Пластык. Рэчыва, якое дапамагло нам перамагчы ў Другой сусветнай вайне, палягчаючы вага самалётаў і беручы ўдзел у стварэнні нейлонавых парашутаў, за апошнія 70 гадоў пранікла ва ўсе сферы нашага жыцця. Пластыкавая ўпакоўка, пластыкавыя цацкі, пластыкавая аднаразовы посуд, пластыкавыя дэталі тэхнікі - спіс можна працягваць вельмі доўга, бо гэты арганічны палімерны матэрыял аказаўся надзіва зручны і танны.

Аднак ад карыснага матэрыялу да экалагічнай катастрофы - адзін крок: на планеце цяпер больш за 9 млрд тон пластыка, і толькі 10% з іх хоць неяк перапрацоўваецца або выкарыстоўваецца паўторна. А з улікам таго, што вялікая частка чалавецтва жыве на берагах акіянаў, немалая колькасць неперапрацаванай пластмасы трапляе ў ваду, дзе драбніцца на дробныя часцінкі - так званы микропластик. Прычым яго настолькі шмат, што пяць самых папулярных гавайскіх пляжаў на 15-20% складаюцца менавіта з маленькіх абкатаных вадой часціц пластыка. І, вядома, не трэба казаць, што з мноства відаў пластмас харчовых - лічаныя адзінкі, а астатнія, трапляючы ў марскіх насельнікаў, адкрыта труцяць іх і могуць у канчатковым рахунку атручваць і нас.

Так што велізарная колькасць пластыка, які раскладаецца ў прыродзе за стагоддзі і тысячагоддзі, сапраўды становіцца бізуном нашага часу. І, зразумела, навукоўцы і нават простыя людзі спрабуюць з гэтым змагацца, і сёння мы пагаворым як пра спосабы ачысткі акіянаў ад пластыка, так і пра яго биозаменители.

Ocean Cleanup - самы маштабны праект па ачыстцы сусветнага акіяна ад пластыкавага смецця

Вялікае Ціхаакіянскае смеццевае пляма - гэта не той аб'ект, які можна ўбачыць са спадарожніка. І гэта не куча пластыка, па якой можна прайсціся. Але ад гэтага яго шкоду для жывых арганізмаў не становіцца менш - ад мікрачасцін пластыка, канцэнтрацыя якіх у гэтым пляме даходзіць да 100 000 на квадратны кіламетр плошчы, масава гіне планктон, які з'яўляецца асноўнай ежай для мноства марскіх арганізмаў. А з улікам таго, што плошча гэтага плямы ўжо параўнальная з Індыяй і пастаянна расце - яно становіцца сапраўднай катастрофай.


Карта плавае пластыка па дадзеных НАСА.

Гэта добра зразумеў Бойан Слэт, малады галандскі вынаходца: плаваючы ў Грэцыі, ён знаходзіў больш пластыкавых пакетаў, чым медуз. У 2013 годзе, калі ем было 18 гадоў, ён арганізаваў праект Ocean Cleanup, пасля чаго атрымаў грант на 100 тысяч даляраў ад PayPal і за пару гадоў сабраў на краудфандинге неабходныя для запуску актыўнай фазы праекта 2 мільёны долараў.

Прынцып працы ўстаноўкі, прыдуманай Слэтом, досыць просты: яна ўяўляе сабой пантоны, злучаныя ў трубы даўжынёй у 600 метраў. Яна не мае рухавікоў, таму перамяшчаецца таксама, як і смецце - па марскіх плыняў, аднак з-за таго, што часткі труб і пантонаў вытыркаюць над паверхняй вады, ўстаноўка ўсё ж рухаецца ледзь-ледзь хутчэй дзякуючы ветру і хвалям. Пад трубамі знаходзіцца тры метры дастаткова шчыльнай тканіны, у якую і збіраецца пластык. Пры гэтым рыбы не будуць трапляць у гэтую сетку - яны выдатна адчуваюць небяспеку і будуць аплывае яе ніжэй. Што тычыцца планктону, то ён спакойна будзе праходзіць скрозь тканіну.

У выніку такая сістэма, змешчаная ў акіян, прыме форму паўкола і будзе сама плыць па плыні ўслед за смеццем, адначасна збіраючы яго. Да таго ж, каб ноччу ў гэтую «пастку» не патрапіў карабель, па яе перыметры будуць гарэць лямпы, якія працуюць ад сонечных батарэй. Зразумела, каб не шукаць гэтую ўстаноўку па ўсім акіяну, яна будзе мець спадарожнікавыя антэны і дэтэктары, якія вызначаюць колькасць сабранага смецця.



