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

Точка и шар. Что может быть общего между ними? Точка и шар. Что может быть общего между ними?

Что, если взглянуть на квантовые точки с новой точки зрения?

Наука и жизнь
Душепарка Душепарка

В России есть свой согревающий напиток – душепарка

КАНТРИ Русская азбука
Потепление динозавров Потепление динозавров

Какая температура тела была у динозавров?

Наука и жизнь
Все побежали и я побежал Все побежали и я побежал

Почему марафоны и тренинги только уводят дальше от цели

VOICE
Жизнь без еды Жизнь без еды

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

Наука и жизнь
Эта посредственность Бетховен Эта посредственность Бетховен

Не то чтобы совсем уж бездарность, но... — о чем рассказали генетические тесты?

Знание – сила
Прочие опасности Прочие опасности

Что писали в «дорожных» книгах 1950-х и 1960-х годов

Автопилот
Бабушка знала толк! Вот почему полезно есть супы: интересные факты Бабушка знала толк! Вот почему полезно есть супы: интересные факты

Супы — это не просто согревающее в холодную погоду блюдо

ТехИнсайдер
Искусственный интеллект для физики белка Искусственный интеллект для физики белка

Что искусственный интеллект AlphaFold «знает» о физике белка?

Наука и жизнь
О природе постыдного: чем занимались нейробиологи в караоке О природе постыдного: чем занимались нейробиологи в караоке

Почему люди краснеют от стыда и смущения?

СНОБ
Точка роста Точка роста

Регина Тодоренко: лучшее лекарство от хейта — безразличие

VOICE
Вася из прошлого и настоящего. Как изменился эмоциональный интеллект у детей Вася из прошлого и настоящего. Как изменился эмоциональный интеллект у детей

Психолог Катерина Мурашова — про эмоциональный интеллект у современных детей

СНОБ
Зонд DART увидел омоложение поверхности Диморфа Зонд DART увидел омоложение поверхности Диморфа

Как планетологи составили портрет системы астероидов Дидим и Диморф

N+1
Преодоление трагедии: что такое интергенерационная травма и как она проявляется Преодоление трагедии: что такое интергенерационная травма и как она проявляется

Как другие страны справлялись с историческими травмами

Forbes
Владимир Лифшиц Владимир Лифшиц

Биография Владимира Лифшица дает ответ на мучительные вопросы современности

Дилетант
«Денег нет, но вы держитесь»: 5 самых тяжелых случаев инфляции в истории «Денег нет, но вы держитесь»: 5 самых тяжелых случаев инфляции в истории

Самые тяжелые случаи инфляции с чрезвычайно высокими темпами в истории

ТехИнсайдер
Половина пути Половина пути

Каково это — отдыхать с супругой

VOICE
Как стеклышко Как стеклышко

Заготовки летом. Как стерилизовать стеклянную тару в микроволновке?

Лиза
Истории со вкусом и запахом Истории со вкусом и запахом

Воспоминания детства. Возможно, это именно то, что мы называем ароматом времени

Знание – сила
Почему «счастливые часов не наблюдают»? Так работает мозг Почему «счастливые часов не наблюдают»? Так работает мозг

Увеличение нашей активности влияет на то, как наш мозг отсчитывает время

ТехИнсайдер
Уха Уха

Уха! Этот прозрачный отвар – апофеоз рыбьего предназначения

КАНТРИ Русская азбука
Наперегонки с аппетитом Наперегонки с аппетитом

Что такое индекс насыщаемости продуктов и почему он важен для похудения

Лиза
Мхи могут сделать Марс пригодным для сельскохозяйственных культур Мхи могут сделать Марс пригодным для сельскохозяйственных культур

Земные мхи не только выживут на Марсе, но смогут изменить марсианские почвы

ТехИнсайдер
«Криворукие гуманоиды», или Поговори со мной, машина! «Криворукие гуманоиды», или Поговори со мной, машина!

Мог ли чат GPT появиться в России и почему Китай скоро обгонит США

Наука
Призывы к убийствам в эфире радио: 30 лет геноциду в Руанде Призывы к убийствам в эфире радио: 30 лет геноциду в Руанде

Как африканская страна пережила 100 страшных кровопролитных дней геноцида

ТехИнсайдер
Заливная рыба Заливная рыба

Как сделать заливную рыбу не гадкой? Рассказываем!

КАНТРИ Русская азбука
Действие бездействия Действие бездействия

Почему «Три сестры» стали образцовой пьесой Нового времени

Weekend
Библиотеки античности Библиотеки античности

Первые библиотеки человечества. Какова их судьба?

Знание – сила
«Разоренный дом». Отрывок из романа Руби Намдара «Разоренный дом». Отрывок из романа Руби Намдара

Жизнь профессора идет своим чередом, пока не начинают посещать странные видения

СНОБ
Мясо по-фрaнузки Мясо по-фрaнузки

Хотите озадачить гостя из Парижа – приготовьте ему свинину под сырной корочкой

КАНТРИ Русская азбука
Открыть в приложении