Пластика у свету

2050. године, тежина пластичног отпада у океанима ће премашити тежину рибе заједно! Такво упозорење је уврштено у извештај Фондације Елен Макартур и Мекинзија објављеног поводом Светског економског форума у ​​Давосу 2016. године.

Како читамо у документу, однос тона пластике и тона рибе у океанским водама у 2014. години био је један према пет. 2025. биће сваки трећи, а 2050. пластичног отпада више... Извештај је заснован на интервјуима са више од 180 стручњака и анализи више од две стотине других студија. Аутори извештаја напомињу да се само 14 одсто пластичне амбалаже рециклира. За остале материјале, стопа рециклаже остаје много већа, обнављајући 58% папира и до 90% гвожђа и челика.

1. Светска производња пластике 1950-2010

Захваљујући једноставности употребе, свестраности и сасвим очигледно, постао је један од најпопуларнијих материјала на свету. Његова употреба се повећала скоро две стотине пута од 1950. до 2000. (1) и очекује се да ће се удвостручити у наредних двадесет година.

2. Слика из пацифичког раја архипелага Тувалу

. Налазимо га у флашама, фолији, прозорским оквирима, одећи, апаратима за кафу, аутомобилима, компјутерима и кавезима. Чак и фудбалски травњак крије синтетичка влакна између природних влати траве. Пластичне кесе и кесе које животиње понекад случајно поједу разбацане су по ивицама путева и на пољима (2). Често, због недостатка алтернатива, пластични отпад се спаљује, испуштајући токсичне паре у атмосферу. Пластични отпад зачепљује канализацију, изазивајући поплаве. Спречавају клијање биљака и упијање кишнице.

3. Корњача једе пластичну фолију

Најмање ствари су најгоре

Многи истраживачи примећују да најопаснији пластични отпад нису ПЕТ боце које плутају океаном или милијарде пластичних кеса које се урушавају. Највећи проблем су објекти које заиста не примећујемо. То су танка пластична влакна уткана у тканину наше одеће. На десетине путева, стотине путева, кроз канализацију, реке, чак и кроз атмосферу, продиру у животну средину, у ланце исхране животиња и људи. Штетност ове врсте загађења достиже ниво ћелијских структура и ДНК!

Нажалост, индустрија одеће, за коју се процењује да преради око 70 милијарди тона ове врсте влакана у 150 милијарди комада одеће, заправо није ни на који начин регулисана. Произвођачи одеће не подлежу тако строгим ограничењима и контролама као произвођачи пластичне амбалаже или поменутих ПЕТ боца. Мало се говори или пише о њиховом доприносу пластичном загађењу света. Такође не постоје строге и устаљене процедуре за одлагање одеће испреплетене штетним влакнима.

Сродан и ништа мањи проблем је тзв микропорозна пластика, односно ситне синтетичке честице величине мање од 5 мм. Грануле потичу из многих извора - пластике која се распада у животној средини, у производњи пластике, или у процесу хабања аутомобилских гума током њиховог рада. Захваљујући подршци акцији чишћења, микропластичне честице се могу наћи чак и у пастама за зубе, геловима за туширање и производима за пилинг. Са канализацијом улазе у реке и мора. Већина конвенционалних постројења за пречишћавање отпадних вода их не може ухватити.

Алармантан нестанак отпада

Након студије 2010-2011 коју је спровела морска експедиција Маласпина, неочекивано је откривено да у океанима има знатно мање пластичног отпада него што се мислило. Месецима. Научници су рачунали на улов који би проценио количину океанске пластике у милионима тона. У међувремену, извештај студије који се појавио у часопису Процеедингс оф тхе Натионал Ацадеми оф Сциенцес 2014. говори о... 40. тон. Научници су то открили Недостаје 99% пластике која би требало да плута у океанским водама!

4. Пластика и животиње

Све је у реду? Апсолутно не. Научници спекулишу да је нестала пластика ушла у ланац исхране океана. Дакле: ђубре масовно једу рибе и други морски организми. То се дешава након фрагментације услед дејства сунца и таласа. Тада се ситни плутајући комади рибе могу помешати са њиховом храном - сићушним морским створењима. Последице једења малих комада пластике и другог контакта са пластиком још увек нису добро схваћене, али вероватно није добар ефекат (4).

