CC BY
123
ПРОБЛЕМЫ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ПЛАСТИКОВ
С.Н. Хайрулина, магистрант
С.А. Валеева, магистрант
Н.Г. Курамшина, д-р биол. наук., профессор
Уфимский государственный авиационный технический университет (Россия, г. Уфа)
DOI:10.24412/2500-1000-2021-5-2-58-61
Аннотация. Дана характеристика проблемы использования пластика и его замены на более экологичные материалы. Биопластик широко используется в мире, так как способен повторять природные циклы развития и быстро разлагаться в естественных условиях, однако его производство требует с.-х. площади и ресурсы для выращивания сырья, что экономически и финансово невыгодно. Также требуются пищевые компоненты природных экосистем, которые можно было бы использовать для корма животных или для человека.
Ключевые слова: биоразлагаемые пластики, экология, пластик, посуда из биоразлага-емых материалов, пластиковый мусор.
В нашей стране ежегодно образуются около 160 млн. м3 твердых бытовых отходов, половину которых составляют материалы из пластика. Из них 97% пластиков сжигаются или вывозятся на полигоны и только 3% идут на переработку [1]. В некоторой степени проблема решается утилизацией скоплений отходов на свалках, однако сжигание и пиролиз пластиков дают незначительный эффект в плане улучшения экологической обстановки. Более экологичной считается повторная переработка, но рециклинг требует значительные трудовые и энергетические затраты: отбор пластиков из мусора, разделение их по видам, мойка, сушка, измельчение и только затем переработка. Кроме того, остро стоит вопрос допустимой кратности рецик-линга, после чего вновь придется прибегать к захоронению.
Между тем в последние несколько лет наблюдается интерес к биодеградирую-щим полимерам в связи с неуклонным уменьшением мировых запасов нефти и газа. Возобновляемое растительное сырье могло бы стать решением проблемы [5]. Термин биодеградирующие полимеры или по-другому биоразлагаемые пластики включает в себя широкий ряд полимеров, которые ускоренно разлагаются в природной среде на безвредные компоненты. Традиционные и биоразлагаемые пластики
по основным своим свойствам похожи, однако имеют различные технические характеристики и возможности применения благодаря особой химической структуре биоразлагаемых полимеров [2]. Основная идея биоразлагаемых пластиков в том, чтобы повторить природные «циклы развития». В производстве биопластиков используются вещества, которые образуются в растениях в процессе фотосинтеза, то есть обновляемые ресурсы. После окончания цикла использования такие полимеры могут быть преобразованы в компост и переработаны с помощью организмов-деструкторов или других природных факторов в начальные вещества - Н2О и СО2.
Однако производство биопластиков требует значительные с/х площади и ресурсы для выращивания сырья, пищевые компоненты природных экосистем, которые можно было бы использовать для корма животных или для человека. Большинство биоразлагаемых материалов изготавливается из растительного сырья: от картофеля, пшеницы, бобовых, подсолнечника, сахарной свеклы до древесины тополя и осины. В настоящее время используются такие природные полимеры, как целлюлоза, натуральный каучук, полисахариды, полипептиды, хитин, эпоксиди-рованные масла, лигнин, поллулан, сложные полиэфиры и другие. Большой инте-
рес вызывает крахмал как относительно гируют из картофеля, пшеницы, кукурузы, недорогое по цене сырье, который экстра- риса.
Рис. 1. Производство и разложение биопластика [3]
Крахмал и
Биомасса
I
Простые сахара
Молочка» Янтарная кислота кислота
I 1
Растительные масла
I
Глицерин
I I
Эпихлор- Акриловая гилрии кислота
Крахмал Полиэти- Полила*- Поли:,фир Биораэла-
(ИД полиуре- (аемый
тан, поли- полиэфир амид
леи
1 1 1
1 I 1
Поли- Акриловоо Полиэфир
зпок- волокно полиуре-
с ид тан, поли-
амид
Упаковка. Упаковка Медицина, Упаковка, пакеты упаковка ткани.
