31.01.2003 13:54
Анна Висенс, Лондон, 29.01.2003
Человечество пережило в XX веке синтетическую революцию. Одним из ее элементов, безусловно, был пластик. Сейчас даже трудно представить себе, что еще в начале прошлого века пластика просто не существовало и все изделия, даже самые что ни на есть безделушки, делались из модных сейчас "органических" материалов.
Пластик мгновенно заменил многие материалы, так как его производство оказалось эффективным, а изделия дешевыми и практичными. Сегодня пластик является самым ходовым материалом в мире. Десятки миллиардов полиэтиленовых пакетов используются нами ежегодно. Пластик прочно вошел в наш быт, а в некоторых случаях проник еще дальше - в человеческий организм.
Однако пластик, кроме всех своих замечательных свойств, имеет два важных недостатка. Первый заключается в том, что он производятся из невосстанавливаемых природных ресурсов - нефти, угля и газа. А его, на первый взгляд достоинство - долговечность, за которым так гнались изобретатели пластика в начале прошлого столетия, угрожает экологии нашей планеты.
Чем больше пластмассы мы используем, тем быстрее растут горы отходов, которые не разлагаются в среде ни при каких условиях. Миллионы тонн пластика скапливаются в природе, загрязняя окружающую среду.
Начало биоэры
Поэтому ближе к концу прошлого столетия ученые задумались о том, чтобы создать схожий по свойствам материал, но, во-первых, из возобновляемых составляющих, например, растений, и который был бы по зубам бактериям. Так, в середине 1990-х как грибы после дождя стали появляться сенсационные сообщения об изобретении биопластика - пластика из натурального крахмала, разлагающегося под воздействием различных микрооргазмов. Но до их крупномасштабного внедрения в нашу повседневную жизнь не шло и речи - производство биопластика оказалось слишком дорогим удовольствием.
Но похоже с наступлением нового века ситуация изменилась кардинальным образом. Ученые нашли способ снизить себестоимость производства биопластика и утверждают, что в скором времени его производство будет не дороже обычного пластика. Более того, некоторые специалисты считают, что цена на разлагаемую пластмассу искусственно завышается коммерческими производителями. А если посчитать затраты на переработку пластмассовых отходов и внести эту цифру в стоимость обычного пластика, еще неизвестно, какой из них будет дороже. В мире нефтяных боссов биопластик тоже не жалуют, так как его массовое производство может сказаться на стоимости нефти.
Однако все эти рассуждения вовсе не означают, что весь пластик отправят на покой, и его почетное место займет биопластик. Пластик отвоевал себе почетное место в истории материалов и еще долго, а возможно, вечно будет присутствовать в нашей жизни. Не зря в США, Италии, Германии и многих других странах мира существуют музеи пластика, поэтому о его истории хочется рассказать пару слов.
От бильярда - к делу
В истории пластика прослеживается мистическая связь этого материала с любовью людей к игре с мячом. Во втором веке до нашей эры греки играли в мяч, который был сделан из желчного пузыря свиньи, наполненный воздухом. Мяч этот по форме напоминал современный мяч для регби. Уже тогда наши древние предки пытались найти способ исправить форму мяча и сделать его абсолютно круглым. Для этого нужны были различные добавки для придания материалу эластичности. Представители племени Майя делали мяч из кожуры плодов, обернутые в натуральный каучук, который они добывали из фикусов. В XIX веке из Малайзии в Европу было привезено гуттаперчевое дерево, из млечного сока которого стали добывать гуттаперчу. Первое изделие, которое было сделано из нового материала, были шары для гольфа. Сегодня этот материал используют для изоляции подводных и подземных кабелей и производства клеев.
И именно поиск замены слоновой кости, из которых делались бильярдные шары, привел британского химика Александра Паркеса к открытию первого пластификатора в 1862 году. Паркес изобрел нитроцеллюлозу, но ее свойства не подходили для игральных шаров, так как материал оказался легко бьющимся. Нужна была добавка, которая смягчила бы его, не испортив формы. Паркес решил добавить в нитроцеллюлозу камфору. Смесь нитроцеллюлозы, камфоры и спирта подогревалась до текучего состояния, далее заливалась в форму и застывало при нормальном атмосферном давлении. Так, на свет появился паркезин, первый полусинтетический пластик. Однако, как это часто бывает, его первооткрыватель не добился коммерческого успеха.
Кто заработал на первом пластике состояние, так это его последователь - американец Джон Хайтт, который основал компанию и стал производить расчески, игрушки и многие другие изделия из целлулоида. Из-за его высокой воспламеняемости, сейчас из этого материала делают лишь шарики для настольного тенниса (опять шарики...).
