24.03.2021 / 19:46

Человек — животное мусорное: как вредный пластик превратить в ценное сырье

Мусор

https://pixabay.com/ru/users/quincecreative-1031690/

Мусор

https://pixabay.com/ru/users/quincecreative-1031690/

С момента своего зарождения цивилизация постоянно производит мусор.

Земля без пластика

С момента своего зарождения цивилизация постоянно производит мусор, а проблемой его утилизации занялась относительно недавно. При этом трудно разрешить противоречие между желанием людей жить в чистом мире и повышением уровня их комфорта. Выход только один: через технологии, которые сделают уничтожение мусора необременительным.

Пожиратели мусора

Переработка мусора

https://pixabay.com/ru/users/thedigitalartist-202249/

Переработка мусора

https://pixabay.com/ru/users/thedigitalartist-202249/

В прошлом веке наибольшее развитие получили три направления в борьбе с мусором. Первое — его переработка с целью извлечения полезных материалов для вторичного использования: стекла, бумаги, железа, цветных металлов, тканей и других. Второе — рециклинг, то есть изготовление стандартизованной многоразовой тары: бутылок, банок, коробок и тому подобного.

Третье — обезвреживание мусора путем уничтожения или размещения на организованных свалках. Однако массовое внедрение в быт пластмасс, начавшееся после Второй мировой войны, способствовало появлению новых разновидностей мусора, против которых традиционные методы оказались бессильны.

Если поначалу одноразовой пластиковой посудой или тарой пользовались только в развитых странах, то сегодня они получили распространение во всем мире. И процесс невозможно остановить, потому что пластиковые упаковки дешевы, удобны и позволяют дольше хранить продукты питания. Конечно, значительная доля одноразовой тары отправляется на свалки, но все чаще пластик попадает в почву и воду, нарушая экологический баланс.

К настоящему времени человечество произвело около 9 миллиардов тонн пластиковых материалов, и, как предсказывают специалисты, в ближайшие 20 лет производство удвоится. Разные страны по-разному решают проблему: например, на Тайване, где введены строгие правила по использованию одноразовой тары, перерабатывается больше половины пластиковых отходов.

Но если брать мир в целом, то утилизируется только седьмая часть упаковок — гораздо меньше, чем в случае макулатуры и железного лома. Понятно, что ни законодательное регулирование, ни раздельный сбор мусора проблему не решат: пластиковые материалы уже попали в окружающую среду и наносят явный вред. Поэтому ученые ищут нетрадиционные способы уничтожения отходов.

К примеру, исследователи из Кембриджского университета обнаружили, что гусеницы одного из видов моли, которые питаются воском из пчелиных ульев, могут также поглощать пластик. Разводить моль для борьбы с отходами, конечно же, нет смысла, и группа под руководством профессора Паоло Бомбелли продолжает работу, стремясь разобраться, какой биохимический процесс помогает гусеницам перерабатывать пластик.

Похожие исследования ведутся и в других научных организациях. Скажем, американо-китайская группа химиков установила, что личинки большого мучного жука-хрущака спокойно пожирают пенопласт. Параллельно пакистанские ученые, обследуя свалки, открыли, что грибок, близкий родственник знаменитой черной плесени, разрушает полиуретан, из которого изготавливается множество товаров: от спортивной обуви до автомобильных шин.

Разложение мусора

Переработка мусора

https://pixabay.com/ru/users/unimajinasi-18221527/

Переработка мусора

https://pixabay.com/ru/users/unimajinasi-18221527/

Наиболее перспективным направлением в создании эффективного «пожирателя» пластикового мусора выглядит генная модификация микроорганизмов, которые способны перерабатывать его путем разрушения химических связей.

В частности, сотрудники Института технологий в Киото, собирая образцы сточных вод, на одной из станций по утилизации бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ), нашли там бактерию штамма 201-Е6.

Выяснилось, что эти микроорганизмы выделяют особые ферменты, получившие обозначения «ПЭТаза» и «МЭТаза», а те «запускают» серию химических реакций, разлагающих пластик на менее токсичные составляющие: терефталевую кислоту и спирт этиленгликоль.

