Правда о биопластике

14 декабря 2017 г.

Рене Чо, Институт Земли, Колумбийский университет

Биопластики часто рекламируются как экологически чистые, но оправдывают ли они эту шумиху?

С 1950-х годов в мире было произведено более девяти миллиардов тонн пластика. 165 миллионов тонн мусора загрязнили наш океан, и ежегодно в океаны попадает еще почти 9 миллионов тонн. Поскольку только около 9 процентов пластика перерабатывается, большая часть остального загрязняет окружающую среду или остается на свалках, где на его разложение может уйти до 500 лет с вымыванием токсичных химикатов в землю.

Традиционный пластик изготавливается из сырья на основе нефти. Некоторые говорят, что биопластики, на 20 или более процентов состоящие из возобновляемых материалов, могут стать решением проблемы пластикового загрязнения. Часто упоминаемые преимущества биопластика — это сокращение использования ресурсов ископаемого топлива, меньший углеродный след и более быстрое разложение. Биопластик также менее токсичен и не содержит бисфенола А (BPA), нарушителя гормонов, который часто встречается в традиционных пластиках.

Картик Чандран, профессор кафедры инженерии Земли и окружающей среды Колумбийского университета, работающий над биопластиками, считает, что по сравнению с традиционными пластиками «биопластики представляют собой значительное улучшение».

Однако оказывается, что биопластики еще не являются панацеей для решения нашей пластиковой проблемы.

Поскольку при разговоре о биопластике часто возникает путаница, давайте сначала уточним некоторые термины.

Биопластики в настоящее время используются в одноразовых предметах, таких как упаковка, контейнеры, соломинки, пакеты и бутылки, а также в многоразовых коврах, пластиковых трубах, корпусах телефонов, 3D-печати, изоляции автомобилей и медицинских имплантатах. Прогнозируется, что мировой рынок биопластиков вырастет с 17 миллиардов долларов в этом году до почти 44 миллиардов долларов в 2022 году.

Существует два основных типа биопластика.

PLA (полимолочная кислота) обычно производится из сахаров кукурузного крахмала, маниоки или сахарного тростника. Он биоразлагаем, углеродно-нейтрален и съедобен. Чтобы превратить кукурузу в пластик, зерна кукурузы погружают в диоксид серы и горячую воду, где ее компоненты расщепляются на крахмал, белок и клетчатку. Затем зерна измельчают и кукурузное масло отделяют от крахмала. Крахмал состоит из длинных цепочек молекул углерода, подобных углеродным цепям в пластике из ископаемого топлива. Некоторые лимонные кислоты смешиваются с образованием длинноцепочечного полимера (крупной молекулы, состоящей из повторяющихся более мелких звеньев), который является строительным блоком пластика. PLA может выглядеть и вести себя как полиэтилен (используется в пластиковых пленках, упаковке и бутылках), полистирол (пенопласт и пластиковые столовые приборы) или полипропилен (упаковка, автозапчасти, текстиль). Компания NatureWorks, штаб-квартира которой находится в Миннесоте, является одной из крупнейших компаний, производящих PLA под торговой маркой Ingeo.

PHA (полигидроксиалканоат) производится микроорганизмами, иногда генетически модифицированными, которые производят пластик из органических материалов. Микробы лишены питательных веществ, таких как азот, кислород и фосфор, но имеют высокий уровень углерода. Они производят PHA в качестве запаса углерода, который хранят в гранулах до тех пор, пока у них не появится больше других питательных веществ, необходимых для роста и размножения. Затем компании смогут собирать ПГА, произведенный микробами, который имеет химическую структуру, аналогичную структуре традиционных пластиков. Поскольку PHA биоразлагаем и не повреждает живые ткани, его часто используют в медицинских целях, таких как шовный материал, стропы, костные пластины и заменители кожи; он также используется для одноразовой упаковки пищевых продуктов.

Хотя биопластики обычно считаются более экологичными, чем традиционные пластмассы, исследование, проведенное в 2010 году Питтсбургским университетом, показало, что это не обязательно так, если принять во внимание жизненный цикл материалов.

В исследовании сравнивались семь традиционных пластиков, четыре биопластика и один, изготовленный как из ископаемого топлива, так и из возобновляемых источников. Исследователи определили, что производство биопластиков приводит к увеличению количества загрязняющих веществ из-за удобрений и пестицидов, используемых при выращивании сельскохозяйственных культур, а также химической обработки, необходимой для превращения органического материала в пластик. Биопластики также в большей степени способствовали разрушению озонового слоя, чем традиционные пластики, и требовали интенсивного землепользования. Было обнаружено, что B-PET, гибридный пластик, обладает самым высоким потенциалом токсического воздействия на экосистемы и наибольшим количеством канцерогенов, а также получил наихудшие результаты в анализе жизненного цикла, поскольку сочетает в себе негативное воздействие как сельского хозяйства, так и химической переработки.