12 BECTИ Четверг 24 января 2019
наука и технологии Ирина САВИНА
Изобретение пластиковых пакетов значительно облегчило жизнь покупателям. Но лишь спустя десятки лет после изобретения синтетических полимеров люди поняли, что удобные пакеты с ручками фактически уничтожают нашу планету. Загрязняя океан, пакеты становятся причиной смерти морских животных, которые принимают куски полиэтилена за еду. Согласно данным Greenpeace, если не остановить бесконтрольное производство и применение пластика и полиэтилена, то к 2050 году 99% морских птиц и 700 видов животных станут жертвами наших привычек и комфорта. Цифры ошеломляющие и предсказания мрачные: каждую минуту мы выбрасываем сотни тонн мусора, который не разлагается
больше ста лет. Все это происходит потому, что нам удобно складывать покупки в полиэтиленовые пакеты, пить кофе из одноразовых стаканчиков, покупать воду в пластиковых бутылках и есть из одноразовой посуды. Даже самые старые из изобретенных синтетических полимеров, которым сейчас больше 60 лет, еще не разложились в естественных условиях. По самым пессимистичным прогнозам, полный период разложения полиэтиленовых пакетов составляет 400 лет. Подобные факты заставляют людей задуматься о полном отказе от полимера этилена и изделий из пластика. А ученые и изобретатели принялись создавать экологически безопасную им замену, чтобы уберечь не только животный мир и природу, но и человека от вредного влияния пластика на его повседневную жизнь.
спасти планету
океан хотят очистить за 20 лет с помощью плавающих труб Два миллиона тонн пластика ежегодно накапливаются в Мировом океане. В Тихом океане образовалось гигантское мусорное пятно, площадь которого уже составляет 1,5 млн кв. км — это 0,81% от всех тихоокеанских водных просторов. Пятно продолжает неумолимо расти. Основными «донорами» мусорного острова сегодня являются 10 крупных рек, которые выносят в океан до 4 млн тонн пластикового мусора в год. Это Янцзы, Хуанхэ, Хайхэ и Чжуцзян в Китае, Амур — пограничная река России и Китая, вьетнамский Меконг, индийские Инд и Ганг, африканские реки Нил и Нигер. Вопросы об источниках и объемах пластика, выносимого реками в океан, годами беспокоят защитников природы. Остановить этот чудовищный поток крайне сложно — его поставщиками являются разные страны, в которых есть свои, неподконтрольные мировым, экологические нормы. Конечно, если бы правительства этих стран серьезно взялись за проблему, снижение объемов выносимого в Мировой океан пластика можно было бы уменьшить на 45%. Но пока такого решения нет. Тем временем выход из ситуации попытался найти 20-летний голландец Бойан Слат. Три года назад он предложил идею, которой заинтересовались крупные экологические организации и инвесторы. Его технологическая разработка, названная Ocean Cleanup Array, представляет собой плавающую систему труб в форме латинской буквы U. Эти трубы должны дрейфовать вместе с течением и собирать внутри себя отходы, которые за-
тем можно вылавливать и отправлять на переработку. Если систему Ocean Cleanup Array расположить так, чтобы она захватывала весь радиус мусорного пятна, то заграждения начнут действовать будто гигантская воронка, постепенно отфильтровывая весь пластик. Идея молодого голландца привлекла инвесторов, и за год Бойану удалось собрать $30 млн. В сентябре 2018 года первый прототип системы Ocean Cleanup Array — System 001 — был запущен в океане между Гавайями и побережьем Калифорнии. Действительно система улавливания мусора, как и было запланировано, плыла по течению, но в какой-то момент не смогла удерживать пластиковый мусор внутри себя. Эксперты предположили, что System 001 не может удержать пластик из-за разности в скорости. Пластик движется быстрее, чем U-образная конструкция, прорываясь за ее ограждения. Сейчас ширина одной System 001 составляет 60 метров, но инженеры решили увеличить ее длину до 70 метров, чтобы эффективно преодолеть возникшую проблему с разницей в скоростях. Разработчики заявляют, что это был лишь первый тестовый образец, и они были готовы к подобному исходу. На данный момент занимаются анализом ситуации и разработкой улучшенной версии — System 002, которая пройдет испытания уже в 2020 году. Всего планируется к запуску 60 таких систем Ocean Cleanup, которые позволят на 90% избавиться от Большого океанского мусорного пятна к 2040 году.
