«Пластмассовый» мир победит? Как Россия и другие страны справляются с переработкой пластика

У пластика много привлекательных для производителей свойств: например, низкая себестоимость и долговечность – поэтому он теперь везде и всюду. Но есть и обратная сторона медали – утилизировать этот чудо-материал очень сложно. Все помнят фотографии бедных черепашек, погибающих от пластика? Масштабное засорение океана, нарушение работы экосистем – это лишь малая часть глобальных экологических проблем из-за использования пластика.

Пластик и его влияние

В окружающем мире пластмассы полностью не разлагаются: со временем они просто распадаются на мелкие кусочки — микро и нанопластик. Находят его буквально повсюду: в Марианской впадине, на вершине Эвереста, в антарктических льдах, человеческих легких, почках, печени, селезенке и даже в плаценте. Мы вдыхаем микро- и нанопластик с воздухом, потребляем с водой и пищей, даже кожей впитываем. Вещества эти полезными не назовешь: они вызывают онкологические и неврологические расстройства, ослабляют иммунную, репродуктивную, нервную и эндокринную системы.

Отравляет пластик и почву, из которой вредные вещества впоследствии попадают в подземные воды (или другие окружающие источники воды). Всё это негативно сказывается на сельском хозяйстве: растения хуже растут, накапливают меньше питательных веществ.

Вредит пластик и животным — он может попасть в их организм и отравить. Например, из-за пластика погибает огромное количество морских обитателей: рыбы, киты и черепахи умирают либо от отравления, либо от того, что запутываются в мусоре. Бывает и так, что животные случайно проглатывают пластик и их пищеварительный тракт «забивается». Это обрекает их на голодную смерть – питаться с пластиком в желудке они не могут.

Что же с этим делать?

Одна из основных проблем переработки пластика заключается в его сложной химической структуре: материал состоит из разных полимеров, их смесей и добавок. Из-за этого одна только сортировка пластика уже обходится в кругленькую сумму. Чтобы спасти природу от пластикового нашествия, страны пробуют разные подходы к решению проблемы: кто-то поднимает налоги, кто-то же решается перерабатывать или сжигать пластик.

Налоги

Европейские страны избрали экономический путь борьбы с пластиком: они вводят новые налоги на его потребление и повышают стандарты по содержанию вторичных материалов при производстве. Например, Австрия, Франция, Италия и Дания ввели налог на пластиковую упаковку. В итоге дорогой пластик стал проигрывать в цене альтернативным экологически безопасным упаковочным материалам.

В США и некоторых европейских странах применяется такая фишка: потребители могут вернуть старую упаковку и получить вместо неё фирменную вторичную. Благодаря этой депозитной системе окупается переработка стекла и банок. Нечто похожее есть и в скандинавских странах: там потребители получают наличные, когда возвращают пластиковые контейнеры.

Помимо этого, многие страны стремятся законодательно ограничить воздействие пластика на окружающую среду: строгой регламентации подлежит как производственный процесс, так и управление отходами.

Для того чтобы предотвратить рост свалок, Нидерланды и Австрия ввели очень высокие налоги на весь выброс мусора. А в Бельгии и Норвегии взимают большую пошлину за загрязнения воздуха при сжигании отходов.

Но одними налогами ситуацию не исправить, так как же поступить — переработать или сжечь?

Сжигание

Идея сжигания отнюдь не новая и распространена во многих странах. Например, в одной только Европе действует около 500 мусоросжигательных заводов, которые сжигают до 42% пластиковых отходов. Популярна эта идея и в Китае: там уже работают около 300 таких предприятий и еще несколько сотен на подходе.

Однако, другие страны не слишком-то доверяют такому радикальному решению. Например, во многих странах — Индии, Филиппинах, Индонезии, Вьетнаме, Малайзии, Таиланде, Южной Африке, Испании, Великобритании, Мексике, Аргентине, Чили, Бразилии и в том числе России — население протестовало против строительства новых мусоросжигательных заводов.

Причины недовольства людей легко можно понять: при сжигании мусора и пластика в воздух выбрасываются самые разные загрязнители. Окись углерода, закись азота, твердые частицы, диоксины, фураны и другие — они могут вызвать рак, респираторные заболевания, нервные расстройства и врожденные дефекты, поэтому жить рядом с таким заводом попросту опасно. А зола, которая образуется в процессе горения, может привести к загрязнению земли и воды.

