Статьи
Статья

Как предотвратить мусорный апокалипсис

По прогнозам ученых, к 2050 году количество пластиковых отходов увеличится в пять раз. Из-за многочисленных мусорных свалок стремительно растет количество онкологических и многих других смертельно опасных заболеваний. Микропластик попадает даже в продукты питания и воду: за неделю средний человек поглощает 5 г микропластика.

Пластик с нами: с младенчества до смерти

Каждый год человечество создает более 300 млн тонн полимерных материалов. На эти цели расходуется порядка 4% всей добываемой нефти. Дешевые, прочные, легкие полимеры окружают нас повсюду: синтетическая одежда, пластиковая посуда, игрушки из пластмассы, вездесущие пакеты и т. д. Даже смартфоны и ноутбуки изготавливаются с деталями из высококачественного пластика. Мир переживает рост производства полимеров.

«По глобальным оценкам, больше половины пластика, который мы на сегодняшний день имеем, было произведено всего лишь за последние 15 лет. Производство пластика, естественно, будет только расти, потому что без него никак невозможно обойтись», — рассказала каналу «Наука» Александра Ершова, доцент кафедры экологии и биоресурсов, начальник управления научных и инновационных исследований Российского государственного гидрометеорологического университета и руководитель лаборатории исследований пластикового загрязнения природной среды.

Переработка пластика не развита даже в богатых странах. Например, такая передовая страна, как США, вторично перерабатывает пластика всего лишь 14–18%. В переработку идут в основном полиэтилентерефталаты — это тара, бутылки, емкости и немного полиэтилена. Остальные 86% или сжигают, или захоранивают на полигонах. И это лишь учтенный мусор. А сколько его выбрасывается бесконтрольно? Попадая в окружающую среду или сгорая, пластиковые отходы начинают выделять больше сотни видов токсичных веществ и газов, говорят ученые.

Фото: PradeepGaurs / Shutterstock.com

«Среди полимеров есть мономерные вещества, которые сами по себе токсичны: например, поливинилхлорид, небезызвестный ПВХ, из которого делают окна и белые двери, а винилхлорид — канцерогенный мономер — разрушает печень и у людей, и у животных», — рассказал каналу «Наука» ученый-химик Валерий Петросян, заслуженный профессор МГУ, эксперт ООН по химической безопасности.

Один из самых опасных полимеров — полиэтилентерефталат. Из него делают пластиковые бутылки и детские игрушки. При разложении он выделяет так называемые фталаты. В организме человека они вызывают выработку избыточного уровня женских половых гормонов — эстрогенов. «Эти вещества используются, например, для изготовления детских бутылочек, из которых кормят грудных детей, детских сосок, всяких колечек, которые любят грызть маленькие дети, игрушек, которые они любят мять своими руками. И вот этих фталаты проникают через поры кожи, через рот, и меняется гормональный фон маленьких детей», — рассказал каналу «Наука» химик Валерий Петросян. Недавно ученые обнаружили частицы микропластика в плаценте беременных женщин и предупредили, что химические вещества могут повредить развивающуюся иммунную систему плода.

«Пластиковый суп» в океане

Если яды, выделяемые пластиками, могут проникать даже через кожу, то представьте себе, с какой скоростью они распространяются в воде. Поэтому больше всего страдает Мировой океан. Особенно учитывая тот факт, что собрать и утилизировать пластик в воде гораздо сложнее, чем на суше. Кстати, именно с Большой земли в океан попадает 80% пластиковых отходов: их приносят течением реки — это прежде всего крупнейшие реки Индии и Китая. Например, через великую китайскую реку Янцзы в океаны ежегодно попадает 1,5 млн тонн пластика.

Так формируется Большое тихоокеанское мусорное пятно — одно из самых печальных мест на нашей планете. Из-за особенностей океанских течений огромное количество пластиковых отходов собирается в одну массу. Масштабы бедствия колоссальны. Площадь пятна сравнима с площадью Франции, и оно убивает все живое! Птицы, рыбы, черепахи, киты и многие другие морские обитатели принимают пластик за легкую добычу и забивают себе желудок неперевариваемым мусором. Это становится причиной мучительной смерти от голода. Вдобавок разлагающийся пластик выделяет токсины, отравляющие воду. Множество живых существ гибнут от этих медленных ядов.

