Много шума из полимеров

Как устроен пластик, приведёт ли он к экологической катастрофе и можно ли его запретить
Что мы называем пластиком?
Как делают пластик?
Почему бутылка и игрушка пластиковые, но разные на ощупь?
1. PET (PETE) — полиэтилентерефталат
2. HDPE — полиэтилентерефталат высокой плотности
3. PVC — поливинилхлорид
4. LDPE — полиэтилен низкой плотности
5. PP — полипропилен
6. PS — полистирол
7. OTHER
Почему пластик так вреден для окружающей среды?
Если пластик — это так плохо, почему его не запрещают?
Биоразлагаемые пакеты. Они действительно разлагаются?
Что может сделать каждый?
Екатерина Анисимова    

Сегодня вокруг пластика ведутся ожесточённые споры. В Европе давно сортируют мусор, всё чаще на бирках можно увидеть «сделано из переработанного сырья», всё в большем количестве магазинов мы можем выбрать бумажный пакет вместо обычного полиэтиленового. Как устроен пластик, каким он бывает и чем он вреден для окружающей среды? Разбираемся с материаловедом Катей Анисимовой.

Екатерина Анисимова
Материаловед, сотрудник кафедры наноматериалов Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева

Что мы называем пластиком?

Пластик — это материал, состоящий из синтетических или полусинтетических полимеров. Полимеры — это огромные молекулы, которые состоят из повторяющихся звеньев — мономеров. Полимеры получают в результате полимеризации — процесса объединения множества маленьких молекул в одну большую.

Все полимеры можно разделить на натуральные и синтетические.

Натуральные полимеры — те, что встречаются в природе. Белки и нуклеиновые кислоты в теле человека, целлюлоза в растениях и хитин в экзоскелете насекомых — примеры натуральных полимеров.

Синтетическими называют все полимеры, сделанные человеком. Их получают двумя способами: путём переработки натуральных полимеров в искусственные полимерные материалы и в результате синтеза из органических полимеров с относительно малой массой. Синтетические полимеры лёгкие, долговечные, им можно придать практически любую форму.

Итак, пластик — это бесконечные цепи полимерных молекул.

Как делают пластик?

Пластмассы можно получать из природных веществ, таких как целлюлоза и уголь. Однако в основном для этого используют сырую нефть. На первом этапе производства пластика, в ходе перегонки, нефть разделяется на фракции — группы более лёгких компонентов. Каждая фракция представляет собой смесь цепей, состоящих из углерода и водорода. Они различаются по размеру и структуре молекул. Для производства пластика нужны низкомолекулярные соединения.

Итак, взяли сырую нефть, разделили на фракции, выделили простые низкомолекулярные соединения. Что дальше?

Есть два основных способа превращения низкомолекулярных соединений в высокомолекулярные полимеры: полимеризация и поликонденсация. В обоих случаях маленькие молекулы объединяются в большие цепи, но в результате поликонденсации образуется ещё и побочный продукт, например вода.

Готовый полимер выглядит как множество маленьких гранул. Чтобы получить пластиковое изделие, такие гранулы смешивают с веществами-добавками, которые придают пластмассе те или иные дополнительные свойства. После этого смесь отправляют в машину для литья пластика, где она перемешивается и приобретает нужную форму.

Почему бутылка и игрушка пластиковые, но разные на ощупь?

Пластик бывает разным. Его свойства зависят от особенностей мономера — структурной единицы полимерной молекулы. Для того чтобы определить, какой именно полимер является основой того или иного пластикового изделия, достаточно посмотреть на маркировку.

Не весь пластик можно перерабатывать, а некоторые его типы даже не рекомендуют использовать повторно. Рассмотрим 7 видов маркировок, которые можно найти на привычных предметах.

1. PET (PETE) — полиэтилентерефталат

Полиэтилентерефталат — самый распространённый вид пластика. Из него делают бутылки для воды, пакеты, пластиковую упаковку. Полиэтилен предназначен для одноразового использования — повторное увеличивает риск роста бактерий: такой пластик трудно обеззараживать, а для надлежащей очистки требуются вредные химикаты. Зато его можно перерабатывать.

2. HDPE — полиэтилентерефталат высокой плотности

Полиэтилентерефталат с плотной «упаковкой» молекул используют для производства более жёсткого пластика. Из него делают молочные бутылки, игрушки, пластиковую мебель. HDPE считается самым перерабатываемым и сравнительно безопасным пластиком. Процесс его переработки технологически прост и экономически выгоден.

3. PVC — поливинилхлорид

Поливинилхлорид — мягкий гибкий пластик, из которого делают пищевую плёнку, игрушки для маленьких детей и домашних животных, упаковку для товаров. Он относительно непроницаем для солнечного света и используется для изготовления садовых шлангов и оконных рам. ПВХ часто называют «ядовитым пластиком». В изделиях из поливинилхлорида содержатся токсины, которые со временем выщелачиваются, то есть выделяются при внешнем воздействии, например при нагревании или попадании в воду. Изделия из поливинилхлорида практически не перерабатываются, их нельзя использовать повторно.

4. LDPE — полиэтилен низкой плотности

Считается наиболее безопасным пластиком. Идёт на изготовление пакетов, которые мы покупаем в магазинах, бутылок и упаковки для хлеба. Перерабатывается не повсеместно, как пластик с маркировкой «1», однако мест переработки становится всё больше (в Европе и Америке).

