Пластмасса – основа многих изделий. Выпускают несколько тысяч предметов из пластика, разлагается этот материал очень долго. Утилизация полимерных бутылок, пакетов, посуды, других предметов – одна из актуальных проблем современности. Производство продукции из пластмасс и пластиковой тары неукоснительно растет.
Природа не способна полностью переработать мусорные свалки самостоятельно, пластиковому стаканчику в природе предстоит разлагаться не менее 300 лет. Планета «утопает» в горах пластиковых отходов. Они накапливаются в земле и воде. В районе Индонезийской акватории Тихого океана сформировался плавучий остров из мусора. Пластик, не разлагающийся в морской воде, плавает на поверхности десятилетиями.
Чтобы стимулировать научные изыскания по переработке пластмасс, международная экологическая организация «Гринпис» назначила премию 1 млн. долларов. Деньги предназначаются тому, кто найдет оптимальный и незатратный способ утилизации пластиковой тары, посуды, упаковки.
Сроки разложения разных видов пластика
Когда человек слышит фразу: «Пластик разлагается в земле долго», он не в состоянии оценить размер проблемы. Это не год, не два, а тысячелетия. Ученые провели ряд исследований, позволяющих установить, через сколько же лет разлагается пластик:
- полимерной бутылке, чтобы разлагаться, потребуется от 450 лет до 10 веков;
- прозрачный полиэтиленовый пакет будет перегнивать от 10 до 100 лет в зависимости от толщины и плотности;
- HDPE-полимеры (полиэтилен высокой плотности) – от 5 до 10 веков;
- посудный пластик разлагается от 100 до 500 лет;
- одежда из полиэстра – до 2-х веков;
- пластиковая леска – до 600 лет;
- подгузники и прокладки – от 2,5 до 5 столетий;
- сигаретный фильтр из полимерных волокон – от 10 до 15 лет.
Распространенные полимеры в чистом виде не подвержены естественному биоразложению, их не разрушают бактерии и другие микроорганизмы. Пластмассы разрушают механическим путем без изменения химического состава. Такая утилизация не решает экологических проблем, в природе полимерный песок остается мертвым мусором.
Добавки, ускоряющих разложение пластика
Сложность в том, что современные полимеры – это неразлагающийся в воде пластик, выделяющий при сжигании вредные вещества, загрязняющие атмосферу. Продукты переработки нефти и газа (природных углеводородов), при добавлении «присадок» способны разрушаться в определенных условиях. Люди научились производить пластмассы, способные разлагаться под воздействием ультрафиолета или воздуха.
На основе добавок производят пластмассы с особыми свойствами:
- Биопластик.
Считается самым безобидным. Использование растительных отходов как наполнителей вызвало бум производства биополимеров из стеблей кукурузы, лузги подсолнечника, волокон бамбука, целлюлозы. - Оксопластик.
В естественных условиях не наносит вреда биосфере. Разложившаяся благодаря добавкам масса не выделяет вредных компонентов, экосистема способна восстановиться после такого мусора. Пакеты, тара распадаются на мелкие кусочки. - Фотодобавки.
Ускоряют распад молекулярных цепей, работают при сочетании двух природных факторов: солнечном свете, нагреве до температуры выше +25°С, повышенной влажности. Срок распада полиэтиленовой пленки сокращается до 5 лет. - Добавки, провоцирующие разложение пластмасс за счет восстановления углерода и высвобождения газообразного водород.
Превращают пластмассу в питательную среду для бактерий и грибков.
Изобретение присадок – первый шаг на пути к экологически чистой планете. Полимеров выпускается гораздо больше, чем разрушающих присадок. Частично проблема решается вторичной переработкой. Доля вторичного пластика с каждым годом растет. Но рециклинг возможен до 5 раз, затем полимеры приходится утилизировать.
Сколько разлагаются разные виды пластика без добавок?
Пластиковая индустрия использует для производства многие виды полимеров, они различаются по структуре и химическому составу. В числе естественно разлагающихся пластмасс находится полиэтилен, из которого делают мешки, пакеты для упаковки продуктов и промышленных товаров. Пленка за 100-400 лет разлагается на молекулы водорода и углерода.
Продукция из полипропилена и других видов пищевых и непищевых пластмасс устойчива к воздействию природных факторов. Ученые не удивляются, когда находят целые предметы, выпущенные на заре развития химической отрасли. Им страшны только механические повреждения.
Сроки разложения пластмасс зависят:
- от химического состава пластика;
- структуры (пористая или монолитная);
- формы;
- способности к механическим разрушениям;
- стойкости к воздействиям природных факторов.
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ или PET) и полиметилметакрилат (ПММА или PMMA) становится хрупким при минусовых температурах, растрескивается на мелкие кусочки. Площадь разрушаемой поверхности увеличивается, сроки разрушения сокращаются до 30 лет.
Вода – консервант, препятствующий разложению полимеров под воздействием света и воздуха. Водная среда защищает полимерный мусор от механического разрушения.
Бактерии и личинки, способные поглощать пластик
Ученые разрабатывают новые методы, помогающие пластику разлагаться. Изобретен фермент, способный уничтожать пластиковые бутылки из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Продолжается изучение влияние фермента на способность материалов разлагаться. По химическому составу органический компонент близок к секрету насекомых, поедающих воск на плодах и в ульях.
В 2016 году японские исследователи открыли разновидность бактерий, разлагающих полимеры в течение нескольких дней. Микроорганизмы стали выращивать в промышленных масштабах для мусороперерабатывающих заводов.
Конкуренцию бактериям, разрушающим пластик, составляют личинки восковой моли. Открытие личинок принадлежит пчеловодам. Они первыми заметили, что гусеницы поедают полиэтиленовые пакеты, в которых другие насекомые задыхаются. В ходе эксперимента выяснилось, что 100 личинок съедают почти 100 мг полиэтилена за 12 часов.
Ученые надеются, что с помощью бактерий, ферментов и личинок процесс безопасной утилизации накопившегося пластика ускорится.
