CC BY
38
Шатрова Т. О.
БИа^оуа Т.О.
Шатрова Татьяна Олеговна
Тульский государственный педагогический университет
им. Л.Н. Толстого факультет естественных наук (4 курс) Научный руководитель: Власова Ю.Н., к. хим.наук, доцент
6
№1
МЫ ИЛИ ПЛАСТИК: КАК БИОПОЛИМЕРЫ СПАСУТ МИР
Мы вовсе не получили Землю в наследство от наших предков -
мы всего лишь взяли ее в долг у наших детей.
Антуан де Сент Экзюпери
Однажды вечером, проверяя почту, я открыла любопытное сообщение под названием «Морские обитатели под угрозой!». В нём поднималась проблема загрязнения океанов. Речь шла о том, как альбатросы кормят своих птенцов пластиком, морские черепахи путают полиэтиленовые пакеты с медузами и, главное, о том, к каким последствиям это может привести. А причина - отходы жизнедеятельности человека, попадающие в водоёмы. Прочитанное заставило задуматься.
Только представьте, тысячи миль мусора в Тихом океане обнаружил капитан Чарльз Мур, возвращаясь домой после регаты в 1997 году. Этот мусор не видно со спутника, он не представляет собой отдельно плавающего острова. Большое тихоокеанское мусорное пятно состоит из мелких пластиковых частиц. Существуют и другие: Индийское, Атлантическое и прочие. Мы уже не говорим о том, что происходит на суше...
«Людям почему-то нравится сваливать мусор в такие места, где ещё сохранилась природа», - пишет Маргарет Этвуд в книге «Лакомый кусочек». Никто не задумывается над тем, что мусор становится опасной пищей для местных обитателей, животные путаются в упаковочных материалах и гибнут.
Однако человек уже не мыслит своей жизни без удобных полиэтиленовых пакетов, банковских карт, телефонов и прочих вещей. Пластик проник во все сферы нашей жизни. Единственное - мы его не едим. Но по прогнозам учёных «к 2050 году 99% морских птиц будут съедать пластик», который впоследствии попадёт к нам на стол [4]. Не думаю, что среди вас есть любители пластика на завтрак.
Давайте разберемся, что такое пластик, из чего он состоит и, главное, как с ним бороться?
«Пластик - это полимер, который согласно определению ИЮПАК (ШРАС. Международный союз теоретической и прикладной химии - Т.Ш.) представляет собой вещество, характеризующееся многократным повторением одного или более составных звеньев, соединённых между собой в количестве, достаточном для проявления комплекса свойств, которое остается практически неизменным при добавлении или удалении нескольких звеньев» [1, с.1]. Свойства могут быть как полезными:
• низкая стоимость;
• лёгкость производства;
• удобство и т.д.; так и вредоносными:
• большинство полимеров не разлагается в природе, что
приводит к загрязнению окружающей среды;
• они проблематично утилизируются;
2019
7
Шатрова Т. О.
Shatrova T.O.
• большинство пластиков производится из невозобновляемого углеводородного сырья - нефти, запасы которой ограничены. Если пластмассы не разлагаются и не утилизируются, неужели нет выхода? Оказывается, есть! В последнее время достаточно часто мы можем увидеть на упаковке различных товаров приставку «био». Это означает, что такая тара безопасна для природы и человека. Тренд активно продвигают средства массовой информации [3].
Вводится новый термин «биоразлагаемый полимер». «Это класс полимеров, в состав которых входят вещества, образующиеся в результате жизнедеятельности живых организмов, ключевой особенностью которых является их способность разлагаться в естественных условиях на углекислый газ, воду и гумус» [5, с.32].
В последнее время перспективным для производства является полиэфир молочной кислоты - полимолочная кислота или, иначе, полилактид. Его получают из молочной кислоты, которую предварительно выделяют из крахмала путём химического синтеза или ферментацией с помощью бактерий типа Lactobacillus, Pediococcus, Lacococcus, Streptococcus, а также некоторых грибковых штаммов типа RhizopusOryzae. Кислоту заливают в реактор и добавляют катализатор.
В нашем исследовании использовались различные катализаторы, условия, а также их сочетания. Целью было получение лактида без добавок. Именно они определяют привычные для потребителя свойства пластика, но они же снижают способность к разложению. В результате из 200 г молочной кислоты получилось 125 г полимера, пригодного для изготовления нужных человеку вещей: от мусорных пакетов до хирургических нитей. Вместо шёлковых нитей, применяемых в медицине для наружных швов, при определённых показаниях используют лактидные, которые не уступают по свойствам первым и со временем разрушаются в организме, не нанося вреда. Пропадает необходимость идти к врачу вновь.
К сожалению, в России биополимеры пока не находят широкого применения. На сегодняшний день единственной компанией, выпускающей упаковочную продукцию из биополимеров, является ЗАО «Национальная упаковочная компания «Пагода». «Как утверждает производитель, его упаковки разлагаются от 47 дней в условиях промышленного компостинга до 4 лет в менее благоприятных условиях» [2, с.29].
Подводя итоги, можно с уверенностью утверждать, что биополимеры - эффективные и технологически зрелые материалы, которые могут минимизировать воздействие пластиков на окружающую среду и заметно снизить выброс углекислого газа в атмосферу. Производство сдерживается только высокой ценой: синтетические полимеры дешевле биоразлагаемых в 2,5-7 раз.
В ходе нашего исследования был получен лактид без добавок, но он не соответствовал потребительским требованиям и был достаточно хрупким. Мы предполагаем продолжить работу.
8
№1
Глобальная проблема неперерабатываемого мусора остаётся нерешённой, обитатели водоёмов продолжают страдать. Конечно, биополимеры не панацея, они не смогут исправить уже существующую экологическую ситуацию, но способны обеспечить лучшее будущее следующим поколениям. Возможно, благодаря биополимерам к моменту возвращения нашим детям планеты, взятой в долг, Земля станет чище.
Литература
1. Аржаков, М.С. Учебное пособие для филиала МГУ в Баку/М.С. Аржаков, А.Е. Жирнов, А.А. Ефимова, и др. - М.: Москва, МГУ им. М.В. Ломономова. - 167с.
2. Берсенева, О. А., Кулемина, О. А. Полимеры нового поколения// Современная химия: Успехи и достижения: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2016 г.). - Чита: Издательство Молодой ученый, 2016. - С. 27-29. См. также: URL: https://moluch.ru/c0nf/chem/archive/162/10180/ (дата обращения: 12.04.2019).
3. Биоразлагаемые полимеры // Сырьё & упаковка для парфюмерии, косметики и бытовой химии, журнал. - URL: https:// cosmetic-industry.com/biorazlagaemye-polimery.html(дата обращения: 16.03.2019).
4. Корнев, А. Учёные: Желудки морских птиц забиты пластмассой // Nakedscience, Интернет-издание. - URL: https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-zheludki-morskikh-ptit(дата обращения: 12.03.2019).
5. Пармухина, Е.Л. Российский рынок биоразлагаемой упаковки //Экологический вестник России.- URL: https://www.techart.ru/ (дата обращения: 20.03.2019).
2019
9