Автомобилестроение
* * ♦ + +
Все области
Рис. 2. Схема производства полимеров из растений [6]
В настоящее время существует четыре основных направления в разработке био-разлагаемых пластиков:
- селекция специальных штаммов микроорганизмов, способных осуществлять деструкцию полимеров;
- полиэфиры гидроксикарбоновых кислот;
- придание промышленным биополимерам свойств биодеградации;
- пластические массы на основе воспроизводимого природного сырья.
Производство биополимеров в Российской Федерацией не является заметным направлением. Основные тому причины: ограниченная платежеспособность как предприятий, так и конечных потребителей (неготовность платить за уникальную, экологически чистую, но дорогую упаковку), недостаточное внимание к экологическим проблемам со стороны законодательных властей и неготовность вкладывать в развитие новых технологий производства полимерных материалов.
Но некоторых областях биополимеры действительно необходимы, что Россия и
Калининградской области ожидается запуск первых мощностей предприятия, на котором будет осуществляться ректификация молочной кислоты и производство на ее основе биополимеров. В проекте - экологически безопасные антигололедные реагенты и биокомпозиты. В Республике Башкортостан также планируется запустить предприятие по выпуску биополимеров «Башкирский биополимер», на котором с помощью современных биотехнологий будут производить биоразлагаемый пластик [7].
Таким образом, следует подчеркнуть, что проблема производства биопластиков требует дальнейшего изучения, потому что для производства необходимы значительные экономические и финансовые затраты, пищевые компоненты природных экосистем, которые можно было бы использовать для корма животных или для человека. Производство биопластиков только развивается, а проблему «полимерного мусора» следует решать очень быстро, поэтому стоит рассмотреть другие пути решения.
осуществляет. В ближайшем будущем в
Библиографический список
1. Половняк В. Современные технические и технологические подходы к решению экологических проблем / В. Половняк, C. Фридланд // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - № 4. - С. 17-25.
2. Власова Г. Статья о полимерах из крахмала, позволяющих по-новому взглянуть на материалы для тары и упаковки / Г. Власова, А. Макаревич // Pakkograff. - 2002. - №4. -С. 48-50.
3. Биоразлагаемый пластик: варианты его производства, применения. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://cleanbin.ru/waste/biodegradable-plastic (дата обращения: 19.04.2021).
4. Скуратова Н.А. Безопасность биоразлагаемых пластиков // В сборнике: Перспективы развития науки и образования. Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. В 3-х частях. - 2017. - С. 134-135.
5. Волостнова О.И. Биоразлагаемые пластики - будущее упаковки / Р.Н. Исмаилова, А.В. Селиванов // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - № 8. -С. 478-480.
6. Колдин М.С. Анализ материалов при производстве альтернативных видов пластика / А.Б. Рожнов, Н.М. Мухортов //В сборнике: Интеллектуальные технологии и техника в АПК. Материалы Международной научно-практической конференции. - 2016. - С. 314319.
7. Кадырова А.Т. Обзор современного рынка биоразлагаемых полимерных материалов / А.Т. Кадырова, Р.З. Хайруллин // Научный альманах. - 2017. - №3-3 (29). - С. 394-397.
PROBLEMS OF BIODEGRADABLE PLASTICS
S.N. Khairulina, Graduate Student S.A. Valeeva, Graduate Student
N.G. Kuramshina, Doctor of Biological Sciences., Professor Ufa State Aviation Technical University (Russia, Ufa)
Abstract. The article describes the problem of using plastic and replacing it with more environmentally friendly materials. Bioplastic is widely used in the world, as it is able to repeat natural cycles of development and quickly decompose in natural conditions, but its production requires agricultural. areas and resources for growing raw materials, which is economically and financially unprofitable. Food components of natural ecosystems are also required, which could be used for animal feed or for humans.
Keywords: biodegradable plastics, ecology, plastic, dishes made of biodegradable materials, plastic waste.