Чтобы не погубить жизнь на Земле, в Шотландии придумали, как из пластика делать асфальт, в Голландии — как вылавливать отходы в океане, а в Украине изобрели съедобные пакеты и бумагу из опавших листьев
страны, где запретили Полиэтилен За последние 25 лет во многих странах стали вводить запреты на использование полиэтиленовых пакетов. Причем довольно строгие: в некоторых государствах нельзя производить, упаковывать товары и даже ввозить из заграницы пластиковые пакеты. Одним из первых еще в 1992 году запретил пакеты Гонконг, и на сегодняшний день уже 40 стран последовало его примеру. Не стоит думать, что в их числе только такие высокоразвитые, как Дания, Италия, Сингапур, некоторые префектуры Японии и штаты США. В числе стран, запретивших полиэтиленовые пакеты, например, и Эфиопия, Марокко, Руанда, где уже не встретишь полиэтилен даже на рынках — все упаковывают в матерчатые сумки с ручками или бумажные пакеты. С 1 октября 2018 года производство, импорт и реализация полиэтиленовых пакетов толщиной менее 15 микрон запрещены в Грузии. В прошлом году Кения ввела запрет и штрафы за продажу и использование полиэтиленовых пакетов. Нарушение закона карается штрафом до $19 тыс. и тюрьмой сроком до четырех лет — уже есть и заключенные. Поэтому, отправляясь в Кению, помните, что полиэтиленовые пакеты здесь под запретом. В октябре 2018 года Европарламент
одобрил полный запрет на использование в ЕС товаров из одноразового пластика — трубочек, тарелок, пакетов и других предметов быта. В США от пакетов в частном порядке отказались уже более 200 округов и муниципалитетов. В Австралии запрет ввели в июле этого года. Индия — страна, которая серьезно загрязняет мировой океан пластиковыми отходами. И при этом в 2016 году один из индийских штатов — Карнатака — смог полностью запретить использование пластика. Спустя четыре месяца после запрета в столице штата изъяли 39 тыс. килограммов изделий из этого материала. Сейчас все розничные или оптовые магазины Карнатаки не имеют права продавать и применять пакеты, тарелки, стаканы, ложки, пищевую пленку и другие предметы из пластика, а также запретили использование микропластика, который добавляют в косметические средства. К табу на полиэтилен пришла даже одна из самых беднейших стран планеты — Бангладеш, где в 2003 году был введен полный запрет на использование полиэтиленовых пакетов. К такому решению власти пришли после многочисленных случаев закупорки канализации и перекрытия русел рек, ставших причиной наводнений и гибели тысяч людей.
24 января 2019 Четверг BECTИ 13
в сумах придумали Съедобные пакеты А что если пакеты выпускать из таких материалов, которые бы не просто разлагались, а приносили существенную пользу? Например, их можно было бы съесть! Такая идея пришла в голову украинским студентам из Сумского национального аграрного университета. Они создали стартаппроект — FoodBIOPack, в рамках которого разработали технологию производства съедобных пакетов. В поисках замены обычных пакетов экологически чистыми, исследователи обратили внимание, что капля раствора полисахарида при высыхании дает пленку. Затем ее проверили на прочность, и оказалось, что она достаточно эластична и похожа на полиэтилен. Первые образцы биопакетов быстро высыхали и ломались. Но благодаря совершенство-
ванию технологии сумчане достигли желаемого результата — полученный материал стал прочным, при этом разлагается всего за один месяц, превращаясь в органическое удобрение. К тому же такие биопакеты можно размочить в воде, порезать и сварить из них лапшу, поскольку они состоят из натуральных компонентов и красителей. Кроме пакетов стартап FoodBIOPack разработал одноразовую посуду, которая также может стать заменой пластику. Свою разработку стартаперы отправили на проходивший в Дании международный конкурс University Startup World Cup и заняли первое место в номинации Sustainability Award, получив $25 тыс. для развития проекта. Аналогичную идею придумали специалисты в Индии,
создав свою формулу биопластика, который оказался не менее удобным и практичным, но при этом совершенно не причиняющим вреда экологии планеты. В его составе исключительно натуральные растительные компоненты, поэтому, отслужив свое, такой пакет достаточно быстро начнет разлагаться на органические составляющие. Автором инновационных пакетов стал 25-летний Ашватх Хедж — основатель компании EnviGreen, которая специализируется на производстве экологически безопасных органических упаковочных материалов, в том числе — пакетов. Состав индийского экопакета включает в себя 12 компонентов, большинство из которых — с большим содержанием крахмала: маниок (съедобное растение семейства молочайные), картофель, кукуруза, бананы, цветочное и подсолнечное масло. Такие пакеты при желании также могут стать питательной добавкой в рационе человека — никакого вреда это не принесет, а съеденный пакет переварится в желудке, как любая другая еда. В отличие от украинского изобретения, индийские пакеты разлагаются в течение шести месяцев. Но утилизировать их можно и еще быстрее: достаточно проварить пакет в кипятке — и он растает за 15 секунд, не выделяя при этом никаких вредных веществ. В воде комнатной температуры такой пакет полностью растворится примерно за одни сутки.
