Решения для устойчивого будущего полимеров

Полимерные материалы давно стали неотъемлемой частью современной цивилизации — они окружают нас повсюду: от упаковки и одежды до высокотехнологичных изделий. Но рост их производства вызывает все больше вопросов об экологической безопасности. Почему полный отказ от полимеров невозможен и как можно минимизировать вред от их использования, объясняет доктор физико-математических наук, академик РАН Алексей Хохлов. Полимеры и современная цивилизация Сто лет с начала производства полимеров и развития полимерной промышленности существенно изменили жизнь человека. Фактически большая часть предметов, которые нас сейчас окружают, сделаны из полимерных материалов. Это и пластики, и резины, и синтетические волокна, и пленки, и лаки, и клеи — все это полимерные материалы, наработанные полимерной промышленностью за сто лет. Поэтому возникает вопрос: насколько дальнейшее развитие полимерной промышленности безопасно для окружающей среды? Ведь у полимеров очень много одноразовых применений: упаковка для пищи, упаковка для различных товаров, одноразовая посуда и так далее. Один раз используется материал — и выбрасывается на свалку. Конечно, проблема загрязнения планеты полимерными веществами важна, и ее необходимо решать.  Невозможность отказа от полимеров Многие предлагают сократить производство полимеров. С моей точки зрения, делать этого не нужно, потому что современная цивилизация без полимеров существовать не может. Сокращая производство полимеров, можно нанести гораздо больший вред, чем развивая эту отрасль экономно и разумно. Например, говорят о запрете одноразовой упаковки для пищи. Представьте себе: в азиатских странах с очень высокой плотностью населения не будет пластиковой упаковки для товаров. Все будет отпускаться «на вес» в магазинах? Насколько при этом возрастут случаи кишечных инфекций? Даже сейчас в Индии от кишечных инфекций умирает достаточно много людей, в том числе детей. И спасает от этого именно мир полимеров. Даже тонкие слои создают надежный барьер против проникновения различных болезнетворных бактерий и микроорганизмов. Сейчас в большинстве супермаркетов, особенно в Европе, покупателям вместо пластиковых пакетов предлагают бумажные. Это для меня совершенно непонятная вещь. В мире производится 400 миллионов тонн пластика ежегодно и примерно столько же — бумаги и картона. И мы все знаем, что производство бумаги и картона на целлюлозно-бумажных комбинатах — это экологически грязное производство. Эти комбинаты ассоциируются, особенно на примере комбината у Байкала, с серьезным загрязнением окружающей среды. Поэтому замена пластиковых упаковок на бумажные — это, мягко говоря, неочевидное экологически полезное решение. Скорее вреда будет больше. Эффективные подходы к устойчивому развитию полимерной промышленности Во-первых, это развитие безотходных производств. Например, 3D-печать — по сути безотходная технология: то, что осталось после изготовления изделия, можно загрузить в следующий цикл. Во-вторых, это вторичное использование полимерных изделий и материалов. Например, бутылки из полиэтилентерефталата, если их собирать отдельно, можно использовать много раз — более десяти — без существенного ухудшения потребительских свойств. Также можно пытаться получать из полимеров ценные для химической промышленности соединения. Такие методы тоже существуют. Наконец, полимеры можно сжигать — это ценное энергетическое сырье. Либо их можно утилизировать цивилизованным образом на свалках.  Биополимеры и маркетинг Иногда говорят, что биополимеры или биодобавки к синтетическим полимерам позволяют ускорить процесс деградации, например, на свалке, и за счет этого они выполняют важную экологическую функцию. Но это не совсем так. Некоторые сорта древесины разлагаются десятилетиями и даже столетиями. Поэтому уповать на то, что биополимерные добавки в целом «спасут» полимерные технологии, наверное, не имеет смысла.  