Биодеградируемый пластик и его утилизация

Большая часть пластика изготавливается из нефти, угля и природного газа, невозобновляемых природных ресурсов. На пластиковую продукцию уходит порядка 8% добытой нефти ежегодно, половина этого объёма используется в качестве сырья и примерно столько же – как источник энергии для синтеза. При получении пластмассы таким путём вырабатываются парниковые газы, уходящие в атмосферу. Половина пластиковой продукции предназначена для одноразового использования, и, после использования, подлежит утилизации: сжиганию или вывозу на свалку. Порядка одной пятой отходов приходится на пластик, если рассчитывать по массе. Можно только предполагать, сколько на самом еле нужно времени для разрушения пластмасс в природе, ведь их массовое производство началось только в 60х годах. Большинство вариантов пластика небиодеграбируемые, нельзя исключить, что такие предметы могут сохраняться миллионы лет.

Конечно, можно измельчить пластик и сделать из него что-то новое, однако это уже не такой качественный материал, и возможности его использования ограничены. Химическая переработка пластика и синтез нового полимерного материала дороже и сложнее. Воздействие тепла, влаги, солнца, ферментов бактерий приводит к ослаблению связей в пластике, он может разрушаться на более мелкие фрагменты, но это не разрушение в полном смысле этого слова. Полученные в итоге пластмассовые частицы представляют угрозу для человека и окружающей среды. Волокна и небольшие частицы оказываются в океане, их находят в организмах морских животных, на их поверхности могут скапливаться такие токсичные вещества как DDT.

Пластиковая продукция необходима: этот лёгкий, многофункциональный материал изменил жизнь человечества, нельзя представить себе жизнь без него, так что не приходится и думать об отказе от пластика, и перспективным является создание пластмасс с другим химическим составом, так чтобы их можно было безопасно и выгодно переработать.

Биодеградируемый пластик – это пластик, который может быть превращён в углекислый газ, метан, неорганические вещества и биомассу с участием ферментов микроорганизмов. Разработаны биодеградируемые варианты пластика, которые не уступают существовавшим до этого устойчивым вариантам, как в рабочих качествах, так и в возможностях обработки. Биодеградируемый пластик подлежит всем способам обработки, которые уже надёжно утвердились в сегментах промышленности, изготовляющих пластиковые изделия.

Биологический пластик чаще всего делают из растительного сырья, мелассы. Он дороже привычного синтетического пластика, к тому же часть растительного сырья, которая могла бы пойти в пищу животным, уходит на его производство. Однако, с учётом роста цен на нефть и развитием технологий, есть основания надеяться, что цена биогенного пластика будет снижаться. Но биодеградируемый пластик может быть как биологическим по происхождению, так и синтезированным из нефтепродуктов. Интересно, что синтетический материал может быть даже более доступен для разрушения микроорганизмами, зато материал из продуктов растительного или животного происхождения (целлюлозы, шёлка, казеина, лигнина). Чаще всего биодеградируемый пластик состоит из компонентов, полученных из нефтепродуктов и из живых организмов.

Пластмасса, подлежащая биодеградации, хорошо подходит для предметов одноразового использования: бутылок, посуды, упаковки, пакетов, парниковой плёнки. Более стойкие биодергадируемые варианты пластика можно использовать в текстильной промышленности, а так же, при наличии технических решений, исключающих преждевременное разрушение материала – в автомобилестроении и строительстве.

Некоторые варианты биодеградируемого пластика могут подвергаться анаэробному разрушению с образованием метана, который можно использовать для получения энергии, но важно проводить этот процесс правильно, в контролируемых условиях. Неконтролируемая выработка метана при биодеградации пластика и других отходов на свалках в анаэробных условиях является существенной проблемой, метан – парниковый газ, эффект которого во много раз более выражен по сравнению с углекислым газом.

Обычно биодеградация предварительно обработанного пластика походит при 50°C в аэробных условиях компоста. Важно, чтобы продукт биодеградации соответствовал правилам безопасности, содержал как можно меньше примесей, тяжёлых металлов. Пластик должен полностью усваиваться микроорганизмами. Продукты деградации должны быть безопасными, тогда богатый углеродом и различными биогенными веществами компост может использоваться как удобрение. Характеристики компоста из биодергадируемого пластика сходны с характеристиками компоста их растительного сырья, он не оказывает негативного влияния на почву и растения. Желательно также, чтобы для осуществления данного процесса не требовалось слишком много времени, например, около полугода, сопоставимо с такими натуральными объектами, как бумага, листья, стебли растений, пищевые отходы.

Промышленной компостирование проходит при температуре 58°C и влажности около 60%. Компостирование в компостных кучах куда менее контролируемый процесс, чем промышленное компостирование. Температуры его существенно ниже. Не все биодергадируемые пластиковые материалы разрушаются в таких условиях. К тому же высокая температура нужна для уничтожения патогенных бактерий, семян сорняков и личинок мух. Можно разрушить пластмассу и при более низких температурах, даже при 5–18°C. Конечно, это не любой пластик, а, преимущественно, пластик биологического происхождения, созданный на основе крахмала. Менее успешно так можно переработать пластик на основе целлюлозы или волокон кокосового ореха, но на это потребуется более полугода – срок, неприемлимый для промышленного компостирования.

Как с точки зрения производства, так и с точки зрения сферы утилизации отходов, до полноценного использования биодеградируемого пластика предстоит пройти большой путь. Чтобы получить широкое распространения такие материалы должны стать доступнее, проще в изготовлении, они должны конкурировать и иметь преимущества по своим свойствам при сравнении с небиодеградируемыми пластмассами. Правильная сортировка – очень важный момент. Попадание биодергадируемого пластика в переработку необиодеградируемого и наоборот, устойчивого пластика в компост ухудшат качество результата.