Першую такую ​​ўстаноўку, названую System 001, зрабілі і апрабавалі да 2018 года, выдаткаваўшы на яе 25 мільёнаў даляраў. Нажаль - яе праца на Вялікім смеццевым пляме ці ледзь апынулася здавальняючай: так, яна збірала смецце, але хутка яго губляла, так як рухалася недастаткова хутчэй плыняў. Да таго ж у снежні таго ж года з-за механічнага напружання ад ўстаноўкі адарваўся 18-метровы кавалак. У выніку яе вырашана было адбуксіраваць назад у гавань на Гаваях для праверкі і рамонту, а вынікам яе двухмесяцовай працы стаў збор каля 2 тон пластыка.

Але Слэт не адчайваецца - ўстаноўка цяпер актыўна дапрацоўваецца: так, каб павялічыць яе хуткасць, было вырашана прымацаваць да яе дадатковыя надзіманыя буйкі, а для павелічэння трываласці і памяншэння вагі было прыдумана больш простае злучэнне паміж бар'ерам і якая збірае смецце спадніцай. Новыя выпрабаванні ўстаноўкі, названай System 001 / B, павінны пачацца ўжо ў гэтым годзе.

«Пларус» - найбуйнейшы расійскі завод па перапрацоўцы пластыкавых бутэлек

Зразумела, вылаўлены ў акіяне або адсартаваны на звалках пластыкавы смецце часткова перапрацоўваецца. Адным са спосабаў перапрацоўкі з'яўляецца піроліз - нагрэў пластмасы без доступу паветра, у выніку чаго вылучаецца цеплавая энергія і ўтворыцца газ і мазут.



Аднак некаторыя прадпрыемствы, у тым ліку «Пларус» у Расеі, вырашылі пайсці іншым шляхам, выкарыстоўваючы тэхналогію bottle-to-bottle. Яна заключаецца ў тым, што перапрацаваны пластык з бутэлек зноў выкарыстоўваецца для іх вытворчасці, прычым па якасці ён ані не горш першапачатковага сыравіны.

Сыравіна завод «Пларус» закупляе на розных смеццевых палігонах па кошце ў 25 рублёў за кілаграм, а за адну гадзіну ён здольны перапрацаваць больш за тону бутэлек, прычым сам працэс перапрацоўкі досыць складзены і амаль цалкам аўтаматызаваны.

У пачатку бутэлькі трапляюць у спецыяльны барабан, дзе з іх зрываюцца этыкеткі і бруд - гэта трэба, каб кампутар змог вызначыць іх колер (якіх, дарэчы, у асноўным чатыры: натуральны празрысты, блакітны, карычневы і зялёны). У далейшым падзеленыя па колерах бутэлькі адпраўляюцца ў наступны цэх - на мыйку. Там, у гарачай вадзе, з іх канчаткова адмываюць бруд, пясок і этыкеткі, пасля чаго яны трапляюць на стужку канвеера і правяраюцца ўручную.



Пасля гэтага бутэлькі дробняць, адлучаючы досыць дарагія коркі, у выніку чаго ўтвараюцца пластыкавыя «шматкі» - флексіі. У далейшым іх зноў мыюць і плавяць, атрымліваючы доўгія тонкія ніткі - стренги, якія ўжо наразаюцца на гранулы. Яны ў сваю чаргу трапляюць у велізарную 50-метровую вежу, дзе пад уздзеяннем азоту і высокай тэмпературы пластык становіцца больш туманным, глейкім. Пасля вежы атрыманыя гранулы астуджаюць і пакуюць - так і ствараецца гатовае ўжо каляровае сыравіну для вытворчасці новых бутэлек.

Міцэлы - заменнік пластыка

Вядома, ачыстка акіянаў ад пластыка і яго перапрацоўка - гэта патрэбныя працэсы, якія як мінімум памяншаюць негатыўны эфект ад забруджвання навакольнага асяроддзя. Але ёсць і іншы шлях: знізіць вытворчасць пластмас, замяняючы іх дзе можна розныя біялагічнымі матэрыяламі, якія досыць хутка раскладаюцца і не прыносяць шкоды прыродзе.