Према конзервативним проценама објављеним у часопису Сциенце, више од 4,8 милиона тона пластичног отпада уђе у океане сваке године. Међутим, може да достигне 12,7 милиона тона. Научници који стоје иза прорачуна кажу да ако је просек њихове процене био око 8 милиона тона, та количина отпада би покрила 34 острва величине Менхетна у једном слоју.

Главни аутори ових прорачуна су научници са Калифорнијског универзитета у Санта Барбари. У свом раду сарађивали су са америчким савезним агенцијама и другим универзитетима. Занимљив је податак да је према овим проценама само од 6350 до 245 хиљада. тоне пластике у мору плутају на површини океанских вода. Остали су на другом месту. Према научницима, и на морском дну и на обалама и, наравно, у животињским организмима.

Имамо још новије и још страшније податке. Крајем прошле године, Плос Оне, онлајн репозиторијум научних материјала, објавио је заједнички рад истраживача из стотина научних центара који су проценили укупну масу пластичног отпада који плута на површини светског океана на 268 тона! Њихова процена је заснована на подацима са 940 експедиције предузете у периоду 24-2007. у тропским водама и Медитерану.

„Континенти“ (5) пластичног отпада нису статични. На основу симулације кретање водених струја у океанима, научници су успели да утврде да се не окупљају на једном месту - већ да се транспортују на велике удаљености. Као резултат дејства ветра на површину океана и ротације Земље (преко тзв. Кориолисове силе), настају водени вртлози у пет највећих тела наше планете – тј. северни и јужни Пацифик, северни и јужни Атлантик и Индијски океан, где се постепено акумулирају сви плутајући пластични предмети и отпад. Ова ситуација се циклично понавља сваке године.

5. Мапа дистрибуције пластичних остатака у океану различитих величина.

Упознавање са миграционим путевима ових „континената” резултат је дугих симулација коришћењем специјализоване опреме (обично корисна у климатским истраживањима). Проучен је пут којим иде неколико милиона пластичног отпада. Моделирање је показало да су у објектима изграђеним на површини од неколико стотина хиљада километара присутни водени токови, који су део отпада узимали изнад њихове највеће концентрације и усмеравали га на исток. Наравно, постоје и други фактори као што су јачина таласа и ветра који нису узети у обзир приликом израде горње студије, али свакако играју значајну улогу у брзини и правцу транспорта пластике.

Ове лебдеће „земље” отпада су и одлична возила за разне врсте вируса и бактерија, које се тако лакше шире.

Како очистити "континете за смеће"

Може се сакупљати ручно. Пластични отпад је за неке проклетство, а за друге извор прихода. чак их координирају међународне организације. Колекционари из Трећег света одвојена пластика код куће. Раде ручно или једноставним машинама. Пластика се уситњава или сече на ситне комаде и продаје на даљу обраду. Посредници између њих, управе и јавних организација су специјализоване организације. Ова сарадња обезбеђује колекционарима стабилан приход. Истовремено, то је начин уклањања пластичног отпада из животне средине.

Међутим, ручно прикупљање је релативно неефикасно. Стога постоје идеје за амбициозније активности. На пример, холандска компанија Боиан Слат, као део пројекта Тхе Оцеан Цлеануп, нуди постављање плутајућих пресретача смећа у мору.

Пробно постројење за сакупљање отпада у близини острва Цушима, које се налази између Јапана и Кореје, било је веома успешно. Не напаја се никаквим спољним изворима енергије. Његова употреба заснива се на познавању утицаја ветра, морских струја и таласа. Плутајући пластични остаци, ухваћени у замку закривљеном у облику лука или прореза (6), потискују се даље у подручје где се акумулирају и могу се релативно лако уклонити. Сада када је решење тестирано у мањем обиму, мораће да се граде веће инсталације, чак и по стотину километара.

6. Сакупљање плутајућег пластичног отпада у оквиру пројекта Тхе Оцеан Цлеануп.

