Можно ли найти более экологичный и выгодный способ утилизации пластика?

Наука и жизньНаука

Из нефти в «нефть» по-менделеевски

Кандидат химических наук Максим Абаев

Посмотрим на пакет с мусором — со стороны дна. Фото: Paul Domenick/Flickr.com/CC BY-ND 2.0

Часто говорят, что история развивается по спирали. При желании можно, конечно, найти как подтверждения этой мысли умного древнего грека Ксенофонта, так и аргументы против неё, но в любом случае анализ событий прошлого и попытка примерить их на настоящее бывают порой, как минимум, любопытны. А как максимум, могут оказаться полезными при решении каких-нибудь вопросов современности. К тому же существует ряд постоянных проблем, преследующих человечество всю его историю. Например, как обеспечить себя пропитанием, жильём или… куда девать мусор?

На протяжении тысячелетий проблема отходов решалась в основном по принципу: выкинь ненужное и забудь о нём. Технология работала практически без сбоев, поскольку всё нужное и так шло впрок, а совсем ненужное как-то само собой растворялось в окружающей среде, постепенно становясь её частью. Это продолжалось, пока человек использовал и производил материалы, так или иначе присутствующие в самой природе. Дерево, камень, растительные и животные вещества — всё это изымалось, а потом возвращалось в природу в более или менее «знакомом» ей виде. Если люди покидали обжитые места, то через сотню лет можно было и не догадаться, что здесь когда-то была деревня либо распаханное поле. Круговорот углерода уверенно работал. Но ситуация поменялась, когда человечество изобрело синтетическую пластмассу.

На крупном нефтегазохимическом комплексе в Тобольске ежегодно производится 1,5 млн тонн полиэтилена и 1 млн тонн полипропилена. Существенная доля продукции идёт на производство полимерной упаковки, а значит, имеет очень короткий срок службы. Фото Вячеслава Бухарова/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

До 1898 года в мире не было ни одной молекулы полиэтилена — это полностью рукотворный материал, которого никогда не существовало в природе. То же самое можно сказать и о множестве других типов пластиков, например, о полипропилене или полиэтилентерефталате, из которых производят пластиковые бутылки и другую упаковку. Весь ХХ век производство пластиков стремительно развивалось, делая полимеры всё более технологичными. Поэтому нет ничего удивительного в том, что пластик в итоге потеснил, а где-то и полностью вытеснил многие «классические» материалы вроде металла, стекла, дерева или бумаги. Говорят, что мы сейчас живём в пластиковом мире, ну или что пластиковый мир победил, — это, по сути, правда. И как у всего, у пластика есть своя тёмная сторона.

Фото: Ivan Radic/Flickr.com/CC BY 2.0

Общеизвестная проблема пластика в том, что он крайне медленно разрушается в природе. Пластмасса не гниёт и не ржавеет. Полимерные молекулы могут распадаться под действием ультрафиолета Солнца или окисляться кислородом и рассыпаться на кусочки, но процесс этот совсем не быстрый. Существуют бактерии и даже насекомые, способные кое-как «грызть» пластмассу, но пока это больше актуально для лабораторных условий. Бутылку из-под газировки, выброшенную в лесу, никто пока целиком не съест, даже за десять лет. И хотя о проблеме пластикового загрязнения с точки зрения экологии можно говорить много, попробуем взглянуть на неё с другой, более химической стороны.

Бабочкаогнёвка (Aphomia sociella), или восковая моль, — одно из насекомых, способных есть полиэтилен. Взрослая особь ничем не питается и живёт не больше месяца, однако её личинки паразитируют в ульях пчёл, ос и шмелей, поедая в том числе воск. Было замечено, что личинки едят ещё и полиэтилен. В их кишечнике содержатся бактерии, которые вырабатывают ферменты, способные расщеплять не только компоненты воска, но и молекулы полиэтилена. Правда, только на «пластмассовом» корме личинка долго не протянет. Похожая способность встречается и у личинок других насекомых, например жуков хрущаков. Фото: Drahkrub/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Источником сырья для производства основных и самых крупнотоннажных пластиков (полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида, полиэтилентерефталата) служат нефть и газ. При добыче нефти вместе с ней из недр выходит так называемый попутный нефтяной газ, который богат более сложными, чем метан, углеводородами. В природном газе, по большей части состоящем из метана, тоже содержатся молекулы побольше, в первую очередь этана, которые перед тем, как запускать газ «в трубу», нужно из него извлечь.

Почему так важны именно «длинные» углеводороды? Дело в том, что получить полимер можно из молекулы, где как минимум два атома углерода связаны двойной связью. В процессе реакции полимеризации одна связь из двойной сохраняется, а вторая разрывается пополам и за счёт неё образуется новая связь между молекулярными звеньями. Так, молекула за молекулой прирастает полимерная цепочка.

Дикие слоны на востоке Шри-Ланки стали наведываться на мусорные полигоны в поисках пищи. Но вместе с пищевыми отбросами животные съедают пластик и другие токсичные отходы. Фото: Tharmapalan Tilaxan/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Из метана, в котором только один атом углерода, полимер просто так не сделать. Да, существуют технологии полимеризации и метана, но при наличии более доступных источников сырья они пока не имеют практического значения. Это даже не как почесать левой рукой правое ухо, а пытаться использовать для этого левую ногу. Теоретически возможно, и у кого-то получится, но зачем? Естественно, так никто пока не делает, и на химических заводах полимеризуют уже более подходящие молекулы, полученные из подземного «склада» природы, отсортированные и переработанные. Из добытых углеводородов извлекают нужные компоненты, например газы этан и пропан, либо более длинные углеводородные молекулы, полученные при переработке нефти, «разрезают» на маленькие кусочки длиной в несколько атомов углерода. Углубляться в технологии, что, как и из чего получают, сейчас не будем, нам важен сам факт того, что подавляющая часть пластмасс — это продукт переработки ископаемых углеводородов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
Правило двух Миссисипи: что такое «толкаголизм» и как с ним бороться Правило двух Миссисипи: что такое «толкаголизм» и как с ним бороться

Что такое «толкаголизм», к каким последствиям он может привести?