Многие компании используют эту тему в рекламных целях и продвигают свои товары как биоразлагаемый пластик, не влияющий на загрязнение окружающей среды. В большинстве случаев это маркетинг. На деле биоразлагаемых компонентов там почти нет. Если стоимость такого товара сопоставима с обычным полимером, это означает, как правило, что туда добавили небольшое количество биополимеров, типа крахмала. Это может вызвать лишь начальную, немного более быструю деструкцию — разрушение на мелкие частицы. Но как раз это и ускоряет образование микропластика, с которым вроде бы и борются. Да, есть полимеры, которые действительно быстрее разлагаются, например, полилактиды. Но изделия из них обладают худшими потребительскими свойствами и стоят дороже. О микропластике Должен сказать, что на теме микропластика «ловят хайп» не только производители, но и ученые. Они начинают изобретать приборы, якобы удаляющие микропластик. По моему мнению, делать что-то дорогостоящее, чтобы удалить микропластик — игра не стоит свеч. Если кого-то волнует эта проблема, то вот простой способ: китайские авторы недавно показали, что если кипятить воду, то более 80% микропластика уходит. Образуется накипь, которая оседает на частицах, а частицы оседают на дно чайника. В воде в любом случае много микрочастиц. Там, например, растворен карбонат кальция, он претерпевает различные фазовые превращения. И этих неорганических частиц в воде гораздо больше, но про них никто не говорит. Во-первых, они просто растворены в воде и только при кипячении образуют накипь. Но есть еще и частицы пыли, которые проходят через фильтры. Поэтому говорить только про «зловредный микропластик» — это преувеличение. Во многих случаях также говорят о специальных бактериях, которые потребляют пластик — в том числе полиэтилен, полипропилен. Такие бактерии действительно существуют, хотя и встречаются нечасто. Они, например, обитают в пчелиных ульях, где есть молекулы похожей природы.  Проблема сброса отходов в океан Но все эти методы борьбы с микропластиком часто неэффективны, потому что большая часть мусора, плавающего в океане, возникает не в результате грамотной переработки существующих полимеров. Это мусор, который вывозится грузовиками и сбрасывается в океан. И в основном этим грешат страны с развитой береговой линией. Понятно, что в Индии много полимерных отходов. Но довезти их до океана — это дорого: много уходит бензина. А, скажем, на Филиппинах, где береговая линия очень протяженная, и можно легко добраться до моря из любой точки, большинство так и поступает — выбрасывают отходы в океан.  Поэтому правильная постановка вопроса не в том, чтобы сокращать производство полимеров — это невозможно. Нужно бороться с явлением бесконтрольного сброса любых отходов — не только полимерных, но и пищевых, строительных, о которых почти никто не говорит, а их объемы значительно больше. Есть определенные предложения. Поскольку часть полимеров уже находится в этих мусорных пятнах в океане, можно использовать их для создания органо-неорганических композиционных материалов. Использовать, скажем, силикатные связующие, делать из этого «кирпичи», затем опускать их на дно, поднимать тем самым дно океана и создавать искусственные острова. В некоторых случаях это может быть оправдано. Например, при строительстве аэропорта в Осаке — он строился недалеко от берега, на месте, где раньше был залив. Там поднимали дно, правда, обычными строительными материалами, но принцип тот же. Международные инициативы и политика Проблема пластикового мусора признана на уровне ООН. Организация Объединенных Наций провела серию международных форумов, на которых страны пытались договориться, что делать с загрязнением пластиком. Но, как и в случае с климатом, договориться не удалось. У каждой страны — свои интересы. Те, кто не производит полимеры, требуют их сократить. А те, кто производит, говорят: почему мы должны сокращать? Лучше давайте научимся правильно обращаться с отходами, организуем утилизацию. Поэтому пока ситуация такова, что в зависимости от структуры экономики договориться странам не удается. Но, думаю, консенсус возможен. Все согласятся, что бесконтрольный сброс мусора в океан — это вред. Даже если мы просто уменьшим этот сброс — это уже будет шаг вперед. В этом направлении и нужно договариваться. Но это уже не вопрос науки — это вопрос межгосударственных отношений.