Познати проналазач и милионер Џејмс Дајсон развио је пројекат пре неколико година. МВ Рецицлонеили одличан усисивач за баржечији ће задатак бити чишћење океанских вода од смећа, углавном пластичног. Машина мора да ухвати остатке мрежом, а затим да их усише са четири центрифугална усисивача. Концепт је да усисавање треба да се одвија ван воде и да не угрожава рибу. Дисон је енглески дизајнер индустријске опреме, најпознатији као проналазач циклонског усисивача без врећице.

И шта да радите са овом масом смећа, када још имате времена да га сакупите? Идеја не недостаје. На пример, Канађанин Давид Катз предлаже стварање пластичне тегле ().

Отпад би овде био нека врста валуте. Могли би да се замене за новац, одећу, храну, допуне мобилних телефона или 3Д штампач., што вам, заузврат, омогућава да креирате нове предмете за домаћинство од рециклиране пластике. Идеја је чак спроведена у Лими, главном граду Перуа. Сада Кац намерава да заинтересује хаићанске власти за њега.

Рециклажа ради, али не све

Термин "пластика" означава материјале чија су главна компонента синтетички, природни или модификовани полимери. Пластика се може добити и од чистих полимера и од полимера модификованих додатком различитих ексципијената. Појам „пластика“ у разговорном језику обухвата и полупроизводе за прераду и готове производе, под условом да су направљени од материјала који се могу сврстати у пластику.

Постоји око двадесет уобичајених врста пластике. Сваки од њих долази у бројним опцијама које ће вам помоћи да одаберете најбољи материјал за вашу апликацију. Постоји пет (или шест) група расуте пластике: полиетилен (ПЕ, укључујући високе и ниске густине, ХД и ЛД), полипропилен (ПП), поливинил хлорид (ПВЦ), полистирен (ПС) и полиетилен терефталат (ПЕТ). Ова такозвана велика петорка или шест (7) покрива скоро 75% европске потражње за свом пластиком и представља највећу групу пластике која се шаље на општинске депоније.

Одлагање ових супстанци од гори на отвореном то никако није прихваћено и од специјалиста и од шире јавности. С друге стране, за ову сврху се могу користити еколошки прихватљиве спалионице, смањујући отпад и до 90%.

Складиштење отпада на депонијама није толико токсично као спаљивање на отвореном, али више није прихваћено у већини развијених земаља. Иако није тачно да је „пластика издржљива“, полимерима је потребно много дуже да се биоразгради од хране, папира или металног отпада. Довољно дуго да, на пример, у Пољској на садашњем нивоу производње пластичног отпада, који износи око 70 кг по становнику годишње, и уз стопу опоравка која је донедавно једва прелазила 10%, домаћа гомила овог смећа достигла би 30 милиона тона за нешто више од деценије..

Фактори као што су хемијско окружење, изложеност (УВ) и, наравно, фрагментација материјала утичу на споро разлагање пластике. Многе технологије рециклирања (8) се једноставно ослањају на значајно убрзање ових процеса. Као резултат добијамо једноставније честице од полимера које можемо да претворимо у материјал за нешто друго, или мање честице које се могу користити као сировина за екструзију, или можемо прећи на хемијски ниво – за биомасу, воду, разне врсте. гасова, угљен-диоксида, метана, азота.

8. Технологије рециклаже и прераде пластике

Начин одлагања термопластичног отпада је релативно једноставан, јер се може више пута рециклирати. Међутим, током обраде долази до делимичне деградације полимера, што доводи до погоршања механичких својстава производа. Из тог разлога се у процес прераде додаје само одређени проценат рециклираних материјала или се отпад прерађује у производе са нижим захтевима за перформансе, као што су играчке.

Много већи проблем представља одлагање коришћених термопластичних производа потреба за сортирањем у погледу асортимана који захтева стручну вештину и уклањање нечистоћа са њих. Ово није увек од користи. Пластика направљена од умрежених полимера се у принципу не може рециклирати.

Сви органски материјали су запаљиви, али их је и на овај начин тешко уништити. Ова метода се не може применити на материјале који садрже сумпор, халогене и фосфор, јер при сагоревању испуштају у атмосферу велику количину токсичних гасова, који су узрок такозваних киселих киша.