Фото: @boyanslat @theoceancleanup / Twitter

Огромные плавучие свалки также есть в Атлантическом и Индийском океанах. Есть данные, что еще одно мусорное пятно формируется в Арктике. И это только начало мусорного апокалипсиса. Эксперты говорят, что мы видим на поверхности лишь 1% — вершину айсберга, а глубже находится ужасающий мир микропластика.

Впервые термин «микропластик» ввел американский профессор Ричард Томпсон, когда в 2004 году опубликовал в журнале Science статью под названием «Потерянные в море. Где же весь пластик?». В ней он подсчитал, что в океан ежегодно поступает около 5 млн тонн пластиковых отходов, и при этом, с помощью данных натурных измерений ученые показали, что на поверхности обнаруживается только примерно 100 000 — 200 000 тонн.

Под каждым мусорным пятном в океане находится «пластиковый суп» из микрочастиц, которые годами оседают на дно. Этот вид пластика практически невозможно собрать и переработать ни одним из известных сегодня способов. Он буквально растворен в воде, которую мы пьем, и даже в воздухе, которым мы дышим.

Когда мы отправляемся на курорты, чтобы оздоровиться, то, конечно, не думаем о качестве морского бриза. Но экологи все подсчитали. Например, на побережье Бискайского залива во Франции они обнаружили в среднем 19 фрагментов микропластика на кубометр морского воздуха. Недавно ученые зафиксировали самое высокое в истории содержание микропластика на дне Средиземного моря: почти 2 млн частиц на квадратный метр. Частицами пластика размером менее 5 мг усеяны все морские пляжи и вода, в которой мы плаваем.

Фото: ewb-uk.org

«Я в химии работаю 60 лет, с момента поступления на химический факультет МГУ, — рассказал Валерий Петросян каналу "Наука". — 45 лет назад, впервые оказавшись в экологической экспедиции в Мировом океане и увидев, что весь океан покрыт нефтяной пленкой и полимерными отходами, я начал задумываться о том, что мы ведем себя неправильно, экологически невежественно и можем загубить природу — нашу окружающую среду и, соответственно, начать губить самих себя. Так оно и вышло, к сожалению».

Даже некогда чистая вода озера Байкал существенно загрязнена пластиком. Содержание микрочастиц — около 40 000 на 1 м². Но это все же меньше, чем в Баренцевом море, где показатель — 60 000 на 1 м². Речь идет о частицах величиной 0,2–0,3 мм. Все, что мельче, ученые не могут даже измерить.

Наука делит пластиковые отходы на макропластик (частицы больше 20 мм), мезопластик (5–20 мм) и микропластик (менее 5 мм). А есть еще нанопластик — это то, что меньше 100 нанометров. У него уже совершенно другой уровень взаимодействия с живыми организмами, чем у пластиковой бутылки. Есть мнение, что нанопластик может влиять на клетки человеческого организма. Такие частицы легко могут попасть в продукты питания и питьевую воду через упаковку.

Как предотвратить мусорный апокалипсис?

Стоит ли паниковать? Как ни странно, ученые не знают точный ответ на этот вопрос, потому что последствия потребления микропластика для здоровья пока не доказаны. По одной из версий, частицы могут выходить из организма без вреда. «Есть очень много разных мнений на этот счет — вреден ли микропластик. И на самом деле ответа на этот вопрос пока еще нет, потому что исследования проводятся сравнительно недавно, — рассказала Александра Ершова. — Для науки 15 лет — это совсем немного. Для того чтобы делать такие выводы, нужно проводить многолетние исследования. И если мы говорим о вреде для человека, то, значит, нужно проводить исследования на человеке. Таких исследований еще не было».

Объектами исследований пока служат морские обитатели и зоопланктон. Частицы микропластика были обнаружены как в самом планктоне, так и в мидиях, крабах, некоторых видах рыб. Если бы это был чистый пластик без примесей, то, возможно, он не принес бы вреда организму, считает Ершова. Но в морской воде растворено огромное количество загрязняющих веществ: это и пестициды, тяжелые металлы, и различные органические загрязнители. Имея пористую поверхность, частицы микропластика впитывают в себя все как губка и становятся токсичными. Когда их поедает рыба, которую поедаем мы, последствия для здоровья могут быть весьма неприятными.

Но даже если предположить, что микропластик безопасен, он все равно представляет собой инородное тело для природы, и, понимая это, экологи стремятся вернуть ей первозданный вид. Есть несколько решений, которые пока носят экспериментальный характер.

