Вторичная переработка

Это наиболее ресурсосберегающий путь, однако он не всегда рентабелен как в экономическом, так и в экологическом плане. Здесь существует ряд проблем. Первая проблема – сортировка мусора. На свалке это невозможно – автоматов таких нет, а вручную это медленно и опасно для здоровья. Сортировать мусор нужно в момент его выбрасывания. В некоторых зарубежных странах такой сбор мусора давно освоен: в Германии у каждого дома стоит четыре контейнера, каждый имеет свой цвет и предназначение: красный – для пищевых отходов, зеленый – для стекла, синий – для пластика, желтый – для бумаги. Когда-то на эту акцию были затрачены большие деньги, предшествовала мощная рекламная кампания, сейчас все идет само собой и компании по переработке давно оправдали затраты и имеют большие прибыли. В нашей стране эксперимент по раздельному сбору мусора начат в городе Пущино, однако говорить о результатах пока рано.

Вторая проблема – доставка мусора к месту переработки. Не в каждом населенном пункте можно построить завод, т. е. пластиковый мусор нужно везти в другой город или даже регион, а это большие капиталозатраты.

Третья проблема заключается в том, что мусор – сырье нестандартизируемое. Каждая партия пластиков будет принципиально отличаться от предыдущей, поэтому эти отходы невозможно использовать для высококачественной продукции: полимер «грязного» нетоварного вида не может конкурировать с первичными изделиями.

Есть успехи в переработке крупнотоннажных изделий из каучука (шин). Шины дробят в крошку и добавляют в покрытия дорог. Тонкие дисперсии добавляют при производстве новых шин, значительно экономя сырье.

Синтез «экологически чистых» полимеров

«Нам больше не нужны пластмассы, способные храниться вечно», – сказал несколько лет назад американский химик Рами Нараян. Совместно с американскими учеными он разработал технологию синтеза полимеров по принципу – что сама природа создает, то и способна разрушить. Он первым стал вводить в полимеры гранулы крахмала и целлюлозы, попадая на свалку, такие изделия быстро разрушаются бактериями до мелкой полимерной пыли.

Сейчас вводят и другие функциональные группировки. К синтетическим полимерам, склонным к биоразрушению, относят сложные полиэфиры общей формулы:

−O−(CH₂) _x −O−C−(CH₂) _y −C−

O O n

Если такие ВМС закопать в землю на четыре недели, а затем извлечь и взвесить, то их плотность уменьшится на 20 %. Источниками ферментов служат почвенные грибки. Внутри полимера протекает химический гидролиз с образованием низкомолекулярных соединений и ухудшением механических свойств. Например, в полиэтилене нет связей, которые могут подвергаться ферментативному расщеплению или распаду (срок его распада около 100 лет).

Чтобы полиэтилен расщеплялся на НМС, при синтезе в него вводят «слабые связи», которые под действием света в присутствии О₂ и Н₂ О разрушаются, а затем короткие цепи полиэтилена с n < 20 ферменты способны расщеплять до уксусной кислоты.

Ученые непрестанно ищут возможности расширить количество полимеров, которые бы синтезировались живой природой. Удалось обнаружить бактерии, живущие в почве и способные синтезировать полимеры в качестве внутриклеточного резервного материала. Весьма перспективными являются полиэфиры общей формулы:

O

−O−CH−CH₂ −C−... R = −(CH₂) _x −CH₃

R

х – от 0 до 8

Свойства этих полимеров в зависимости от величины R меняются от жестких пластиков при малых х до пленочных каучуков при больших х. В этих пределах можно точно изменить свойства полимеров, смешивая в одной и той же макромолекуле звенья, имеющие различные боковые группы R. Для того чтобы бактерии синтезировали крупные полимеры, включая в их цепи различные R в заданном соотношении, нужно правильно составить рацион питания бактерий.

Схема синтеза и разрушения модифицированного полиэтилена

Включение кетогруппы в цепь

H O

~СН₂ −С^• + СО ® ~СН₂ −СН₂ −С^• + СН₂ =СН₂ ®

Н O Н

~СН₂ −СН₂ −С−СН₂ −С^• и т. д.

слабые связи Н

Разрушение «слабой связи»

O

~СН₂ −СН₂ −С−СН₂ −СН₂ ~ ~СН₂ −СН₂ −С^• + ^• СН₂ −СН₂ ~

O

~СН₂ −СН₂ −С−OН + OH−СН₂ −СН₂ ~

Ферментативное разрушение:

СН₃ −(СН₂) _х −СН₂ СН₃ (СН₂) _х СН₂ ОН СН₃ (СН₂) _х СООН

→ СН₃ (СН) _{х– 2} СН=СНСООН СН₃ (СН) _{х– 2} СН−СН₂ СООН

ОН

→ СН₃ (СН) _{х– 2} С−СН₂ СООН СН₃ (СН) _{х– 2} СООН + СН₃ СООН

О

Бактерии синтезируют полимеры «на черный день». Если поставить эти бактерии в жесткие условия, они начинают перерабатывать эти полимеры. То есть эти бактерии являются и производителями, и утилизаторами. Самое главное, что синтезируемые таким образом полимеры можно перерабатывать на обычном оборудовании, применяемом и для переработки синтетических полимеров.

Этот путь переработки полимеров в больших объемах, по-видимому, будет наиболее перспективным по причине возобновляемости ресурсов для синтеза полимеров и в связи с их способностью к полному биологическому разрушению в природных условиях, которое не сопровождается выделением вредных веществ в окружающую среду.

На нынешнем этапе научно-технического прогресса самый действенный способ борьбы с пластмассовым мусором с учетом требований экологии – его возвращение в производственный цикл, то есть рециклизация. Возможно, скоро этот путь заменят бактериальные полимеры, потом появятся и другие. Но все они в конечном итоге должны служить одной цели – продлению жизни на Земле.

Дата добавления: 2014-12-08