Пре свега, ослобађају се органохлорна ароматична једињења, чија је токсичност вишеструко већа од калијум цијанида, и угљоводонични оксиди у облику диоксана - Ц.₄H₈O₂ и фуранов - Ц₄H₄О пуштању у атмосферу. Акумулирају се у околини, али их је тешко открити због ниских концентрација. Апсорбујући се храном, ваздухом и водом и акумулирајући се у телу, изазивају тешке болести, смањују имунитет организма, канцерогене су и могу изазвати генетске промене.

Главни извор емисије диоксина су процеси спаљивања отпада који садржи хлор. Да би се избегло ослобађање ових штетних једињења, инсталације опремљене тзв. накнадно сагоревање, на мин. 1200°Ц.

Отпад се рециклира на различите начине

Технология рециклажа отпада направљен од пластике је вишестепени низ. Почнимо са одговарајућим сакупљањем седимента, односно одвајањем пластике од смећа. У погону за прераду прво се врши предсортирање, затим млевење и млевење, одвајање страних тела, затим сортирање пластике по врстама, сушење и добијање полупроизвода од регенерисаних сировина.

Није увек могуће сортирати прикупљено смеће по врсти. Због тога се сортирају по много различитих метода, обично подељених на механичке и хемијске. Механичке методе укључују: ручна сегрегација, флотациони или пнеуматски. Ако је отпад контаминиран, такво сортирање се врши на мокар начин. Хемијске методе укључују хидролиза – парно разлагање полимера (сировине за поновну производњу полиестера, полиамида, полиуретана и поликарбоната) или пиролиза на ниској температури, са којим се, на пример, одлажу ПЕТ боце и искоришћене гуме.

Под пиролизом се подразумева термичка трансформација органских супстанци у средини која је потпуно аноксична или са мало кисеоника или без њега. Пиролиза на ниској температури се одвија на температури од 450-700°Ц и доводи до стварања, између осталог, пиролизног гаса, који се састоји од водене паре, водоника, метана, етана, угљен моноксида и диоксида, као и водоник сулфида и амонијак, нафта, катран, вода и органске материје, пиролизни кокс и прашина са високим садржајем тешких метала. Инсталација не захтева напајање, јер ради на пиролизни гас који настаје током процеса рециркулације.

За рад инсталације троши се до 15% пиролизног гаса. Процес такође производи до 30% течности за пиролизу, слично мазут, који се може поделити на фракције као што су: 30% бензин, растварач, 50% мазут и 20% мазут.

Остатак секундарних сировина добијених од једне тоне отпада су: до 50% угљеник пирокарбонат је чврсти отпад, по калоријској вредности близак коксу, који се може користити као чврсто гориво, активни угаљ за филтере или у праху. пигмента за боје и до 5% метала (крменог отпада) током пиролизе аутомобилских гума.

Куће, путеви и гориво

Описани методи рециклаже су озбиљни индустријски процеси. Нису доступни у свакој ситуацији. Данска студенткиња машинства Лиза Фуглсанг Вестергард (9) дошла је на необичну идеју док је била у индијском граду Џојгопалпур у Западном Бенгалу – зашто не би направили цигле од којих би људи могли да граде куће од разбацаних кеса и пакета?

9. Лиса Фуглсанг Вестергаард

Није се радило само о прављењу цигли, већ о дизајнирању целог процеса како би људи укључени у пројекат заиста имали користи. Према њеном плану, отпад се прво сакупља и по потреби чисти. Сакупљени материјал се затим припрема тако што се маказама или ножевима сече на мање комаде. Здробљена сировина се ставља у калуп и ставља на соларну решетку где се пластика загрева. Након отприлике сат времена, пластика ће се истопити, а након што се охлади, можете уклонити готову циглу из калупа.

пластичне цигле имају две рупе кроз које се могу провући бамбусови штапићи, стварајући стабилне зидове без употребе цемента или других везива. Тада се такви пластични зидови могу малтерисати на традиционалан начин, на пример, слојем глине који их штити од сунца. Куће од пластичне цигле имају и ту предност што су, за разлику од глинених, отпорне на, на пример, монсунске кише, што значи да постају много издржљивије.

