Тема биоразложения и оксо-биоразложения полимеров очень популярна в России. Об этом пишут профильные газеты и журналы, этой теме посвящены конференции и семинары, где специалисты и особенно не специалисты стремятся высказать свое мнение. Так что интерес к теме есть и будет. Но в сфере потребления ситуация не меняется.

Иностранные компании понемногу применяют добавки и продают оксо-биоразлагаемую упаковку.   Российские компании -осторожничают, но проявляют интерес. Ощущение, что все ждут, пока официальные власти начнут регулировать этот процесс.

В ожидании законодательной инициативы

С одной стороны,  проблема борьбы с мусорными отходами чрезвычайно актуальна, и представители правительства так или иначе обсуждают ее. Например, не так давно премьер-министр России Д.Медведев, облетая на вертолете Московскую область, был неприятно удивлен количеством мусорных свалок. Он заявил, что экология может стать системным драйвером модернизации экономики.  Не раз поднимали вопрос с утилизацией отходов Владимир Путин и другие представители властей. А с другой стороны,  основные существующие законы и законопроекты («Об упаковке и упаковочных отходах», поправки к ФЗ № 89 «Об отходах производства и потребления») направлены на повышение ответственности производителей за утилизацию отходов, создание системы вторичной переработки. И законодательные инициативы направлены в эту сторону. Но является ли такой подход решением проблемы? Предприятия уже платят сбор за негативное воздействие на окружающую среду.  К тому же отобранные полимерные отходы никто не выбрасывает, так как это - ценное сырье.

Основной источник пластмассового мусора являются не предприятия,  а население. И здесь вопрос утилизации стоит очень остро. Какие способы решения предлагаются? Их немного: ввести частичный запрет на полиэтиленовую упаковку (например, толщиной до 12 микрон) или, как предлагает РСПП, запретить выдачу бесплатных пакетов. Такой подход не является эффективным. Об этом говорит и международный опыт.

По данным канадской компании EPI, пионера в сфере производства оксо-биоразлагающих добавок, вклад полимерных отходов в общее загрязнение не столь уж весом. Он составляет гораздо меньше 1% мусора на наших улицах и около 0,3% от того, что находится на свалках. При этом при производстве и утилизации альтернативных видов упаковки (например, бумажной или из органического сырья) в атмосферу и воду выбрасывается гораздо больше вредных веществ и парниковых газов, чем при производстве традиционных пластиковых изделий. 

К тому же, альтернативные виды упаковки не так удобны и функциональны. В полиэтиленовом пакете весом около 7 г. можно переносить до 20 кг; более чем 2500 раз больше собственного веса! Бумажный пакет весит приблизительно в 6 раз больше пластикового, в 4 раза дороже и занимает в 10 раз больше места для хранения.

Интересны следующие факты. Так, налог на полиэтиленовые пакеты, введенный в Ирландии, повлек за собой значительное  увеличение (300-500 процентов) продаж пластиковых мешков для мусора. А запреты пакетов в разных странах приводят к некоторому снижению продаж и увеличению числа краж при обслуживании и розничной торговле.

Можно приводить еще массу доводов,  подтверждающих очевидный факт – пластиковая упаковка стала неотъемлемой и незаменимой частью нашей бытовой жизни. Запреты или ограничения ее использования не могут быть эффективным способом решения «мусорной» проблемы. Бороться с привычкой наших сограждан  бросать пакеты «где придется» можно двумя основными путями:

- раздельно собирать и перерабатывать,

- делать пластиковую упаковку, одноразовую посуду и др. изделия оксо-биоразлагаемыми. 

Оптимальный выход

Почему же оксо-биоразложение является оптимальным способом решения экологических проблем, связанных с утилизацией пластикового мусора?

Во-первых, он - самый низкозатратный и технологичный (например, по сравнению с биоразлагаемыми компостируемыми пластиками или биоразлагаемыми  композициями на основе полиолефинов с высоким наполнением различными пищевыми отходами).

 При производстве оксо-биоразлагаемых пластиков используются тоннажные полимеры ПЭ, ПП, которые модифицируются  на стадии производства изделия экструзией или литьем.

Во-вторых, упаковка разлагается без  особых специальных условий. Нужны только кислород воздуха, на начальных этапах – ультрафиолетовое излучение или некоторые другие механические и температурные факторы.

В-третьих, доказана экологическая безопасность оксо-биоразлагающих добавок.

О том, что оксо-биоразложение – это 2-стадийный процесс, который запускается добавкой- катализатором, писали и  говорили уже немало.

