Современные технологии позволяют создавать предметы, которые не подвластны времени. Они прочные и долговечные.
Время разложения одной обычной пластиковой бутылки около 400 лет.
Такие особенности имеют отрицательный эффект – ведь уже произведенное никуда не девается, а объемы производства продолжают расти.
Скорость увеличения доли пластмасс в мусоре возрастает примерно на 10-12% в год в каждой стране. При этом безвредных способов уничтожения таких отходов нет.
Стандартные методы переработки мусора – сжигание и закапывание — не решает проблему.
При сжигании в атмосферу выделяются ядовитые газы (их около 210), отравляющие живые организмы и разрушающие озоновый экран. В результате возрастает риск возникновения раковых заболеваний.
Скорость развития парникового эффекта от сжигаемых пакетов в 40 раз выше, чем от теплоэлектростанций.
В результате закапывания мусор скрывается от глаз, но не утилизируется. Требуются инновационные способы решения данной задачи.
В настоящее время существует несколько вариантов решения проблемы глобального загрязнения планеты:
- рециклинг (вторичное использование пластика в производстве);
- бактерии, ускоряющие разложение отходов;
- биоразлагаемый пластик (использование новых материалов).
Содержание
Виды разлагающихся полимеров
Создание разлагаемого пластика считается наиболее перспективной отраслью борьбы за экологическое благополучие.
В результате производится материал, доступный для природных деструкторов – бактериологических организмов, разлагающих полимеры.
Однако такой вариант пластика имеет минус – низкий срок хранения и высокие гидрофильные свойства (поглощение влаги).
Из натуральных компонентов
В настоящее время создан пластик, основанный на биополимере. В отличие от синтетических пластмасс, он создан из компонентов, существующих в природе.
Это значит, есть бактерии, которые им питаются и разлагают его. Одним из таких полимеров является крахмал. Он находится в растениях и является питательной средой для микроорганизмов.
Выделяют три основных вида:
- Биопластик, изготовленный из термопластической смолы на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом (АБС-полимер). Это биологические полимеры растительного происхождения. Комбинирование разных смол позволяет менять свойства пластика. АБС-пластик считается одним из самых прочных. Из него изготавливают корпусы мебели, детали автомобиля. При изоляции от внешней среды период службы увеличивается в разы.
- Полигидроксиалканоат – полимер, синтезированный бактериями. В отсутствии азота и фосфора некоторые бактерии выделяют PHA, который впоследствии служит для них источником дополнительной энергии. Это вещество обладает свойством образовывать полимеры, а главное – в отсутствии нужных бактерий устойчив к разложению. Полное разложение происходит за 7 – 10 недель.
- Полилактид – материал, изготовленный из молочной кислоты. Молочная кислота – распространенное вещество, используемое большим количеством бактерий в энергетическом процессе. Такой полимер обладает высокой прочностью, прозрачностью и жаростойкостью. На разложение в присутствии кисломолочных бактерий уходит до 90 дней.
С добавлением ингредиентов, ускоряющих разложение
Другой вариант решения проблемы – добавлять к синтетическим пластмассам катализатор, ускоряющий процесс разложения. Существует несколько вариантов:
- Биосинтетический сополимер — полигидроксибутират или полигидроксивалерат. Компоненты взаиморазлагают друг друга, делая доступными для бактерий. Срок разложения такого материала – 6 месяцев.
- Biocell – смесь ацетата целлюлозы, различных добавок и пластификаторов. Материал обладает высокими механическими свойствами и хорошей прозрачностью. Может использоваться в качестве пакетов, бутылок и оргстекла. Комбинация компонентов способствует его разложению под действием прямых солнечных лучей, воды и почвенной микрофлоры. Период разложения – 18 месяцев.
- Mater-Bi состоит из амилозы, амилопектина, поливинилового спирта (ПВС) или поликапролактона. Используется для хранения сухих продуктов и материалов. Этот биополимер растворим в воде. Скорость разложения зависит от количества влаги. В воде растворяется за несколько минут, после чего его можно просто вылить на почву.
Доля производства перечисленных биополимеров неуклонно растет. К 2020 году процент использования таких материалов будет составлять 43%.
Технология производства
Особых этапов, категорически отличающихся от производства обычных полимеров, нет.
Принцип – расплавить, вытянуть, придать форму – сохраняется.
Большинство биополимеров производится в две стадии.
На первой синтезируется полимер из природных компонентов.
На второй стадии к полученному сырью добавляют синтетический компонент.
Во время второго этапа производитель может менять количество химического компонента для получения нужных свойств. В результате молекулы природного полимера и синтетического связываются поочередно.
Условия и скорость разложения биополимеров
Условия и скорость разложения различных биополимеров зависит от состава и соотношения компонентов.
Примерная таблица параметров разложения различных биополимеров.
Название биополимера | Скорость разложения | Условия разложения |
АБС-полимер | До 2 лет | Контакт с воздухом, высокая влажность, перепады температур. |
Полигидроксиалканоат | От 7 до 10 недель | Субстрат с бактериями, разлагающими полимер. Почва, влага. |
Полилактид | До 90 дней | Вода, кисломолочные бактерии. |
Biopol | До 6 месяцев | Природная среда, почва, влага. |
Biocell | До 18 месяцев | Прямые солнечные лучи, влага, почва. |
Mater-Bi | Несколько минут | Большое количество воды |
Бактерии, необходимые для разложения биопластмасс находятся в почве, воздухе, воде. Для разложения материала достаточно обеспечить прямой контакт субстрата с материалом.
Правда или ложь?
Биополимеры позиционируются как безвредные для природы и человека материалы, которые после использования легко уничтожаются. Это действительно так, если материал изготовлен по технологии с использованием заявленных компонентов.
В настоящее время многие производители биоматериалов оказываются недобросовестными. Они используют в технологии мел как биодобавку. Этот компонент действительно ускоряет разложение материала и снижает его прочность.
Опасность такого эксперимента состоит в том, что дальнейшей переработки полимера не происходит – питательного субстрата для привлечения бактерий нет.
Такой материал после разложения останется в почве, где пролежит около 400 лет.
Опасность для человека состоит в том, что микрочастицы полимера могут отрываться от него во время использования изделия, после чего попадать в организм.
Видео по теме
Предлагаем посмотреть видео-ролик о производстве упаковки для пищевых продуктов из разлагающегося полиэтилена, в частности биоразлагаемых пакетов и пленки, чтобы не только узнать о том, из чего ее делают, но и выяснить, что правда, а что ложь в вопросе целесообразности ее использования:
Заключение
Биополимеры – это будущее, которое спасет человечество от глобальных катастроф, связанных со свалками и токсичными газами. Использование сил природы для уничтожения мусора – единственный правильный путь, позволяющий не навредить ни человеку, ни окружающей среде.
Поиск подходящих технологий и компонентов до сих пор продолжается, но уже сейчас можно выбрать материал, не опасный для жизни.