Ученым не удалось найти аналогов ПЭТазы у бактерий, родственных штамму 201-Е6. Возможно, фермент возник в ходе эволюции свалочных микроорганизмов: они не только приспособились к жизни в мусоре, но и получили новый источник питания. При этом, однако, фермент работает очень медленно: на разложение образца тонкой пластиковой пленки ушло шесть недель.

Ускорить процесс попытались исследователи из Портсмутского университета: они произвели искусственную ПЭТазу с «улучшениями», которая оказалась на 20% эффективнее оригинала.

Впрочем, появления штамма бактерий, которые смогут быстро уничтожать пластик, придется подождать: по мнениюХермана Хиппера, ведущего специалиста из Центра по исследованию проблем окружающей среды имени Гельмгольца, на разработку уйдет как минимум10 лет.

Куда более рациональным выглядит не ожидание появления «пожирателей» мусора, а постепенный переход на материалы, которые будут самостоятельно распадаться, оказавшись в природной среде.

Первые биоразлагаемые пластики появились еще 30 лет назад, но все они, включая новейшие, далеки от совершенства: дорого стоят, требуют особых условий утилизации, а при распаде выделяют метан.

Поэтому производители обратили внимание на полиэтиленфураноат (ПЭФ) — новый полимер, который, как ожидается, появится на рынке в 2023 году. Его изготавливают только из биологического сырья, ион распадается намного быстрее аналогов.

В настоящее время биоразлагаемые материалы изготавливают на основе кукурузы, сахарного тростника и картофеля.

Однако ученые ведут активные исследования по поиску альтернатив: например, для тех же целей можно использовать водоросли, скорлупу орехов кешью, корни маниоки, молочную сыворотку и даже известняковые каменные породы.

Какой из вариантов окажется наиболее подходящим с экономической точки зрения, покажет их внедрение в массовое производство.

Возрождение мусора

Мусорные баки

https://pixabay.com/ru/users/absolutvision-6158753/

Мусорные баки

https://pixabay.com/ru/users/absolutvision-6158753/

Конечно, самым оптимальным было бы использовать пластиковые материалы многократно — как металлы или стекло. Но, к сожалению, не любые из них можно переработать в новые предметы быта. Специалистам приходится идти на разнообразные ухищрения, чтобы с пользой утилизировать этот вид мусора.

Например, бутылки из ПЭТ измельчают в мелкие хлопья, которые становятся сырьем для изготовления утеплителей, тканей или новых бутылок. Кроме того, недавно появилась технология добавления пластиковых гранул в асфальт — при этом дорожное покрытие становится прочнее и долговечнее.

Существует также вариант использования пластиков в качестве компонентов жидкого топлива для котельных, но его внедрение затруднено из-за необходимости обеспечить высокое давление при сжигании.

Если говорить о России, то в нашей стране налажено производство строительных изделий из вторичного пластика: ящиков, ведер, скамеек, креплений и т. п.

Однако из-за плохой организации раздельного сбора мусора на свалку уходит 94% использованных упаковок, и предприятия, занимающиеся утилизацией, вынуждены приобретать сырье для своей работы за рубежом!

В связи с этим российским новаторам предстоит, прежде всего, решить в ближайшем будущем логистическую проблему с доставкой мусора для дальнейшей переработки.

Стоит также обратить внимание на проект разрабатываемый одной из американских компанией. Ее инженеры представили на рынок настольный экструдер филамента — небольшой комбайн по переработке пластиковых кусков или гранул в нить для ЗD-принтеров, которая обычно стоит довольно дорого.

Соответственно, позднее полученную нить можно использовать для производства различных изделий, а брак направлять обратно в комбайн.

Если экструдеры хорошо покажут себя в деле, то их в комплекте с измельчителями можно будет устанавливать в офисах и магазинах, в подъездах многоквартирных домов и других местах общественного пользования: появится целая сеть по переработке пластика, который наконец-то из вредного мусора превратится в ценное сырье.