​Из легких, прочных и недорогих полимеров в какой-то момент стали делать практически всё, что нас окружает. Одноразовые шприцы, долговечные водопроводные трубы, легкие детали для автомобилей и самолетов, герметичные упаковки — это здорово. Но срок использования многих пластмассовых изделий иногда равен минутам, и после они не пропадают бесследно. Сибирские ученые рассказывают о том, как создается пластик, как его перерабатывать и делать более экологичным. 

Пластическая масса (пластмасса, пластик) — материалы, основой которых являются высокомолекулярные соединения природного или искусственного происхождения. В последнем случае имеются в виду составы, получаемые в результате обработки природных полимеров, и полностью синтетические высокомолекулярные соединения. 
 
Разбираемся с цифрами и треугольниками 
 
Существует семь видов пластика. Чтобы узнать, какой из них вы держите в руках, нужно найти на дне изделия или на этикетке маркировку. В полиэтилентерефталате (ПЭТ, PET(E), 1) продают воду, газировку, молоко, масло. Также из ПЭТа часто делают прозрачные флаконы для шампуней, одноразовые пищевые контейнеры. Полиэтилен низкого давления (ПНД, PEHD, HDPE, 2): канистры, крышки для бутылок, флаконы для косметики и бытовой химии. Еще есть полиэтилен высокого давления (ПВД, PELD, LDPE, 4) низкой плотности, из которого изготавливают пакеты и пленку. Полипропилен (ПП, PP, 5): крышки для бутылок, ведра, стаканчики для йогурта, упаковки для линз, шуршащая пластиковая упаковка. Полистирол (ПС, PS, 6) бывает обычным и вспененным. Из вспененного делают пенопласт, контейнеры для яиц, подложки для мяса и фасовки. Из обычного полистирола — стаканчики для йогурта и упаковку для компакт-дисков, а также почти всю одноразовую посуду. Все эти виды можно сдавать на переработку. 
 
А вот поливинилхлорида (ПВХ, PVC, 3) лучше избегать, потому что его практически невозможно переработать. Обычно это оконные рамы, блистеры, упаковки из-под таблеток, а также тортов и творога, термоусадочная пленка, флаконы для косметики, игрушки. То же самое с «семеркой» (Other, другое, 7), которая не подлежит переработке. Это смесь различных пластиков или полимеры, не указанные выше. Такую маркировку чаще всего можно встретить на упаковке для сыра, кофе, корма для животных. 
 
Что делают с пластиком, который мы сдаем на переработку? 
 
Часть полимерных материалов способна при нагревании переходить в высокоэластичные или вязкотекучие состояния, обеспечивающие возможность формования из полимеров различных изделий. Такие полимеры получили название термопласты. Для этого типа переходы из твердого состояния в высокоэластичное или вязкотекучее обратимы, что позволяет многократно перерабатывать изделия из термопластов. К ним относятся полиэтилен (из которого делают прозрачные пакеты), полипропилен (он идет на изготовление пленок, ковровых покрытий, нитей и волокон), полиэтилентерефталат (из него производят бутылки для напитков, некоторые виды волокон и пленок). Многие из них можно перерабатывать с помощью определенных растворов. 
 
При этом очень важно тщательно сортировать пластиковые отходы. 

«К примеру, пластиковые бутылки для напитков делаются из полиэтилентерефталата, а крышки к ним — из полиэтилена. Это два совершено разных полимера, перерабатываемых разными способами. Даже небольшие примеси полиэтилена влияют на качество вновь изготавливаемых изделий, их внешний вид и особенно на механические характеристики. И если крышка относительно легко откручивается, то для удаления полиэтиленового кольца (части крышки) требуются определенные усилия. Процесс отделения полиэтиленовых деталей от основной части пластиковой тары плохо поддается автоматизации, требует много ручного труда. От одного цикла переработки к другому в полимере накапливаются посторонние примеси, ограничивающие возможность дальнейшего использования пластика. В этом случае из пластиков изготавливают изделия, для которых внешний вид имеет второстепенное значение, например упаковку для хранения и перемещения грузов разного типа, шпалы, пластиковые палеты», — подчеркивает заведующий лабораторией каталитических процессов синтеза элементоорганических соединений ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» профессор РАН, доктор химических наук Николай Юрьевич Адонин.
 