В этой технологии у специалистов полимерной отрасли да и просто заинтересованных лиц больше всего вопросов вызывает один момент.  Почему обычный пластик становится пищей для бактерий?

Под действием катализаторов (TDPA, биоразлагающей добавки) длинные молекулярные полимерные цепи с гидрофобной поверхностью распадаются на короткие, имеющие гидрофильную поверхность. Бактерии легко атакуют такой разрушенный пластик. Основной питательной средой для них служит углерод. Поскольку полимеры в основном состоят из углерода, бактерии активно потребляют его. Таким образом, пластик превращается в углекислый газ, воду и биомассу – конечные продукты процесса оксо-биоразложения.

Казалось бы – чудо. Но на  самом деле это факт, подтвержденный и производителями оксо-биоразлагающих добавок, и независимыми экспертами еще в 2004 году.

Так, научно-исследовательская группа департамента химии и индустриальной химии университета Пизы (Италия), которую возглавлял профессор Эмо Чьеллини, более 3 лет тщательно изучала полиолефины, в состав которых входили биоразлагаемые композиции TDPA (Totally Degradable Plastic Additive) компании EPI (Канада). Они исследовали в основном образцы различных типов и марок полиэтилена  в сочетании с различными биоразлагающими добавками. Образцы помещались в почву или компостные сооружения. Полиэтиленовые пленки ПЭНП (LDPE) и ЛПЭНП (LLDPE) показывали высокую способность к окислению. Как мы писали чуть раньше, в результате этого процесса углеродные цепи разбивались на все более мелкие молекулы. Пленки становились хрупкими и распадались на мелкие частицы. Скорость разложения зависела от температуры и относительной влажности -  росла с увеличением температуры и уменьшением относительной влажности.

Как показали исследования профессора Чьеллини, окисленные частицы пластика становились гидрофильными и при захоронении в земле или при нахождении в компосте поедались микроорганизмами. В результате биоразложения образовывались продукты в таких пропорциях: 65-75 процентов минеральных веществ (с помощью микробов углерод преобразовывался в углекислый газ) и 10-15 процентов клеточной биомассы. Сроки разложения до конечных продуктов зависели от степени окисления пластиковых фрагментов и от условий окружающей среды. Образцы полиэтилена с добавками TDPA проявляли способность к биодеградации в тех условиях, в которых обычный полиэтилен, по большому счету, инертен.

Бактерии Rhodococcuss, растущие на оксобиоразлагаемом ПЭ, подвергшемся атмосферному воздействию.

Профессор Эмо Чьеллини подтвердил, что пленки с TDPA, которые были исследованы в его лаборатории, могут быть классифицированы как оксо-биоразлагаемые. Процедура его исследования соответствовала положениям ASTM Standard Guide D6954-04 («Экспонирование и исследование пластиков, которые разлагаются в окружающей среде при сочетании окисления и биодеградации».)

В отличие от EPI, никто из других ведущих производителей оксо-биоразлагающих добавок не предоставил результатов независимых исследований, проведенных признанными экспертами. Могут ли они гарантировать полное биоразложение готовой продукции, в состав которых входят их добавки, пока остается вопросом.

Процесс разложения на мусорном полигоне

По данным специалистов EPI, изучавших изделия с собственными добавками и добавками других производителей на нескольких континентах, в разных климатических зонах, не все компании-производители могут гарантировать разложение пакетов со своими аддитивами внутри мусорных свалок.

Как известно, в глубине мусорного полигона кислород сохраняется в течение 3 лет. Поэтому нужна высокая скорость разложения полимера, чтобы уложиться в этот отрезок времени и не остаться в пространстве, лишенном кислорода.

Исследования показали, что упаковка с добавками EPI разлагается на кусочки в течение 10 месяцев с момента захоронения отходов на свалке.

Полиэтиленовые пленки без TDPA ® (розовая) и с TDPA ® (зеленая), до (вверху) и после (внизу) 10 месяцев захоронения на свалке Великобритании

Для 2 стадии – разложения с помощью микроорганизмов или биодеградации – кислород не обязателен. Поэтому такой окисленный пластик в дальнейшем успешно разложится до конца.

