Человечество живет в эпоху производства и потребления товаров широкого ассортимента. Это касается изделий из синтетических пластических масс, которые еще называют «пластиками». Дешевизна материала, технические параметры пластмассы сделали его популярным. Такие синтетические полимеры во многих сферах вытеснили более дорогое сырье – древесину и металл. Одновременно с повсеместным распространением пластмассовых изделий возник вопрос их утилизации. Проблема заключается в том, что использованный пластик в природных условиях не разлагается и полностью сохраняет свою молекулярную структуру. Только, через длительное время, пластиковые изделия под действием внешних факторов среды разрушаются на более мелкие фрагменты размером от 5мм и меньше, которые называют «микропластиком».
В настоящее время синтетические полимеры используются во всех областях человеческой деятельности. Из них делают игрушки и строительные материалы, волокна и ткани, защитные маски и очки, упаковочные материалы и корпуса приборов, пленки и обувь, и другие изделия. Сырьем для производства пластика является нефть, природный газ и уголь. В зависимости от числа компонентов все синтетические пластмассы подразделяются на простые и композиционные.
Массовое производство пластиковых изделий началось в 60-е годы прошлого века. За это время объем выпуска пластиковых материалов вырос до380 млн. тонн в год. При этом на переработку уходит не большая часть отслуживших свой срок пластических изделий, а остальная часть складируется в спрессованном виде на полигонах.
Синтетические пластмассовые изделия являются недорогими и долговечными, благодаря чему их можно найти практически повсюду. В большей степени пластиковая тара используется в пищевой промышленности, в эту отрасль направляется более 50% всего объёма полимерной тары, 25% пластиковой продукции применяется в химической промышленности, что легко объясняется её свойствами прочности и устойчивости к химическим реакциям, остальные 25% равномерно распределяются по остальным отраслям, включая лакокрасочную, строительную, автомобильную и другие.
Большая часть современных строительных материалов, тканей, предметов быта, упаковочных материалов составляют полимеры. Это целая группа синтетических соединений, имеющих характерные отличительные признаки. Их очень много, но несмотря на это, число синтетических полимеров продолжает расти. Ведь химики ежегодно синтезируют все новые и новые пластические вещества.
Несмотря на многочисленные преимущества пластмассовых изделий перед человечеством стоит вопрос грамотной утилизации синтетических полимерных материалов.
Существует несколько методов вторичной переработки вышедших из употребления пластмассовых изделий. Первый- механический метод, в основе которого лежит измельчение перерабатываемых пластиковых бутылок, заводских упаковок, полиэтиленовых пакетов и других изделий. Из них получают гранулы ПВХ, флекс, химическое волокно и другое. Второе, физико-химические методы основанные на пиролизе, гидролизе, гликолизе и метанолизе.
Экологи неустанно работают над поиском различных способов по переработке пластика. Так ученым различных стран удалось найти новые способы биологического разложения отслуживших свой срок пластиковых изделий.
Так, исследователи, занимающиеся проблемой утилизации пластиковых отходов, выделили из питательной среды новый вид бактерий, способных разлагать полиэтилентерефталат (ПЭТ) – этот термопластик применяется в основном для изготовления пластиковых бутылок. Результаты исследования показали, что грамотрицательные аэробные бета-протеобактерии получившие название Ideonella sakaiensis растут на полиэтилентерефталатной пленке. Ученые установили, что при росте I. sakaiensis полиэтилентерефталатная пленка сильно повреждается и через шесть недель при 30°С практически полностью разлагается этими бактериями, в результате чего образуется терефталевая кислота и этиленгликоль.
Также ученые выяснили, что нитчатые грибы Fusarium oxysporum и Fusarium solani могут расти на минеральной среде, содержащей нити полиэтилентерефталата и использовать их для поддержания своего роста. Биохимики тестируя разнообразные организмы-эндофиты на предмет биологической активности, обнаружили, что эндофитный гриб Pestalotiopsis microspora способен питаться, переваривая полиуретановые пластмассы. Было установлено, что P. microspora разлагает не только твердые пластиковые изделия, но и жидкие, а также различные синтетические волокна. При этом способность к разложению пластика сохраняется как в кислородной, так и бескислородной среде. Ученые смогли выделить вырабатываемый P. microspora фермент из класса серин-гидролаз, с помощью которого данный вид грибов способен разлагать полиуретан. Исследователи обнаружили, что способностью разлагать пластмассы обладает также плесневый гриб Aspergillus tubingensis. Гриб A. tubingensis способен расти на пластиковых поверхностях, выделяя при этом ферменты, разрушительные для химических связей в полимерах. Для этого он использует свой мицелий -грибницу. Было установлено, что за несколько недель гриб способен разрушить пластмассу, на разложение которой в обычных условиях потребовалось бы много лет.
Ученые выяснили, что гусеницы мучных хрущаков —Tenebrio molitor способны перерабатывать такую распространенную форму пластика, как пенопласт. Исследователи заключали в стеклянных колбах по 40 личинок и 6 грамм пенопласта на две недели. Было выяснено, что за это время личинки съедают около четверти пенопласта, которая преобразуется в энергию и массу тела личинок. Кроме этого учёные установили, что пенопласт разлагается, за счет ферментов бактерий, живущих в кишечнике гусениц мучных хрущаков. Биологи также установили, что личинки большой восковой моли, которые поедают воск и приплод в пчелиных ульях, способны питаться полиэтиленовой пленкой и расщеплять его с помощью пищеварительного фермента.
Таким образом, химические и биологические способы разложения пластических масс, позволят утилизировать огромное количество накопившегося в мире пластика.
Утилизация пластика должна стать обычным и естественным процессом, что положительно скажется на состоянии окружающей среды. Сбор пластиковых отходов нужно начинать в домашних условиях. Для этого отслужившие свой срок пластиковые изделия необходимо сортировать и сдавать в пункты сбора отходов.
Кроме этого, необходимо наладить производство таких пластиков, вторичное сырье которых может практически бесконечно возобновляться. Для контроля общего объема пластика в мире, рядом компаний проводятся программы по его утилизации и дальнейшего повторного использования.
Юсуп Мамедов,
кандидат биологический наук.
Комментарии