Чтобы узнать, какие краткосрочные и долгосрочные последствия оказывает на окружающую среду сжигание отходов, проводились различные исследования. Пока результат неутешительный: эксперты утверждают, что инженеры не могут полностью устранить риск попадания вредных веществ в воздух.

В некоторых странах планируют применять современные технологии контроля загрязнения воздуха: например, тканевые фильтры, электростатические осадители и скрубберы. Однако, все эти новшества не спасают от попадания в воздух сверхмелких частиц, особенно вредных для здоровья

Стоит современное сжигание недешево — оно может обойтись в 3 раза дороже уже существующих аналогов. Зато, если верить исследованиям, негативное воздействие на экологию в таком случае сведено к минимуму.

Переработка

Прежде чем пластик можно будет повторно использовать, он должен пройти соответствующую обработку. После сбора и сортировки отходы переплавляют и изготавливают новую тару, игрушки или бытовые товары: совки, грабли, мебель для сада. Но и здесь есть свои сложности: переработка пластмасс и электроники может быть опасной для здоровья работников. Есть и естественные ограничения: бумага, например, может быть переработана только пять-семь раз — потом волокна целлюлозы станут слишком короткими для повторного использования, а из большинства прозрачных пластиковых бутылок новые не воссоздашь.

Первичная переработка

В ходе первичной переработки из пластиковых отходов изготавливают новые продукты: меняют форму или размер материала, но не его химический состав. Предполагает использование разных методов:

• Измельчение. Отходы измельчаются на мельницах или дробилках, чтобы получить более мелкие фракции. Измельченная пластмасса используется в качестве сырья для производства новых изделий.

• Плавление. Сначала измельченная пластмасса нагревается, плавится, а затем выдавливается через специальные формы, чтобы получить новые продукты - пленки, профили, трубы и многое другое.

• Прессование. Пластиковый материал разогревается, помещается в специальные формы, где под воздействием давления и тепла принимает новую форму, затем затвердевает — новое изделие готово.

• Инъекционное формование. Пластмасса нагревается, впрыскивается под высоким давлением в специальные формы, где затвердевает и принимает форму нового изделия. Такой метод нужен в производстве сложных деталей для автомобилей или для бытовой техники.

• Вакуумное формование. Отходы нагреваются, помещаются на форму, после этого с помощью вакуума массу вытягивают и придают ей новую форму.

Вторичная переработка

Однако, основным путем решения пластиковой проблемы является вторичная переработка — без рециклинга (возвращения отходов в производство) экологическую ситуацию не спасти.

В процессе пластиковые отходы подвергаются химическому разложению или превращению в более простые соединения. Затем эти соединения используются при производстве новых пластиков или других продуктов.

Есть разные методы вторичной переработки:

• Пиролиз. Отходы нагревают в отсутствии кислорода, так они разлагаются на более простые химические соединения — масла, газы или углерод. Их уже можно использовать при производстве новых пластиков, топлива и других продуктов.

• Гидролиз. Пластиковые отходы подвергаются разложению в присутствии воды и катализаторов, что приводит к образованию мономеров — молекул, которые и образуют пластик. Мономеры могут применяться для синтеза новых полимеров.

• Метанолиз. Пластмасса взаимодействуют с метанолом в присутствии катализаторов, что приводит к разложению материала на мономеры и метанол. Мономеры могут использоваться для производства новых пластиков, а метанол — рециклирован и применен повторно в процессе.

• Гидрогенизация. Отходы подвергаются взаимодействию с водородом в присутствии катализаторов, что приводит к изменению их химической структуры и свойств. Полученные продукты могут применяться при производстве новых пластиков или других химических продуктов.

• Химическое восстановление. Этот процесс восстанавливает материал до его первоначального состояния. что открывает возможность его повторного использования в производстве.

Микроорганизмы и насекомые

Впрочем, и сама природа помогает бороться с пластмассовой угрозой: некоторые микроорганизмы и насекомые приспособились питаться определенными видами пластмасс. Возможно, это направление — самое эффективное из всех. При таком методе утилизировать перерабатываемый пластик станет проще, а негативного воздействия на окружающую среду не будет.

Приведём пару примеров:

• В 2016 году исследователи из Киотского технологического института взяли образцы осадка и сточных вод, загрязненных полиэтилентерефталатом (в дальнейшем ПЭТ) и проверили их на наличие микроорганизмов, которые могли бы расти на пластике. Так был обнаружен новый штамм бактерий, который назвали Ideonella sakaiensis 201-F6. Эта бактерия способна разрушать ПЭТ в процессе питания. Дело в том, что Ideonella sakaiensis 201-F6 производит два уникальных фермента, которые и способствуют быстрому разложению этого пластика.

