21.05.2021 г.
Кит Стивенсон: отказ от пластика — это возврат в каменный век

Экологи заявляют, что пластик – один из основных загрязнителей планеты, и от него необходимо отказаться. В российском правительстве также заявляют о необходимости запретить одноразовые трубочки, но, тем не менее, ученые продолжают разрабатывать новые пластики и методы их производства. Над какими проблемами работают ученые, когда мир откажется от пластика, можно ли весь пластик переработать, и какая главная проблема с микропластиком, рассказал корреспонденту РИА Новости профессор Сколтеха Кит Стивенсон.

– Много ли в мире производится пластика, чем опасен пластик, как долго он разлагается? Можно ли считать пластик вечным?

– Люди живут в мире пластика. Пластик становится основным компонентом повседневной жизни. Когда вы заказываете что-то через интернет или идете в магазин, то ваша покупка требует защитной упаковки, и чаще всего это пластик.

Ежегодно производится около 160 миллионов тонн этиленов, объем этого рынка составляет 160 миллиардов долларов в год. Это большая индустрия по производству пластика из этилена. В свою очередь, большая часть этого пластика называется полиэтиленом. Когда вы покупаете бутылки с жидкостью, на дне вы видите символы. Обычно бутылки делают из полиэтилена высокой плотности с маркировкой HDPE, но полиэтилен также может быть низкой плотности или средней плотности. В основном это определяет степень полимеризации, которую называют плотностью пластика. От плотности пластика зависит, как быстро он разложится после использования, но в любом случае речь идет о тысячах лет. Пластик не является разлагаемым.

Но даже, когда речь идет о других формах пластика, вы все равно получаете устойчивый к разложению пластик. Например, если вы делаете этилен, а затем подвергаете его воздействию газообразного хлора, вы получаете поливинилхлорид, который является основой для сантехники в доме. Это другой вид пластика, который обладает более химически стойкими свойствами.

Есть еще одна проблема, когда вы помещаете галогены (хлор, фтор, бром и йод и др.), которые могут быть в отходах пластика, в окружающую среду, то они не только сохраняются дольше, но и превращаются в другие токсичные химические соединения с течением времени.

– Почему улавливание СО2 при производстве пластиков становится объектом научной работы?

– Человечество пытается отказаться от выбросов парниковых газов, которые причастны к изменению климата и которые также выделяются во время производства пластика. Такая взаимосвязь с изменениями климата выглядит неочевидной, но на самом деле, именно антропогенные выбросы парниковых газов заставляют людей менять их образ жизни. Выбросы парниковых газов и их влияние на климат приводят к таянию ледников, повышению уровня мирового океана и другим пугающим последствиям.

Поэтому еще одно направление работы ученых – поиск способа захвата СО2 из атмосферы или использования его для производства продуктов. Ученые обсуждали эту проблему в 70-е, а затем в 80-е годы на пике использования нефти. Они стали думать, как можно в процессе производства пластика сократить выбросы CO2. Было предложено в процессе производства пластиков сделать из СО2 монооксид углерода (CO), который не так губительно влияет на атмосферу. Но это все еще дорого, если превращать СО2 в монооксид углерода с помощью электричества.

Все остальные методы требуют обработки этилена под высоким давлением и высокой температурой, поэтому основной процесс заключается в том, чтобы взять CO2, расщепить его и получить этилен. Ученые в разных странах сейчас работают над новыми, более экологичными способами получения этилена из разного сырья, прежде всего природного газа. Если это удастся, то загрязнение существенно сократится. Более 200 миллионов тонн CO2 дополнительно отправляется в атмосферу ежегодно от производства этилена.

Мировое научное сообщество стало присматриваться к следующему решению проблемы. Ученые выяснили, что специальные катализаторы, которые находятся в электрохимической ячейке с высоким значением pH, могут создавать более избирательные соединения, такие как этанол и этилен. Разработка этого подхода позволила прийти к тому, что 87% выбросов СО2 можно превращать в этанол и этилен.

Но к сожалению, даже такие успехи не могут быть претворены в коммерческое использование – это невыгодно. Кроме того, при масштабировании придется менять инфраструктуру производства пластиков. Применение новой технологии не ограничится установкой еще одного конвектора, это еще и изменение системы подачи сырья и получения.

– Когда все-таки новые разработки могут быть внедрены в жизнь?