Вопросы разложения полистирола

На сегодняшний день биоразлагаемыми делают многие товары повседневного спроса из полиэтилена и полипропилена. Это пакеты, одноразовая посуда, пищевые контейнеры, обертки для леденцов и многое др. Но до сих пор практически нет полипропиленовых оксо-биоразлагаемых изделий. И это не случайно. Надо относиться с осторожностью к тем  производителям, которые обещают, что их добавки разложат любые изделия из этого полимера. Так, по результатам многолетних исследований EPI, полистирол поддается только оксо-деградации (то есть, распадается на кусочки). И совсем не поддается биодеградации, так как его не поедают бактерии. Так же надо с осторожность относиться к заявлениям тех производителей, которые утверждают, что один вид добавки пригоден для разложения сразу нескольких полимеров: полиэтилена, полипропилена, полистирола и др. В арсенале основных мировых производителей несколько десятков видов добавок, которые подбираются в зависимости от полимера, от конечного продукта,  использования функциональных добавок при производстве изделия и других факторов.

Российские компании уже более 6 лет производят оксо-биоразлагаемую упаковку. Многие специалисты отрасли и экологи часто задают вопросы: как будут вести себя куски разлагающегося пакета: не будут ли они летать в воздухе, не станет ли это еще большей проблемой, чем валяющиеся на земле целые пакеты?  Ответить можно так. Окисленный пластик (кусочки пакета) имеет гидрофильную, то есть способную к смачиванию, поверхность, которая будет цепляться за неровности почвы и практически не будет разноситься ветром вокруг.

По запросу EPI специалисты Университета Суссекс в Великобритании изучили, как поведут себя мельчайшие частицы пластика после первой стадии биоразложения и не вредно ли для человека их присутствие в воздухе. Руководитель кафедры химии профессор Норман Билигхем сделал такое заключение: «В атмосфере существует много различных включений, таких   как аэрозольные взвеси. Большинство из них - это вулканическая пыль, песок пустынь, частицы соли и продукты человеческой деятельности.  Если подсчитать, это около 3 х 10⁹   тонн  натуральных и 3 на 10⁸тонн  антропогенных ( искусственных) частиц в год. Больше всего в аэрозольных взвесях растительных частиц, которые являются пылью после разложения растений. Они намного более токсичны, чем любой возможный продукт  разложения полиэтилена. Даже если пластиковый пакет , выброшенный в окружающую среду,  разложился на частицы которые разбросаны вокруг,  разложение должно быть очень стремительным и существует большая  вероятность быстрого исчезновения. Нет никаких фактов  токсичности оксо-разлагающихся пластиков. Нет никаких фактов, которые говорили бы, что пластиковые фрагменты, частицы в принципе токсичны и тем более что они вреднее (токсичнее) частиц растительного происхождения в окружающей среде.  Таким образом, мы можем заключить, что оксо-деградирующие фрагменты полиэтиленовых и полипропиленовых полимеров должны иметь  ничтожный эффект воздействия по сравнению с частицами, которые присутствуют в воздухе, которым мы дышим.»

Но этот результат относится только к пластиковым изделиям с добавками  TDPA компании EPI. Доказывать безопасность продуктов других производителей – их собственная задача.

Рынок оксо-биоразлагаемых полимеров.

Существующие экологические проблемы, новейшие исследования эффективности и безопасности метода показывают, что у оксо-биоразлагаемых полимеров – большое будущее. Можно с уверенностью сказать, что это – один из самых оптимальных способов решения экологических проблем. Но в силу отсутствия законодательной поддержки и других причин,  спрос в России растет крайне медленно. Например, в прошлом году были потреблены всего около 16 тонн оксо-биоразлагающих добавок.  Эта цифра составляет  менее 1% от мирового рынка.  По экспертным оценкам, объем мирового рынка - более 2 тыс. тонн добавок.

На сегодняшний день уже порядка 90 стран используют биоразлагаемую упаковку, контейнеры, пленку. Такие изделия производят в Европе, Америке. Но особое распространение они получили в азиатских и африканских странах. В силу невысокого уровня культуры и невозможности использовать другие способы борьбы с пластиковым мусором (раздельный сбор, например) этот методм стал единственным возможным путем решения проблемы.  Во многих странах производители оксо-биоразлагающей упаковки получили законодательную поддержку.  

Но, тем не менее, потенциал у рынка гораздо выше. По оценкам экспертов компании EPIпотенциальная емкость мирового рынка оксо-биразлагающих добавок составляет 10 % от рынка гибкой упаковки. Последний на сегодняшний день достиг  объема в  16 млн. тонн. Таким образом, рынок оксо-биоразлагаемой упаковки мог бы составлять 1,6 млн. тонн, добавок для ее создания – 16 000 тонн.               Статья опубликована в журнале "Пластикс".