5. PP — полипропилен

Полипропиленовый пластик прочный и лёгкий, обладает теплостойкими свойствами, а ещё защищает от проникновения влаги. Например, плёнка под крышкой банки с кофе сделана из полипропилена. Из него также изготавливают коктейльные соломинки, упаковку для йогуртов и чипсов. Полипропилен признан годным для повторного использования, однако почти не перерабатывается.

6. PS — полистирол

Полистирол — недорогой, лёгкий в обработке пластик. Из него делаются одноразовые стаканчики, посуда, белые контейнеры для еды на вынос. При этом полистирол — довольно-таки опасное вещество: он может выщелачивать стирол (например, при нагревании в микроволновке), который оказывает канцерогенное воздействие на организм человека. Переработка этого пластика не особо распространена, и около 35% мусора в США составляет именно полистирол. Однако некоторые компании его принимают и используют повторно.

7. OTHER

В эту группу входят пластмассы, не получившие отдельное обозначение, такие как поликарбонат, полиамид и др. Из них делают детские бутылочки, игрушки, бутылки для воды, упаковку. При частом мытье или нагревании эти пластмассы могут выделять бисфенол А — вещество, которое ведёт к гормональным сбоям в организме человека.

Далеко не весь пластик, который производится, впоследствии перерабатывается. Это связано не только с техническими проблемами, но и с тем, что во многих странах нет культуры разделения мусора, а также заводов, которые могли бы переработать пластмассу.

На сегодня переработано только 9% пластика, 12% сожжено, 79% находится вокруг нас. Около 8 миллионов тонн ежегодно сбрасывается в океан.

Почему пластик так вреден для окружающей среды?

Производство пластика и его обработка наносят экологии комплексный вред. Самый заметный ущерб пластиковые отходы причиняют океану, точнее, его жителям. Морские животные путают пластик с едой и умирают либо от отравления, либо от голода; в пакетах запутываются черепахи и другие животные. К 2015 году уже 90% морских птиц употребили в пищу пластмассу. В 2018-м на берег Испании вынесло мёртвого кашалота. В его желудке обнаружили 32 килограмма пластиковых пакетов, канистру и сеть.

Эти цифры шокируют, но есть не менее опасная штука — микропластик, частицы пластмассы размером не более 5 мм, образовавшиеся в результате действия ультрафиолета на плавающие в океане отходы. Под влиянием солнечного света они распадаются на мелкие частицы, и сейчас их около 51 триллиона.

Учёные задаются вопросом: насколько токсичен микропластик? Для того чтобы изделие выглядело более привлекательно, на этапе производства в пластик добавляют разные вещества, которые не вредны до тех пор, пока не начнут выщелачиваться. Бисфенол А делает пластик более прозрачным, но при этом влияет на гормональную систему; диэтилгексилфталат делает пластик более гибким, но может вызвать рак. Пока не очень понятно, остаются ли эти вещества в частицах пластика. Проблема в том, что их поедает планктон, а им питается и мелкая рыба, и крабы, и устрицы — животные, которых ест человек. Микропластик был найден в морской соли, воде из-под крана, в пыли, в воздухе. У 8 из 10 младенцев и практически у всех взрослых в организме находят фталаты — распространённые пластиковые добавки.

Если пластик — это так плохо, почему его не запрещают?

Всё не так просто. Пластиковое загрязнение — одна из множества экологических проблем, с которыми мы столкнулись. Некоторые заменители пластика тоже наносят вред окружающей среде.

Не так давно правительство Дании опубликовало исследование, где говорится, что энергозатраты на производство пластикового пакета настолько меньше аналогичных расходов на тканевую сумку, что для того, чтобы товар окупился, потребитель должен использовать его 7100 раз, а изготовитель — наладить бесконечный производственный цикл. Остаётся искать разумный компромисс и выбирать наименьшее из зол.

Любое производство так или иначе наносит вред окружающей среде. Пластик справляется с задачами, решить которые по-другому пока не получается. Например, если не упаковывать продукты в пластиковые пакеты, они быстрее портятся. А протухшая еда выделяет в атмосферу вредные вещества, в том числе метан. Решение, которое кажется правильным в ситуации с упаковкой, — биоразлагаемые пакеты.

Биоразлагаемые пакеты. Они действительно разлагаются?

Биоразлагаемые пакеты делают из биопластика, который по свойствам очень похож на обычный. Но получают такую пластмассу из возобновляемых источников биомассы, таких как крахмал, растительные жиры и масла. Все биопластики более экологичны на этапе производства, а приставка «био-» означает, что они могут быть переработаны живыми организмами. Этот пластик действительно разлагается и гораздо менее вреден для окружающей среды на всех этапах — от производства до переработки.

Однако его свойства и особенности разложения изучены не до конца, поэтому нельзя сказать со стопроцентной уверенностью, что суммарно биопластик наносит меньший вред и может решить проблему пластмассового загрязнения.

Что может сделать каждый?

Любой из нас может разумнее относиться к предметам вокруг, помнить про 7 маркировок и не наливать много раз воду в бутылку с обозначением «PET». Стоит более взвешенно подходить к оценке «экологически нейтральных» предметов вроде холщовых сумок, помня, что их производство может наносить окружающей среде больше вреда, чем пластиковые пакеты. Однозначно полезно отказаться от всех неперерабатываемых видов пластика, а остальные сдавать на переработку.

Иллюстрации

iStock