Forbes
Потепление динозавров Потепление динозавров

Какая температура тела была у динозавров?

Наука и жизнь
Пройти кастинг: на чем зарабатывают молодые актеры в России и как им помогают соцсети Пройти кастинг: на чем зарабатывают молодые актеры в России и как им помогают соцсети

Сколько могут получать актеры и какую роль в этом играют соцсети

Forbes
Жизнь без еды Жизнь без еды

Среди насекомых есть виды, которые во взрослом состоянии не питаются вовсе

Наука и жизнь
Едем со спокойной душой Едем со спокойной душой

Что обязательно нужно сделать перед отпуском?

Лиза
BMW 3-й серии BMW 3-й серии

BMW 3-й серии. Новая «трешка» учтиво заботится о водителе

Quattroruote
Альцгеймер в сахаре Альцгеймер в сахаре

Как ученые связывают болезнь Альцгеймера и сахарный диабет?

Наука
Доктор едет, едет Доктор едет, едет

Два врача и программист построили цифровую платформу для ДМС

Forbes
На чём растут «сумки» и «денежки»? На чём растут «сумки» и «денежки»?

Чем примечательны пастушья сумка и ярутка?

Наука и жизнь
Мукомолы не могут договориться с хлебопеками Мукомолы не могут договориться с хлебопеками

Подорожание пшеницы привело к росту стоимости муки в ряде регионов

Монокль
Delta IV: конец истории Delta IV: конец истории

Последний пуск ракеты-носителя семейства Delta IV

Наука и техника
Нейросети DeepMind научились решать задачи на уровне серебряных медалистов Международной математической олимпиады Нейросети DeepMind научились решать задачи на уровне серебряных медалистов Международной математической олимпиады

Нейросети справились с четырьмя из шести задач IMO 2024 года

N+1
Лошадиная королевская фамилия Лошадиная королевская фамилия

«Моя леди Джейн»: кони и люди в альтернативной истории Англии XVI века

Weekend
И в букет, и в тарелку И в букет, и в тарелку

Цветы не только красивы, но вкусны и полезны

Здоровье
История в лицах История в лицах

Михаилу Тройнику отлично удается играть как простого парня, так и аристократа

OK!
Искусство Искусство

Экскурсия по выставке-квесту «Памятник исчезнувшей цивилизации»

Собака.ru
Из газеты в Белый дом: как Жаклин Кеннеди помогла мужу стать президентом Из газеты в Белый дом: как Жаклин Кеннеди помогла мужу стать президентом

Какой была первая леди, которая запомнилась миру не меньше, чем ее муж-президент

Forbes
Джеймс Уэбб сделал снимок холодного газового гиганта в 6 раз больше Юпитера Джеймс Уэбб сделал снимок холодного газового гиганта в 6 раз больше Юпитера

Астрономы сделали снимок планеты в шесть раз массивнее Юпитера

ТехИнсайдер
Вездесущий клещ Вездесущий клещ

Нина Тикунова поделилась своим видением клещевой проблемы в России и в мире

Наука
Ту-104 против De Havilland Comet: чем похожи судьбы двух первых реактивных авиалайнеров Ту-104 против De Havilland Comet: чем похожи судьбы двух первых реактивных авиалайнеров

Ту-104 и Comet: судьба первых гражданских реактивных самолетов

ТехИнсайдер
«Санни»: черная комедия с Рашидой Джонс о женщине, которая ищет пропавших мужа и сына «Санни»: черная комедия с Рашидой Джонс о женщине, которая ищет пропавших мужа и сына

«Санни»: проект, скрывающий за маской черной комедии драму и детектив

Forbes
Илья Авербух и Лиза Арзамасова: «Мы оба пребываем в состоянии ожидания чуда» Илья Авербух и Лиза Арзамасова: «Мы оба пребываем в состоянии ожидания чуда»

Главное в семье — это любовь мужа и жены

Коллекция. Караван историй
Мокрая зона Мокрая зона

Ответы на самые актуальные вопросы, связанные с выбором сантехники

Лиза
Путешествия во времени и ядерный апокалипсис. Что ученые думают про фильмы Кристофера Нолана Путешествия во времени и ядерный апокалипсис. Что ученые думают про фильмы Кристофера Нолана

Вероятно ли воплощение научно-фантастических идей режиссера Кристофера Нолана?

СНОБ
Заливная рыба Заливная рыба

Как сделать заливную рыбу не гадкой? Рассказываем!

КАНТРИ Русская азбука
Беспилотник научили обнимать деревья крыльями Беспилотник научили обнимать деревья крыльями

PercHug способен садиться на столбы и деревья, обхватывая их крыльями

N+1
Умные полимеры в медицине Умные полимеры в медицине

Что такое умные полимеры и почему их использование в медицине так важно?

Наука и жизнь
В гостях у Angry Birds В гостях у Angry Birds

О чем щебечет западный край страны – Куршская коса?

2Xplore
Юлия Галкина: «В кино самое главное — компания» Юлия Галкина: «В кино самое главное — компания»

Горжусь, я единственная актриса — кандидат наук

Коллекция. Караван историй
Открыть в приложении