Вриједно је запамтити да се пластични отпад користи иу Индији. изградња путева. Сви градитељи путева у земљи су обавезни да користе пластични отпад, као и битуменске мешавине у складу са уредбом владе Индије из новембра 2015. Ово би требало да помогне у решавању растућег проблема рециклирања пластике. Ову технологију је развио проф. Рајагопалан Васудеван из Мадурајске инжењерске школе.

Цео процес је веома једноставан. Отпад се прво уситњава до одређене величине помоћу посебне машине. Затим се додају у правилно припремљени агрегат. Затрпано смеће се меша са врелим асфалтом. Коловоз се поставља на температури од 110 до 120°Ц.

Постоје многе предности коришћења отпадне пластике за изградњу путева. Процес је једноставан и не захтева нову опрему. За сваки килограм камена утроши се 50 грама асфалта. Десети део тога могао би да буде пластични отпад, који смањује количину утрошеног асфалта. Пластични отпад такође побољшава квалитет површине.

Мартин Олазар, инжењер на Универзитету Баскије, изградио је занимљиву и можда обећавајућу процесну линију за прераду отпада у угљоводонична горива. Биљка, коју проналазач описује као рударска рафинерија, заснован је на пиролизи сировина биогорива за употребу у моторима.

Олазар је изградио две врсте производних линија. Први прерађује биомасу. Други, занимљивији, користи се за рециклажу пластичног отпада у материјале који се могу користити, на пример, у производњи гума. Отпад се подвргава брзом процесу пиролизе у реактору на релативно ниској температури од 500°Ц, што доприноси уштеди енергије.

Упркос новим идејама и напретку у технологији рециклаже, само мали проценат од 300 милиона тона пластичног отпада произведеног широм света сваке године је покривен њиме.

Према студији Фондације Еллен МацАртхур, само 15% амбалаже се шаље у контејнере, а само 5% се рециклира. Скоро трећина пластике загађује животну средину, где ће остати деценијама, понекад и стотинама година.

Пустите да се смеће само топи

Рециклажа пластичног отпада је један од праваца. То је важно, јер смо већ произвели доста овог смећа, а значајан део индустрије још увек снабдева доста производа од материјала великих пет вишетонских пластика. Међутим временом ће се вероватно повећати економски значај биоразградиве пластике, материјала нове генерације заснованих, на пример, на дериватима скроба, полимлечне киселине или....

10. д2в биоразградиве кесе за отпатке за псе.

Производња ових материјала је и даље релативно скупа, као што је то обично случај са иновативним решењима. Међутим, цео рачун се не може занемарити јер искључује трошкове везане за рециклажу и одлагање.

Једна од најзанимљивијих идеја у области биоразградиве пластике је направљена од полиетилена, полипропилена и полистирена, чини се да је реч о технологији заснованој на употреби различитих врста адитива у њиховој производњи, познатих по конвенцијама д2в (КСНУМКС) или ФИР.

Познатији, укључујући и у Пољској, већ неколико година је д2в производ британске компаније Симпхони Енвиронментал. То је адитив за производњу меке и полукруте пластике, од које захтевамо брзу, еколошки прихватљиву саморазградњу. Професионално, операција д2в се зове оксибиодеградација пластике. Овај процес укључује разлагање материјала на воду, угљен-диоксид, биомасу и елементе у траговима без других остатака и без емисије метана.

Генерички назив д2в односи се на низ хемикалија које се додају током производног процеса као адитиви за полиетилен, полипропилен и полистирен. Такозвани д2в продеградант, који подржава и убрзава природни процес разградње као резултат утицаја било којих одабраних фактора који подстичу разградњу, као што су температура, сунчева светлост, притисак, механичко оштећење или једноставно истезање.

Хемијска деградација полиетилена, који се састоји од атома угљеника и водоника, настаје када је веза угљеник-угљеник прекинута, што, заузврат, смањује молекулску тежину и доводи до губитка чврстоће и издржљивости ланца. Захваљујући д2в, процес деградације материјала је смањен на чак шездесет дана. Пауза – што је важно, на пример, у технологији паковања – може се планирати у току производње материјала одговарајућом контролом садржаја и врста адитива. Када се једном започне, процес деградације ће се наставити до потпуне деградације производа, било да је дубоко под земљом, под водом или на отвореном.