В противоположность термопластам существует другой тип пластиков, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией. Эти неплавкие и нерастворимые материалы получили название реактопластов, к ним относятся фенолформальдегидные (для изготовления фанеры, древесно-стружечных плит), полиэфирные, эпоксидные и карбамидные смолы. 
 
Некоторые пластики можно сжигать с получением энергии при отсутствии других возможностей утилизации. Для того чтобы минимизировать образование вредных продуктов, используют печи, способные разогреваться выше 1 000 °С, оборудованные специальными фильтрами, препятствующими выбросу вредных веществ в атмосферу. При низких температурах применяют пиролиз, приводящий, в зависимости от природы исходного полимера, к образованию ряда вредных веществ, таких, например, как диоксины, полициклические ароматические соединения. Помимо этого утилизацию полимерных отходов затрудняет необходимость их тщательной сортировки. Например, небольшая примесь поливинилхлорида в пластиковых отходах, содержащих в основном полиэтилен или полипропилен, делает невозможной утилизацию таких отходов сжиганием в обычных условиях. 

мешочки.jpg 
   Отказаться от бумажных и полиэтиленовых пакетов и ходить за покупками со своей холщовой сумкой — хорошая привычка. Для орехов и других сыпучих продуктов тоже продаются специальные мешочки. Все это можно и сшить самим из остатков тканей, которые есть дома​​​ 

Как быть с пластиком в водоемах? 
 
Помимо вопросов правильного сбора, переработки и утилизации пластика есть еще одна проблема. Непростая ситуация наблюдается в морях и океанах, где пластиковые отходы сбиваются вместе и образуют кучи плавучего и неплавучего мусора, которые наносят вред флоре и фауне. 
 
Самый действенный способ устранения загрязнения мирового океана — физическое извлечение пластика и последующая его переработка или утилизация. Но это не всегда реализуемо, ведь под действием ультрафиолета и других факторов пластик разлагается на микропластик, механическое очищение от которого в промышленных масштабах на данный момент не представляется возможным. Сегодня данных о бактериях и грибах, способных разлагать пластик, еще очень мало. Чтобы говорить об использовании данных микроорганизмов для деструкции пластика, сначала необходимо провести многочисленные исследования. 
 
Насколько серьезна проблема загрязнения окружающей среды пластиком? 
 
Время полного разложения пластика в природе по человеческим меркам огромное: быстрее всего разлагается полиэтилен, около 100 лет в почве, остальной пластик пищевого и непищевого назначения — несколько сотен лет. При этом срок эксплуатации большинства пластиковых изделий (более 90 %) очень короткий. Дальнейшая судьба, например, пластиковой упаковки различна. 

«Только около 15 % подвергается последующей переработке. Бо́льшая часть попадает на свалку, в Мировой океан или просто сжигается. Кроме того, выпуск пластиков сопровождается колоссальными выбросами в атмосферу углекислого газа (свыше 400 млн тонн в год). При производстве различных видов пластика может использоваться огромное количество химических веществ, причем часть из них являются опасными для человека. Когда полимеры распадаются, добавленные при производстве вещества (хлор, токсичные или канцерогенные антивоспламенители) попадают в окружающую среду, в том числе водоемы. Многие животные находятся под угрозой вымирания из-за поедания пластиков. Они умирают от удушья или от того, что пластиковый мусор не переваривается и заполняет желудок», — рассказывает старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» кандидат биологических наук Наталья Олеговна Жила
 
Более 40 стран уже установили законодательные ограничения и запреты на использование пластиковых пакетов на своих территориях (России в их числе нет). В сентябре 2018 года Европарламент принял финальную версию «Пластиковой стратегии», разработанную Еврокомиссией совместно с Европейским агентством по химическим веществам, предусматривающую запрет на пластиковые одноразовые трубочки, столовые приборы, ушные палочки и микропластик в косметике и моющих средствах, сокращение использования одноразовой посуды и повышение объемов переработки. 

