые бутылки и стаканчики для воды, молока, соков и прочих напитков, тарелки, миски и поддоны. Еще одним рынком сбыта для таких материалов является производство мешков для сбора и компостирования пищевых отходов, а также пакетов для супермаркетов. Развивающимся применением этих полимеров является рынок сельскохозяйственных пленок.

В структуре биоразлагаемых пластиков (рис. 4) наибольшее (до 43%) место занимает полилактид (polylactic acid, PLA), являясь наиболее типичным и распространенным биопластиком, схожим по свойствам с АБС-пластиками, полиэтиленом и полистиролом. Другим распространенным биоразлагаемым пластиком в этом ряду является полибутилсукцинат (PBS), аналог полипропилена, полибутиратадипинтерефталат (PBAT) - 18%, полигидроксибутират (PHB), другие полигидроксиалконаты - 11%.

Рис. 4. Структура и соотношение биоразлагаемых пластиков

Крупнейшими компаниями-производителями биоразлагаемых пластиков являются в США: NatureWorks, в Европе - BASF, Novamont, в Японии Mitsubishi Chemicals.

В большой степени развитию биоразлагаемых пластмасс способствуют законодательные ограничения использования упаковки из обычных пластиков в ряде стран (см. табл.).

Таблица. Законодательные ограничения использования упаковки из обычных пластиков

Существует принципиальная возможность получения продуктов высокого передела из природного сырья. Так, из древесной щепы, себестоимость которой составляет не более 40 долл. за 1 т, возможно получение ряда продуктов, среди которых, помимо ксилозы и лигнина, есть глюкоза, являющаяся сырьем для продуктов более высокого передела, среди которых, в свою очередь, этиловый спирт, полигидроксобутират (PHB), полигидроксилалконаты (PHA). Продуктом молочнокислого брожения глюкозы является молочная кислота (основным применением молочной кислоты в мире является пищевая промышленность: консервант и пищевая добавка Е270. В 2016 г. средняя цена в России составила 1 851 долл./т.), при полимеризации которой, например, по технологии компании Sulzer Chemtech Uhde Inventa-Fischer, получают полилактид (PLA). Среднеимпортная цена полилактида (PLA) (код ТН ВЭД 3907700000) по результатам 2016 г. составила 9 500 долл./т. Разница в этих значениях - 40 долл. и 9 500 долл. за 1 т составляет коммерческий потенциал производства биоразлагаемых пластиков на основе полилактида.

Рынок PLA

Мировое потребление полилактида растет с каждым годом в среднем на 20%. В 2012-2016 гг. его потребление выросло с 360,8 до 1 216,3 тыс. т/год.

В России потребление реализуется только импортными поставками PLA. В 2016 г. импорт PLA в Россию составил 261,5 т, что составляет менее 0,003% от мирового потребления этого продукта. Столь малая доля российского потребления полилактида объясняется как отсутствием законодательных инициатив со стороны государства (в сегменте упаковки), так и отсутствием высокотехнологичных производств, которые могли бы обеспечить спрос на PLA. Есть сообщения (https://sdelanounas.ru/blogs/93795/), что PLA для медицинских целей производится в АО «ВНИИСВ», г. Тверь, однако нет информации, что производство имеет коммерческое значение.

Значимым моментом в технологии производства PLA и изделий из него является наличие стериоизомеров у молекулы молочной кислоты (рис. 5). Молекула молочной кислоты и ее полимера может существовать в двух вариантах (L и D), которые являются зеркальным отображением друг друга. 100% L-PLA имеет кристаллическую структуру, четкую температуру плавления и определенные свойства, в то время как смесь изомеров имеет аморфную стеклообразную структуру. Варьируя соотношения изомеров, можно добиваться широкого ряда свойств у продуктов в зависимости от назначения.

Рис. 5. Оптические изомеры молочной кислоты и свойства полилактида

Полибутилсукцинат (PBS)

Следующим наиболее важным биоразлагаемым пластиком является полибутилсукцинат, являющийся продуктом поликонденсации янтарной кислоты и 1,4-бутандиола (оба производные н-бутана). Этот биоразлагаемый пластик может быть произведен как из биологического сырья, так и из нефтепродуктов. Мировое потребление PBS достигло 456,5 тыс. т в 2016 г.

Рис. 6. Схема получения PBS

PBS применяется для производства упаковки, пленки, посуды и медицинских изделий. Другими его названиями являются: Bionolle, GsPLA и др.

Полибутиратадипинтерефталат (PBAT)

Для материалов биоразлагаемой обертки применяется полибутиратадипинтерефталат (PBAT):

Является статистическим сополимером на основе адипиновой кислоты, 1,4-бутандиола и диметилфталата. По своим свойствам схож с полиэтиленом низкой плотности. Также известен под торговыми марками: Ecoflex, Wango, Ecoworld и др.

Рис. 7. Мировое потребление PBAT

Полигидроксиалконаты (PHA)

В широком смысле все указанные выше продукты относятся к классу полигидроксиалконатов с общей формулой:

В узком смысле под PHA понимаются продукты с другими заместителями. Широкий круг таких соединений служит для определенных задач.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

• Мировое потребление биоразлагаемых пластиков достигло в 2016 г. 2,315 млн т., до 75% этого объема приходится на упаковку.
• Основными драйверами роста потребления биоразлагаемых пластиков являются законодательные запреты в ряде стран по использованию обычных пластиков в упаковке и спрос со стороны развивающихся высокотехнологичных производств (медицина, косметология и др.).
• Наиболее важным среди биоразлагаемых пластиков является PLA . В 2016 г его потребление составило 1,216 млн. т. На долю России из этого числа приходится менее 0,003%. Цена PLA в России в 2016 г. составила 9500 долл./т.
• Получение PLA , PBS и других биоразлагаемых пластиков возможно как из биологического сырья, так и из продуктов нефтепереработки.