Урађене су студије да би се потврдило да је самодезинтеграција од д2в безбедна. Пластика која садржи д2в већ је тестирана у европским лабораторијама. Лабораторија Смитхерс/РАПРА тестирала је погодност д2в за контакт са храном и већ неколико година је користе велики трговци храном у Енглеској. Адитив нема токсични ефекат и безбедан је за земљиште.

Наравно, решења као што је д2в неће брзо заменити претходно описану рециклажу, али могу постепено ући у процес рециклаже. На крају, продеградант се може додати у сировине које настају из ових процеса, и добијамо оксибиоразградиви материјал.

Следећи корак је пластика, која се распада без икаквих индустријских процеса. Такве, на пример, од којих су направљена ултратанка електронска кола, која се растварају након обављања своје функције у људском телу., први пут представљен у октобру прошле године.

Изум топљење електронских кола је део веће студије такозване пролазне - или, ако желите, "привремене" - електронике () и материјала који ће нестати након што заврше свој задатак. Научници су већ развили методу за конструисање чипова од изузетно танких слојева, тзв наномембрана. Они се растварају у року од неколико дана или недеља. Трајање овог процеса је одређено особинама свиленог слоја који покрива системе. Истраживачи имају могућност да контролишу ова својства, односно да бирањем одговарајућих параметара слоја одлучују колико дуго ће он остати трајна заштита система.

Како је објаснио Би-Би-Си проф. Фиоренцо Оменетто са Универзитета Туфтс у САД: „Растворљива електроника функционише једнако поуздано као и традиционална кола, топи се до свог одредишта у окружењу у којем се налазе, у време које је одредио дизајнер. То могу бити дани или године."

Према речима проф. Џона Роџерса са Универзитета Илиноис, откривање могућности и примене материјала за контролисано растварање тек предстоји. Можда су најзанимљивије перспективе за овај проналазак у области одлагања еколошког отпада.

Да ли ће бактерије помоћи?

Растворљива пластика је један од трендова будућности, што значи помак ка потпуно новим материјалима. Друго, потражите начине за брзо разлагање еколошки штетних супстанци које се већ налазе у окружењу и било би лепо када би одатле нестале.

Недавно Технолошки институт у Кјоту анализирао је деградацију неколико стотина пластичних боца. Током истраживања установљено је да постоји бактерија која може да разгради пластику. Звали су је . Откриће је описано у престижном часопису Сциенце.

Ова креација користи два ензима за уклањање ПЕТ полимера. Један покреће хемијске реакције за разбијање молекула, други помаже у ослобађању енергије. Бактерија је пронађена у једном од 250 узорака узетих у близини фабрике за рециклажу ПЕТ боца. Уврштен је у групу микроорганизама који су разлагали површину ПЕТ мембране брзином од 130 мг/цм² дневно на 30°Ц. Научници су такође успели да добију сличан сет микроорганизама који немају, али нису у стању да метаболишу ПЕТ. Ове студије су показале да заиста биоразгради пластику.

Да би добила енергију из ПЕТ-а, бактерија прво хидролизује ПЕТ са енглеским ензимом (ПЕТ хидролазом) у моно(2-хидроксиетил) терефталну киселину (МБЕТ), која се затим хидролизује у следећем кораку помоћу енглеског ензима (МБЕТ хидролазе) . на оригиналним пластичним мономерима: етилен гликол и терефтална киселина. Бактерије могу користити ове хемикалије директно за производњу енергије (11).

11. Разградња ПЕТ бактеријама 

Нажалост, потребно је пуних шест недеља и прави услови (укључујући температуру од 30°Ц) да би цела колонија развила танак комад пластике. То не мења чињеницу да би откриће могло променити лице рециклаже.

Дефинитивно нисмо осуђени да живимо са пластичним смећем разбацаним свуда (12). Као што показују недавна открића у области науке о материјалима, можемо заувек да се решимо гломазне пластике коју је тешко уклонити. Међутим, чак и ако ускоро пређемо на потпуно биоразградиву пластику, ми и наша деца мораћемо још дуго да се носимо са остацима. ера одбачене пластике. Можда ће ово бити добра лекција за човечанство, које никада неће без размишљања одустати од технологије само зато што је јефтина и згодна?