Японские ученые обнаружили в 2016 году бактерии, которые питаются пластиком. Это новая генетическая модификация бактерии рода Ideonella. Она обладает системой специализированных ферментов, которые разлагают токсичный полиэтилентерефталат. Проще говоря, эти микроорганизмы способны превратить пластиковую бутылку в углекислый газ. И эти бактерии можно культивировать. Но быстро решить проблему загрязнения планеты они точно не смогут.

Молодой голландский изобретатель Боян Слат разработал систему, которая должна справиться с этой задачей за несколько десятков лет. Он предлагает установить в устьях крупнейших рек Азии аппараты Interceptor («перехватчик» — англ.). Это огромные катамараны длиной 24 м, в которых конвейерная лента фильтрует воду, вылавливая мусор и распределяя его в плавучие контейнеры. После их заполнения оператор на земле получает сигнал — тогда к катамарану подходит лодка и забирает пластик на переработку. Во время сбора мусора судоходство на реке не прекращается.

Установленная на реке система способна собирать больше 100 тонн мусора в день. В будущем голландский изобретатель намерен создать искусственную береговую линию посреди мусорного пятна, что поможет сделать сбор пластика эффективнее. Создание тестовой установки обошлось компании Слата в $20 млн. Но чтобы справиться с одним лишь Большим тихоокеанским мусорным пятном, понадобится аж 60 дорогостоящих мусорных ловушек и как минимум десять лет работы.

При этом надо будет еще разработать систему, которая позволит утилизировать миллионы тонн океанского мусора, доставляемого на берег. Ведь пластик, выловленный из воды, стандартной переработке не подлежит. Новых высококачественных изделий из него не произвести. Но зато из океанского пластика можно получить энергию, если выстроить на побережье систему современных мусоросжигательных заводов.

Для полной нейтрализации токсичных веществ отходы должны гореть на колосниковой решетке с большим количеством кислорода при температуре более 1200 °С. При такой колоссальной температуре сложные полимерные соединения распадаются на простые вещества: кислород, углерод и хлор. Такие заводы есть в Японии: там сжигается около 28–30% пластика с производством электроэнергии и 6–8% с производством тепла. То есть это не просто мусоросжигательные заводы, а электростанции и теплоэлектростанции.

В России также разработаны способы получения топлива из пластиковых отходов. Например, специалисты Института нефтехимического синтеза РАН создали установку, которая способна изготавливать синтетические нефть и бензин. «Использование этой технологии, смеси полимеров и тяжелого нефтяного остатка, например гудрона, дает синтетическую нефть, содержание бензина в которой — на уровне 5–15%, дизельного топлива — до 30–40%, — рассказал каналу "Наука" Хусаин Кадиев, научный сотрудник Института нефтехимического синтеза им А. В. Толмачева. — Вакуумная газоль, которая может быть также использована как для производства моторных топлив. И небольшое количество непревращенного остатка используем на этой же технологии для получения тепловой энергии».

Однако превратить пластиковые отходы из экологической проблемы в ценный ресурс данная технология пока не способна. Виной тому прежде всего низкие цены на нефть. Впрочем, запасы черного золота не бесконечны. Не исключено, что однажды синтетическая нефть станет дешевле природной. Также ученые возлагают большие надежды на биоразлагаемые полимеры и новые технологии, повышающие скорость разложения пластика.

Если ничего не предпринимать и не задуматься о сортировке и переработке мусора уже сейчас, то будущее человечества будет выглядеть как город Агбогблоши в Гане, где тысячи людей фактически проживают на территории гигантской свалки и дети играют с мусором. Подробнее о возможных решениях проблемы рассказано в передаче «Угрозы современного мира» на канале «Наука».

Люди создали на Земле отвратительный «материк». Можно ли от него избавиться?

Разработана технология спасения океана от микропластика

Чернобыль: новая опасность

Читайте также
Исследование: даже одно дерево помогает городу остывать от дневной жары
Исследование: даже одно дерево помогает городу остывать от дневной жары
Если нет места для лесопарка, есть альтернативное решение.
Опубликованы спутниковые снимки разлива топлива в Норильске
Опубликованы спутниковые снимки разлива топлива в Норильске
Спутники показали, как распространяется загрязнение.
Эксперты предупредили о катастрофе, грозящей спутникам
Эксперты предупредили о катастрофе, грозящей спутникам
Космический мусор превратился в аналог «дрейфующего острова из пластика» на околоземной орбите.