а на закарпатье — бумагу из опавших листьев Бумажные пакеты в супермаркетах — во многих странах довольно распространенное явление. Но, несмотря на то, что они не засоряют природу, их производство тоже не совсем экологично. В большинстве случаев бумажные пакеты — это продукт утилизации вторсырья. Но переработкой отходов бумаги занимаются вовсе не экологически чистые производства. Изготовление тары из бумаги также требует воды и электроэнергии, а это значит, что электростанции жгут уголь, а в реки попадает загрязненная после производства вода. При этом люди редко используют бумажные пакеты повторно, потому что они не очень прочные, и их приходится производить снова и снова. Greenpeace утверждает, что при изготовлении бумажных пакетов в атмосферу попадает почти в полтора раза больше вредных веществ, а в водоемы — в 50 раз, чем при производстве полиэтилена. Поэтому ученые ищут возможность делать бумагу из альтернативных материалов и с совершенно новым подходом к ее производству. Украинский выпускник школы Валентин Фречка из Закарпатья разработал технологию изготовления бумаги из опавших листьев, за что получил несколько наград, в том числе и золотую медаль
Genius Olympiad 2018 — олимпиады, которая ежегодно собирает изобретателей из разных стран и претендует на статус одного из главных конкурсов изобретателей в мире. Идея делать из листьев бумагу возникла у Валентина во время подготовки к одному из конкурсов, где необходимо было представить инновационное научное исследование. Поначалу он экспериментировал в домашних условиях, измельчая листву обычным кухонным блендером. Но после первых положительных результатов школьник продолжил эксперименты в лаборатории. Для технологии переработки подходят любые листья, а новый метод изготовления бумаги гораздо экономичнее, проще и дешевле, чем классический — из древесины. Бумага из листьев достаточно плотная: на ней можно писать ручкой, рисовать красками и даже печатать. Полученная из опавших листьев бумага может использоваться в производстве биопакетов и упаковки и даст возможность сократить вырубку лесов. А также решить проблему с опавшей листвой, которую, несмотря на запреты, продолжают каждую осень сжигать, отравляя воздух токсичным дымом, загрязняя воду и почву вредными веществами, которые выделяются при сгорании.
пластик из морского планктона Вместо полиэтилена в некоторых странах стали применять пакеты из крафтовой бумаги — фактически из макулатуры. Многие государства ввели закон об использовании биоразлагаемых пакетов — первыми с 2004 года их стали выпускать в Великобритании. Новый материал, из которого произвели пакеты, в течение четырех лет полностью разлагается на углекислый газ и воду. Тем не менее безопасность биопакетов тоже стоит под вопросом. Даже производство биоразлагаемого пластика приносит не только пользу, но и проблемы. В состав биопакетов входит обычный полимер и соляная добавка, способствующая быстрому распаду полиэтилена на мелкие куски. В принципе токсичный пластик никуда не исчезает, просто проникает в почву, и его уже невозможно собрать и переработать. В большинстве случаев при изготовлении биопакетов образуются вредные отходы и истощаются природные ресурсы. Как оказалось, и эта проблема решаема. Группа израильских ученых из ТельАвивского университета придумала новую технологию производства устойчивых биополимеров. Ученые разработали способ создания пластика, при котором не используется большое количество пресной воды или дорогостоящих ресурсов химической промышленности. Ученые решили использовать морской
планктон, продуктом жизнедеятельности которого является субстрат для производства полигидроксиалканоатов — дешевых веществ, используемых в изготовлении пластика, который, в отличие от обычного пластика, полностью разлагается в почве всего за два года. «Обычный пластик — бутылки, упаковка, пакеты — разлагается сотни лет, создавая пластиковые острова в океанах, убивая животных и загрязняя окружающую среду. Более того, пластик производится из нефтепродуктов, а сам промышленный процесс сопровождается выделением опасных химических веществ», — говорит ведущий автор работы Александр Гольдберг. Для того чтобы создать новый тип биоразлагаемого пластика, по его словам, нужны морские микроорганизмы и водоросли, а вся реакция происходит в соленой морской воде. «Несмотря на то, что мы уже научились производить новый вид биопластика в промышленных масштабах, заводы по его производству продолжают уничтожать экосистему, используя растения, которые требуют сельскохозяйственных земель и пресной воды. Чтобы сделать полностью биоразлагаемый и по-настоящему экологичный пакет, нужно лишь перепрофилироваться для работы с новым видом исходных материалов», — заявил Гольдберг.
дороги из бутылок: прочно и экологично Отказ от использования пластика в быту — это большой шаг к решению экологической проблемы. Но что делать с уже произведенной пластмассой и ее отходами? Шотландский инженер Тоби Маккартни придумал, как из переработанного пластика делать дорожное покрытие. Его компания MacRebur в Шотландии, разработала материал, который оказался на 60% прочнее асфальта и срок его эксплуатации в 10 раз дольше. Технология состоит в следующем: бывший в употреблении пластик перерабатывают и делают из него гранулы MR6, которыми заменяют битум (материал, производимый из сырой нефти). Идея Маккартни убивает сразу трех зайцев: избавляет дорожные службы от лишних расходов на ремонты дорог, освобождает мир от ненуж-
ного пластика и благодаря отказу от продукта переработки нефти битума улучшает экологию придорожных территорий. Идея перерабатывать пластик и строить из него дороги пришла в голову Маккартни, когда его дочь на вопрос школьного учителя «Кто живет в океане?» ответила: «Пластмасса». К тому же инженер долгое время жил в Индии, где подсмотрел эту идею у местных жителей, которые латали выбоины в дорожном покрытии, засыпая их пластиковым мусором, а затем поджигая его. Первым делом Маккартни покрыл новым материалом подъездную дорожку к собственному дому. После этого его компания получила возможность реализовать свою идею на территории графства Камбрия в Англии.