Если я беру в супермаркете биоразлагаемые пакеты, они потом точно не распадутся на микропластик? 
 
Если пакет распадается на микрочастицы пластика — значит, он сделан не из биоразлагаемого материала. Именно такие оксоразлагаемые пакеты сейчас чаще всего продают в магазинах. Истинный биодеградируемый материал, например из пластика, синтезируемого естественным путем бактериями, распадается в окружающей среде на углекислый газ и воду. Такие пластики, в частности, производят красноярские ученые в Институте биофизики СО РАН и Сибирском федеральном университете. Промышленное производство подобных природных биоразрушаемых полимеров обходится достаточно дорого, поэтому из него в основном делают биосовместимые медицинские изделия. Но не исключено, что в случае крупнотоннажного производства цена упадет и из него можно будет производить и пакеты. 
 
Лаборатория, которой руководит Николай Юрьевич Адонин, занимается синтетическими высокомолекулярными соединениями, такими как полиэфиры. Один из них — полибутиленсукцинат — получают в результате реакции поликонденсации бутандиола с янтарной кислотой или ее эфиров с метиловым или этиловым спиртами. Он представляет наибольший интерес для изготовления пакетов (основного источника загрязнения) в силу небольшого объема и массы, а также из-за трудностей организации сбора и хранения пластиковых мешков. И полностью соответствует критериям биоразлагаемых полимеров, то есть может быть утилизирован посредством компостирования и биологического разложения (по требованию ГОСТ Р54530-2011 это должно происходить менее чем за шесть месяцев). Но есть обстоятельства, из-за которых полибутиленсукцинат не продвигается на рынке. 

​«Прежде всего, отсутствует информация, как упаковка из полибутиленсукцината влияет на качество контактирующих с данным полимером продуктов и сроки хранения. Для каждого продукта нужно проводить исследования. Самая важная причина, препятствующая распространению, связана с его стоимостью. В России в настоящий момент полностью отсутствует сырьевая база. Для ее создания требуются серьезные инвестиции, которые вряд ли окупятся в кратчайшие сроки», — подчеркивает Николай Адонин.​ 
 
Есть два основных метода получения пластиков: полимеризация и поликонденсация. Они различаются по механизму взаимодействия и другим факторам, но направлены на образование высокомолекулярных связей с большим числом низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля, нефти или природного газа, таких, к примеру, как бензол, этилен, фенол, ацетилен и другие мономеры. Биопластики, в свою очередь, получают из возобновляемых источников, например растительных жиров и масла, кукурузного крахмала, щепы, пищевых отходов. 
 
Другое дело — «биоразлагаемые изделия» из частиц обычного пластика, в который введены добавки (например, крахмал), ускоряющие распад пластика на фрагменты — частицы микропластика. 

«Эти микрочастицы остаются в окружающей среде и могут разноситься ветром и течениями. Если их съест, например, планктонный рачок, фильтрующий воду, они могут застрять в его теле. Рачка съест маленькая рыбка, ее, в свою очередь, — большая. Так микропластик может передаваться по трофической цепочке и накапливаться в ее верхних звеньях. Иногда его пути могут быть и вовсе оригинальны. Многие насекомые проводят часть жизни в виде личинок в воде. Там они фильтруют воду и могут накопить в теле какое-то количество частиц пластика. После вылета в себе они несут пластик, который попадает в поедающих их птиц», — говорит ведущий научный сотрудник ИБФ СО РАН кандидат биологических наук Егор Сергеевич Задереев
 
Всемирная организация здравоохранения в своем докладе заявила, что на основании той ограниченной информации, которая сегодня доступна ученым, нельзя сказать, что микропластик представляет опасность для здоровья. 
 
По словам Егора Задереева, опасность микропластика пока до конца не исследована. В теории большая его часть будет медленно оседать в составе поглотивших его и умерших естественным путем организмов на дно водоемов (океанов, морей, озер), там захораниваться и медленно разлагаться. Однако кусочки пластика, попавшие в организм, в зависимости от своего размера и успевших осесть на их поверхности примесей, могут вызвать если не летальные, то токсичные эффекты. 