Так, нью-ёркская кампанія Ecovative Design плануе ствараць розныя рэчы з міцэліем, ён жа вегетатыўнае цела грыбы. Сам матэрыял, які па сутнасці з'яўляецца біяраскладальнага пластыкам, яны назвалі Mushroom Materials. Ён складаецца з розных адходаў сельскагаспадарчых культур, такіх як шалупіна насення або сцеблы, і міцэліем, які з'яўляецца выдатным прыродным клеем.



Сам працэс вытворчасці такога біяпластыку не вельмі складзены: міцэліем дадаецца да адходаў або драўнянага валакна, і ствараюць для яго прыдатныя да размнажэння ўмовы. Праз некаторы час грыб звязвае дадзены яму матэрыял у адно цэлае, утвараючы «пліты». Пасля гэтага іх прэсуюць і атрымліваюць аналаг ДСП, але без прымянення шкоднага фармальдэгіду, да таго ж кошт такога бія-ДСП аказваецца да 30% ніжэй. Пры гэтым, выкарыстоўваючы іншыя першапачатковыя рэчывы і асаблівасць міцэліем ствараць доўгія ніткі, можна з яго дапамогай вырабляць трывалую і лёгкую тканіну. І, самае галоўнае - быўшы выкінуць, такое рэчыва не будзе забруджваць навакольнае асяроддзе.

ядомая посуд

З аднаразовай пластыкавай посудам мы сустракаемся ледзь не штодня: у ёй нам падаюць кава па раніцах, яе выкарыстоўваюць у кафэ і бяруць з сабой на прыроду. Таму не дзіўна, што навукоўцы з усяго свету вырашылі накіраваць свае даследаванні на стварэння биопосуды, якая хутка раствараецца і якую ... можна ёсць.

За прыкладамі далёка хадзіць не трэба: так, некалькі студэнтаў з Самары стварылі шклянкі з ... яблычнага пюрэ. Прычым працэс іх вытворчасці досыць просты - трэба заліць пюрэ ў патрэбную форму, дадаць арганічны загушчальнік і паставіць запякаць у печ на некалькі гадзін. У сухі асяроддзі такая посуд захоўваецца некалькі гадоў, і здольная вытрымаць кіпень да паўтары гадзіны. Пры гэтым яна цалкам бяспечная для чалавека, больш за тое - яе можна з'есці пасля заканчэння ўжывання.



Вядома, яна аказваецца досыць дарогай: на стварэнне аднаго шклянкі сыходзіць пара яблыкаў, што робіць яго сабекошт у раёне 50 рублёў. Аднак студэнты прыдумалі больш танную альтэрнатыву - для атрымання такіх шклянак падыдзе і яблычны жмых, пакінуты пасля прамысловай вытворчасці соку, што істотна знізіць сабекошт, але ўсё яшчэ, на жаль, пластыкавы посуд аказваецца куды танней.

А вось індыйскі стартап Edible Cutlery пайшоў па іншым шляху: яны вырашылі ствараць ядомыя сталовыя прыборы. Вырабляюцца яны прэсаваннем зёлкавай мукі з вадой (і дробкай солі), у выніку чаго атрымліваюцца дастаткова лёгкія, хоць і грувасткія, відэльцы і лыжкі. Прычым самі індыйцы прапануюць выкарыстоўваць сорга, які для вырошчвання патрабуе мінімум вады - у 60 разоў менш, чым мал. Да таго ж для вытворчасці адной пластмасавай лыжкі патрабуецца столькі ж энергіі, колькі для вытворчасці цэлай сотні «сорговых», што робіць гэты працэс выгадным.



Вядома, мінус тут такі ж, як і ў яблычнай посуду: захоўваюцца такія сталовыя прыборы толькі пару гадоў у сухім месцы. Але затое іх цалкам можна выкарыстоўваць як закуску да абеду, і яны абсалютна не шкодныя для навакольнага асяроддзя.

біялагічная ўпакоўка

Пластыкавыя пакеты даўно ўжо сталі неад'емным атрыбутам сучаснасці, і ў кожнай якая паважае сябе сям'і ёсць пакет з пакетамі, прычым часцяком нават не адзін. З улікам таго, што ў натуральным асяроддзі пакеты раскладаюцца некалькі стагоддзяў, а ў акіянах яны прыводзяць да гібелі рыб, яны становяцца праблемай.

