Откакто бакелитът беше разкрит през 1907 г. като първата синтетична пластмаса - той беше използван като електрически изолатор - този лек, здрав и формован клас материали помогна за създаването на съвременния свят. Пластмасите са основна съставка в дизайна и производството на продукти и тяхната употреба, особено като артикули за еднократна употреба, като бутилки за вода и опаковки за храни, се разширява. Общото тегло на произведената пластмаса на година в момента възлиза на повече от 380 милиона тона и се очаква да достигне 900 милиона тона до 2050 г.
Но подобно на изкопаемите горива, от които са направени, пластмасите могат да имат отрицателни последици за околната среда. До 2050 г. около 12 милиарда тона пластмасови отпадъци ще стоят в сметищата или ще замърсяват естествената среда. За сравнение, този брой възлизаше на около 4,9 милиарда тона през 2015 г. Използваната пластмаса също представлява голяма част от горивото, подавано в инсинераторите за генериращи енергия отпадъци, които са източник на въглеродни емисии. Документални филми като тези, разказани от Дейвид Атънбъро, насочиха вниманието към опасностите за околната среда, породени от отпадъците от пластмаса. Кадрите на изхвърлени бутилки за вода, които задушават морския живот, също помогнаха да предизвикат обществен протест и издигнаха замърсяването с пластмаса в глобален дневен ред.
Въпреки че много пластмаси сега носят символа за рециклиране, на практика рециклирането на пластмаси е грубо и енергоемко. Рециклираните пластмаси обикновено са с по-ниско качество - те имат по-малко здравина - от новопроизведените пластмаси. Все по-често на потребителите се продават продукти, направени от биоразградими пластмаси, получени от растителни източници или обогатени с кислород и други химикали, за да могат да бъдат разградени в околната среда. Това обаче усложнява усилията за рециклиране, тъй като биоразградимите пластмаси имат пагубен ефект върху качеството на рециклираните пластмаси и няма надежден начин за заводите за рециклиране да отделят тези пластмаси от други форми.
Как може да се създаде по-устойчива пластмаса се превърна в един от най-големите и неотложни въпроси в химията днес. Изследователи от много клонове в областта сега работят върху начини за намаляване на пластмасовите отпадъци и за подобряване на шансовете те да бъдат рециклирани.
Едно такова усилие е докладвано в тазседмичния брой на Nature. Щефан Мекинг и колегите му от университета в Констанц в Германия описват нов тип полиетилен - един от най-често срещаните видове пластмаса за еднократна употреба - който може да бъде рециклиран чрез възстановяване на повечето от изходните материали - нещо, което е трудно да се направи с съществуващи материали и технологии за рециклиране.
Тази нова пластмаса трябва да бъде допълнително тествана и нейното въздействие върху съществуващата инфраструктура за рециклиране трябва да бъде оценено. Това ще изисква технология за рециклиране, различна от тази, налична в съществуващите центрове за рециклиране. Ако има консенсус, че трябва да се използва и ако може да се увеличи, има потенциала да ускори преминаването към рециклирана пластмаса. Това може да бъде част от решението за по-малко вредно използване на пластмаси.
Но само химията може да ни отведе само дотук. Ако трябва да се намали изгарянето на пластмаси и натрупването на материали в океаните и сметищата, индустрията не може да продължи да произвежда пластмаси със сегашните темпове. Компаниите трябва да поемат повече отговорност за пълния жизнен цикъл на своите пластмасови продукти. И за да се случи това, правителствата ще трябва да въведат повече регулации и предложеният договор на ООН за пластмасите също трябва да успее.
Еднопосочна система
Пластмасите се правят чрез комбиниране на вериги от прости молекулярни градивни елементи. Не е лесно да стартирате този процес назад, за да създадете материали за повторна употреба - въпреки че изследователите са постигнали известен напредък. Основната пречка пред подобреното рециклиране на пластмаси е как да се разрушат химическите връзки по систематичен и нискоенергиен начин, за да се възстановят ценни материали, които след това могат да бъдат използвани за производството на еднакво висококачествени пластмаси.
Има няколко начина да дадете живот след смъртта на пластмасите. Те включват механично рециклиране - при което те се нарязват, разтопяват и използват повторно като пластмаса с по-ниско качество. Друг вариант е те да бъдат химически рециклирани - чрез разрушаване на връзките, които държат заедно дългите пластмасови молекули, създавайки по-малки, полезни молекули, които могат да бъдат направени в нови пластмаси. Последният подход, вероятно по-трудният от двата, е това, върху което работят Мекинг и колегите му.
Този екип е един от няколкото по света, които се опитват да намерят такъв начин за рециклиране на полиетилен. Използвайки възобновяем източник, Мекинг и колегите му направиха здрав материал, подобен на полиетилен, който съдържа химически групи, които могат да бъдат по-лесно разделени от тези в конвенционалните пластмаси, което позволява материалът да бъде деконструиран на етапа на рециклиране. Учените успяха да възстановят почти целия изходен материал чрез процеса на рециклиране и от него да преработят материала, подобен на полиетилен.
Тази работа идва след тази на друг екип, който съобщи за подобни открития през октомври. Сузана Скот от Калифорнийския университет в Санта Барбара и нейните колеги използваха катализатор, за да помогнат за разграждането на полиетилена на по-малки молекули, които могат да се използват като изходни блокове за производството на различни видове полимери.
Това е умна химия и жизненоважно изследване. Сега подходът трябва да бъде проучен за различни видове пластмаса и в по-големи мащаби. Но докато употребата на пластмаса продължава да нараства, рециклирането само по себе си няма да намали замърсяването с пластмаса.
Индустрията е наясно с това и се ангажира – макар и не толкова, колкото е необходимо – с въпроса как да намали продукцията си. Една пета от компаниите, които произвеждат или използват пластмасови опаковки, са поели ангажимент, наречен Глобален ангажимент за нова пластмасова икономика, създаден от Фондация Елън Макартър и Програмата на ООН за околната среда. Подписалите обещават да увеличат рециклирането на пластмаси като част от по-широк ангажимент към принципите на кръговата икономика, които имат за цел постигане на непрекъснато използване на ресурсите и премахване на отпадъците. Но според последния доклад напредъкът е неравномерен - особено когато става въпрос за намаляване на опаковките за еднократна употреба и приемането на опаковки за многократна употреба.
Ясно е, че компаниите трябва да бъдат насърчавани или притискани по-силно да действат. Ако от тях се изисква да поемат отговорност за целия жизнен цикъл на своите пластмасови продукти, те биха били по-малко склонни да използват материали, които са трудни за повторна употреба или рециклиране. За тази цел предложен глобален договор, който се описва като еквивалент на Парижкото споразумение за климата за замърсяването с пластмаси, трябва да успее. В миналото договорите, насочени към справяне с изменението на климата и загубата на биоразнообразие, се противопоставяха и дори отслабваха от някои в индустрията и от правителства с интереси в изкопаемите горива. Историята не може да се повтори; планетата няма време.
Химиците дадоха пластмасата на света преди повече от век. Но тези изключително полезни материали сега са сериозен източник на екологични бедствия. За щастие, химиците както в академичните среди, така и в промишлеността са решени да намерят щадящ околната среда начин за отстраняване на пластмаси. Компаниите и правителствата сега трябва да се активизират и да поемат отговорност за своята роля в натрупването на отпадъци от пластмаса. Действието не може да дойде твърде скоро.
Nature 590, 363-364 (2021)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