​«Негативные эффекты на здоровье обычно фиксируются при довольно высоких концентрациях пластика, существенно превышающих природные. Пока концентрации микропластика в воде ничтожны. Часто речь идет о единичных частицах на десятки или даже сотни литров. Но зато он есть практически повсюду. Например, ученые исследовали обычную соль, полученную выпариванием морской воды, из нескольких стран и обнаружили во всех образцах частицы пластика. Есть пластик и в глубинах Мирового океана, и в озере Байкал. Зачастую опасность макропластика более очевидна. Проглотившая бутылку морская черепаха или огромное пятно пластикового мусора на поверхности воды производят сильное впечатление на обычного человека. Проблема микропластика не так заметна. Не стоит говорить о том, что мы все умрем от частичек пластика внутри, но разбираться в его судьбе и опасности тоже придется», — отмечает Егор Задереев. 

Источники

Короткая пластмассовая жизнь
Наука в Сибири (sbras.info), 18/01/2021
Короткая пластмассовая жизнь
Институт катализа им.Г.К.Борескова (catalysis.ru), 19/01/2021
Короткая пластмассовая жизнь
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 21/01/2021
Короткая пластмассовая жизнь
Алтайдын Чолмоны (altaicholmon.ru), 28/01/2021

Похожие новости

  • 11/12/2020

    Главный результат Большой Норильской экспедиции: исследования необходимо продолжать

    ​На московской площадке Российской академии наук состоялось обсуждение итогов полевого и лабораторного этапов Большой Норильской экспедиции (БНЭ), организованной Сибирским отделением РАН и компанией «Норникель».
    855
  • 17/07/2020

    СО РАН направляет в Арктику большую норильскую экспедицию

    ​​Группа ученых из Российской академии наук всесторонне изучит экологическую среду территории и представит предложения и рекомендации по наилучшим природосберегающим решениям для деятельности промышленных компаний в Арктическом регионе.
    1683
  • 31/12/2017

    Топ-10 исследований российских ученых 2017 года по версии РНФ

    Около 35 тысяч российских ученых проводили и проводят фундаментальные исследования при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Ежемесячно в российских и зарубежных СМИ выходят десятки новостей об их достижениях.
    5019
  • 13/10/2020

    И быстрых разумом Ньютонов…

    ​Первую в мире вакцину от коронавируса под названием «Спутник V» создали наши, российские ученые. И сколько бы там ни говорили скептики по поводу того, что наука, мол, у нас в загоне, что лучшие отечественные умы утекают за рубеж, – факт остается фактом.
    574
  • 01/09/2020

    Консорциум научных институтов приступает к реализации крупного научного гранта

    ​​Учёным предстоит разработать концепцию социально-экономического развития азиатской части России, направленную на устойчивый экономический рост и повышение благосостояния населения. В масштабной работе АО «СНИИГГиМС» доверено направление рационального использования природно-ресурсного потенциала территорий, включая эффективное и социально-ориентированное освоение недр, развитие инфраструктуры и обеспечение питьевой водой.
    468
  • 26/02/2020

    Ученые ищут микрочастицы Тунгусского метеорита в озерах

    Все предположения о природе Тунгусского метеорита или Тунгусского космического тела (ТКТ), взорвавшегося и упавшего в Восточной Сибири в 1908 г. до сих пор остаются только гипотезами. Ученые Института ядерной физики им.
    846
  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    1859
  • 10/01/2019

    Топ-20 разработок сибирских ученых в 2018 году

    На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-20 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2018 года, размещенных на нашем портале.
    3284
  • 04/04/2018

    Подведены итоги оценки результативности научных организаций

    454 организации разделили по трем категориям. Чем отличились сельскохозяйственные институты, чему Минздраву стоит поучиться у ФАНО и в каком регионе больше всего институтов из третьей категории, читайте в материале Indicator.
    6189
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    405