– Все это доступно пока в очень маленьком масштабе. Опять же, надо построить пилотный завод, чтобы посмотреть, как это будет работать. Но частичные решения всегда будут подвергаться критике: когда же вы уловите весь СО2?

Вы не можете просто взять CO2 из атмосферы и провести его электролиз, потому что невозможно исключить влияние других веществ. Предлагаемые сейчас технологии имеют множество недостатков, которые при масштабировании не решаются. Если мы запускаем эти технологии в производство, то должно быть оборудование, которое способно работать 10-15 лет, а также оно должно обеспечивать производство миллионов пакетов.

– Раз такие сложности, то, может быть, человечеству стоит отказаться от пластика?

– Я думаю, что человечество никогда не сможет отказаться от пластика. Пластик имеет так много преимуществ, что отказ от него был бы возвратом в каменный век.

Я не думаю, что много людей будут жертвовать собой ради жизни на природе, как наши предки. Если же говорить об индустриальном обществе, то пока альтернативы пластику дороже, чем пластик. Кроме того, когда мы говорим о замене пластика деревом или биоматериалами, мы все равно вынуждены будем выбрасывать дополнительные СО2 в атмосферу. Опять же вам нужны удобрения, чтобы эти культуры быстрее росли, а значит нужны удобрения, производство которых очень энергозатратно и сопровождается выбросами.

– Что вы скажете о микропластике? Это выглядит, как младший брат пластика, который заполонил все.

– Большая часть микропластика добавляется в такие косметические продукты, как маски для лица, скрабы или кремы. Если вы посмотрите на составы товаров известных брендов, то в них будет присутствовать микропластик. Микропластик входит в состав, чтобы сделать применение косметики более приятным и простым. Также микропластик содержится в вещах, которые мы используем каждый день, например, в зубных пастах.

Проблема микропластика – очень маленький размер частиц. Массовое производство продукции с микропластиком привело к том, что эти частицы обнаружили там, где не могли себе представить. Даже в Арктике, даже во льдах нашли микропластик. Добавлю, что большая часть микропластика почти не подвержена деградации, он может сохраняться более тысячи лет.

Опять же из-за своего незначительного размера эти частицы проникают внутрь живых организмов, например, внутрь человека, животных, рыбы. Встает вопрос: какой уровень микропластика можно признать опасным для жизни? Кроме того, уже есть наблюдения, когда микропластик, попавший в органы птиц или животных оказывает на них негативное влияние.

– Может быть хотя бы микропластик может быть запрещен?

– Я думаю, что люди постараются решить проблему сбора микропластика, но это всегда проблема его отделения от других веществ. Как вы отделите микропластик от других частиц такого же размера? Какая с этим проблема? Это значит, что вы не можете использовать простой фильтр для "поимки" микропластика. Этот процесс может потребовать гораздо больше энергии, больше усилий и стоить дороже, чем стоит продукция с использованием микропластика. Еще одна проблема – переработка. Мы можем переработать только 20% пластиков, потому что переработка оставшихся 80% пластика стоит в разы дороже, чем сам этот пластик. Таким образом, мы оказываемся в замкнутом круге проблемы, которую необходимо решать.

Но я думаю, что производители косметики вряд ли откажутся от использования в своей продукции микропластика. Скорее они будут использовать микропластик, который в большей степени подвержен деградации, может быть, он будет более дорогим, но, в конце концов, это позволит решить проблему со слишком долгим жизненным циклом обычного пластика. Например, полиакриловая кислота или что-то в этом роде гораздо более биоразлагаемо, и ее можно получать из растений.

– Какие на ваш взгляд самые интересные исследования в области пластиков ведутся сейчас?

– Моя область научных интересов – заключительный этап, на котором можно взять молекулы и получить из них химикаты напрямую, без производства СО2. Я не думаю, что в мире когда-нибудь будет нулевой уровень выбросов СО2, но некоторые промышленные процессы мы могли бы сделать углеродно-нейтральными.

Это, по крайней мере, позволяет нам двигаться в правильном направлении. Существует еще много проблем с улавливанием и хранением CO2. Было несколько пилотных заводов, на которых были попытки "захватить" CO2 и сделать бетон. Однако на сегодняшний день мне неизвестны результаты применения этого метода. Возможно, он еще слишком дорог. Однако, в этом направлении работают очень много. Человечество производит очень много бетона, и пока этот процесс сопровождают значительные выбросы СО2.