Кампанія BioLogiQ прыдумала досыць цікавае рашэнне праблемы - дадаваць да выкарыстоўванага цяпер для вытворчасці пакетаў полиуретану бульбяны крухмал. Ён з'яўляецца пабочным прадуктам пры вытворчасці бульбы фры і чыпсаў, так што варта досыць танна, пры гэтым атрыманыя пакеты аказваюцца танчэй і трывалей звычайныя.


Тара з «креветкового» пластыка.

Досыць незвычайным можна назваць рашэнне егіпецкіх навукоўцаў, якія прыдумалі ствараць біяпластыку з ... крэветак. Так, гэтыя смачныя істоты маюць дастаткова трывалыя панцыры, якія мы ніяк не выкарыстоўваем, а бо ў ім ёсць карыснае рэчыва - хитозан. Калі яго закіпяціць ў кіслаце для выдалення карбанату кальцыя, а пасля гэтага апрацаваць шчолачным рэчывам і даць высахнуць, то ў выніку атрымаецца палімерная пластыкавая плёнка. Яна з'яўляецца биодеградируемой і мае антыбактэрыйныя ўласцівасці, ды і сама вытворчасць дастаткова эфектыўна: з 1 кілаграма хітынавых панцыраў можна стварыць да 15 пакетаў.

Яшчэ адно цікавае рашэнне прыдумалі ў тайскім супермаркеце Riming - яны пакуюць свежую зеляніну і садавіну ў бананавыя лісце, якія досыць буйныя і моцныя для гэтага. Так, гэта складана назваць геніяльным вынаходствам, і тут ужо сапраўды няма ніякага хімічнага прарыву, але ўсё яшчэ такі падыход дазваляе знізіць выкарыстанне пластмас.

Біяпластыку агульнага прызначэння

У сучасным свеце пластык выкарыстоўваецца далёка не толькі ў харчовай прамысловасці або пры вытворчасці пакетаў і мэблі, таму зараз актыўна шукаюць біялагічныя замены пластык агульнага прызначэння.

У гэтай галіне далёка прасунуліся навукоўцы з Мексікі, якія навучыліся рабіць біяпластыку з кактуса апунцыі (ўзгадваецца "табуретовка» Астапа Бэндэра). Гэты кактус расце не толькі ў Лацінскай Амерыцы, але і ў Міжземнамор'е, на поўначы Афрыкі і на Блізкім Усходзе.



Сам працэс вытворчасці, нажаль, істотна цяжэй, чым у выпадку з звычайнымі пластыка. Першапачаткова лісце апунцыі здрабняюць, атрымліваюць з іх сок і замарожваюць яго. Пасля гэтага да яго дадаюць некалькі біяраскладальнага інгрэдыентаў, а атрыманае рэчыва разліваюць тонкім пластом па паверхні і даюць высахнуць.

Якое атрымліваецца такім чынам рэчыва аказваецца добрай альтэрнатывай розным пластмас: з яго можна рабіць і мэбля, і розныя пластыкавыя інструменты, і прадметы асабістай гігіены, і, на худы канец, тыя ж пакеты або тару.


Вытворчасць канаплянай цэлюлозы.

Яшчэ адным незвычайным рэчывам, з якога можна ствараць биопластмассы, з'яўляецца каноплі, якая расце паўсюдна, за выключэннем, мабыць, Антарктыды (але не варта яе вырошчваць для гэтага ў Расіі - ці ледзь вам павераць). Кампазіт з валакна сцеблаў Cannabis sativa (пянька) з'яўляецца моцным біяраскладальнага палімераў, які можна выкарыстоўваць для вытворчасці вяровак, дэталяў машын і нават у будаўніцтве.

Сваё ўжыванне такая канапляная цэлюлоза знайшла ў іншы дастаткова новай вобласці - трохмернай друку: такія кампаніі, як Kanesis і Zeoform, выкарыстоўваюць яе як сыравіна для запраўкі 3D-друкарак, і па сваіх уласцівасцях яна ані не горш аналагаў з пластмас.

вынікі

У выніку можна сказаць, што ў большасці сваёй чалавецтва ўсвядоміла глыбіню пластыкавай праблемы, і метады яе вырашэння ўвесь час развіваюцца. Вядома, не ўсе з іх пакуль ўдалыя (Ocean Cleanup), і не ўсе выгадныя (біяпластыку з кактусаў), але тое, што мы рухаемся ў напрамку вырашэння гэтай праблемы, ужо не можа не радаваць.