• Эти бактерии не одиноки: личинки большого мучного хрущака, если другой пищи нет, тоже не прочь перекусить пластиком. Пенопласт, который в других условиях мог бы разлагаться годами, внутри этих насекомых обращается в углекислый газ и биоразлагаемые органические соединения. Экскременты хрущака, которые остаются после поедания пластика, можно использовать в качестве удобрений, при этом сами насекомые остаются здоровыми. Так что они и пластик разложат, и грядку удобрят.

• Ещё один любитель пластика — жук зофобас морио. Якутские биотехнологи смогли создать портативные станции с этими жуками: представьте, живут у вас эти полезные насекомые дома и поедают пластик – красота.

Ежегодно ученые находят все новые и новые виды живых организмов, которые могут помочь человечеству в борьбе с пластиковым загрязнением: жуки, бактерии, даже грибы. Например, Pestalotiopsis microspora — единственный известный на сегодня грибной микроорганизм, который может выжить в среде с очень маленьким количеством кислорода и на полиуретанаминовой диете.

Россия и переработка

В 2019 году в РФ началась реформа обращения с отходами, но ситуация пока ещё неблагополучная: уровень переработки отходов не превышает 7%, а более 90% по-прежнему отправляют на полигоны и свалки. К сожалению, они часто не отвечают требованиям природоохранного законодательства и отравляют воздух, воду и почву.

Министерство торговли оценивает уровень переработки пластика в 7-12,5%. Другие эксперты приводят цифры в диапазоне 5-25%, что является очень низким показателем как с точки зрения охраны окружающей среды и здоровья людей, так и в сравнении с развитыми странами (более 60% в странах Западной Европы, США, Японии).

Но в последние годы наметились и позитивные тенденции:

• Увеличивается количество собранных отходов, которые можно переработать. Например, в 2019 году в Москве внедрили двухконтейнерную систему сбора отходов и установили 60 тыс.контейнеров. Это дало результат — количество сырья, которое после сортировки отправили на переработку в 2020 году, увеличилось более чем в 1,5 раза. И хотя раздельный сбор, который является основным источником сырья в развитых странах, пока что слабо влияет у нас на рынок, позитивные тенденции есть и постепенно набирают силу.

• В 2019 году Гринпис составил рейтинг доступности раздельного сбора отходов в крупных городах России. Исследование показало, что доступ к инфраструктуре раздельного сбора имеют как минимум 27 212 253 горожан (18,5% общего населения страны). Это хороший результат — по сравнению с 2018 годом показатель вырос в 2 раза.

Открываются в нашей стране и новые предприятия по переработке мусора. В Твери, например, запустили крупнейший в стране завод по рециклингу пластиковой упаковки TotalCycle. По словам индийского соучредителя предприятия Горава Суда, тверской завод встанет в один ряд с ключевыми рециклерами пластика в мире. Всего к 2030 году в России должны построить или обновить 868 мусорных заводов.

Свой вклад в борьбу с пластиковым загрязнением вносят и ученые. Так специалисты Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета обнаружили, что личинки Zophobas morio могут полностью разлагать пенопласт. Пока они проверяли, насколько эффективно жуки с этой задачей справляются, параллельно выяснили — насекомые способны не просто поглощать пластик, но и переработать его.

В Красноярском научном центре Сибирского отделения РАН разработали биоразлагаемый пластик: к широко распространенному полистиролу просто добавили органическое соединение — альфа-ангеликалактон. Эта добавка — растительный компонент, который получают из возобновляемого сырья (фруктозы, целлюлозы и прочих углеводов). В отличие от предшественника, который крайне вреден для окружающей среды, новый материал полностью разрушается в лесной почве всего лишь за полгода с небольшим (он расщепляется бактериями и грибами). И это при том, что его промышленные свойства не уступают привычному пластику.

Заключение

Экологические проблемы сейчас действительно огромные, но многие государства стараются решить их разными способами.

В настоящее время доля России в общемировом производстве пластика не очень велика и составляет около 3%. Российское общество уже готово к переменам в обращении с отходами: люди обеспокоены состоянием окружающей среды, и большая часть россиян уверена: раздельный сбор и переработка отходов смогут значительно улучшить ситуацию.