В 1897 году немецкие химики открыли казеин, протеин, образующийся при сворачивании молока под действием протеолитических ферментов. Ученые обнаружили, что казеин придает материалам эластичные свойства, а при остывании - твердость и прочность. Казеин стали применять для производства пуговиц и вязальных спиц.
Первый полностью синтетический пластик был разработан другим химиком Лео Беикелендом в США в 1907 году. Беикеланд искал синтетический заменитель для шеллака, воскообразного вещества, выделяемого тропическими насекомыми. Спрос на шеллак возрос из-за возможности применения его в качестве изолятора в электрических проводах. Ученый изобрел жидкое вещество, наподобие смолы, которая после застывания превращалась в материал с удивительно прочными свойствами. Изделия из него не растворялись даже в кислоте. Первые телефонные аппараты были сделаны именно из находки Беикеланда. После открытия Беикеланда пластик мгновенно распространился по всему миру.
Пластиковые плантации?
Пластик не поддается разложению в среде из-за того, что он состоит из слишком длинных полимеров, которые тесно связаны друг с другом. Совсем по иному ведет себя пластик, содержащий натуральные полимеры растений.
Биопластик можно делать из крахмала, который является природным полимером, производимый растениями в процессе фотосинтеза. В большом количестве крахмал содержится в злаковых, картофеле и других неприхотливых растениях. Урожай крахмала с кукурузы доходит до 80% от всей собранной зеленой массы. Поэтому производство пластика нового поколения должно быть достаточно рентабельным. Биопластик ломается и крошится при любой температуре, в которой активны микроорганизмы. Остаточными продуктами этого процесса является двуокись углерода и вода.
Однако так как крахмал хорошо растворяется в воде, изделия из него легко деформируются при малейшем контакте с влагой. Для того чтобы придать крахмалу более прочные свойства, его обрабатывают специфичными бактериями, которые разлагают полимеры крахмала в мономеры молочной кислоты. Затем химическим способом мономеры заставляют соединиться в цепочки полимеров, которые обладают уже более прочными свойствами, но при этом не такие длинные как полимеры пластмассы и могут разлагаться микроорганизмами. Этот материал получил название полилактида (PLA). В этом году в штате Небраска должен открыться первый в мире завод по изготовлению PLA.
Другой способ получения биопластика заключается в использовании "пластиковых" бактерий, например, Alcaligenes eutrophus, которые производят гранулы органического пластика под названием полигидроксиалканонат (PHA). Уже были проделаны успешные эксперименты по внедрению генов этих бактерий в хромосомы растений, которые в дальнейшем были способны производить пластик внутри своих собственных клеток. То есть, буквально, это означает, что пластик можно выращивать. Этот способ пока остается дорогостоящим. К тому же, так как этот процесс включает в себя вмешательство на генетическом уровне, он имеет и своих противников. А в свете последних новостей о бесконтрольном распространении генетически измененных растений на расстояния в сотни километров, об опасности выращивания пластиковых растений стоит серьезно призадуматься.
"Кукурузные" вилки
Биопластик уже сегодня находят широкое практическое применение во многих странах. Полилактид можно использовать для производства одноразовых подгузников и посуды. Он не вреден для человеческого организма и его уже начали применять в медицине в качестве основы для временных имплантов и хирургических ниток. "Кукурузные" изделия могут быть сделаны с расчетом на такой срок самораспада, который требует специфика его употребления. Некоторые виды биопластика растворяются очень быстро, другие могут служить месяцы, а то и годы.
Итальянская компания Novamont уже давно приступила к выпуску биопластика под названием Mater-Bi. В Австрии и Швеции McDonald's предлагает в своих ресторанах "кукурузные" вилки и ножи, компания Goodyear выпустила первые биошины Biotred GT3, а магазины Carrefour во Франции, Esselunga в Италии и Co-Op в Норвегии продают свои товары в биопластиковых пакетах из того же Mater-Bi.
Австралийские ученые из Исследовательского международного центра продовольственной и упаковочной индустрии тоже рекламируют свою продукцию из кукурузного крахмала. Среди новшеств - горшки для растений, которые саморазлагаются в почве под воздействием влаги, черная пленка, замечательные свойства которой известны любому огороднику. Тем временем уже существуют идеи производства не просто одноразовых биоупаковок, а пищевых упаковок, которые содержали бы в себе специфичные бактерии, убивающие патогены. Одним из самых опасных возбудителей болезней является бактерия под названием листерия. Она развивается в пищевых продуктах даже при низких температурах и может стать причиной смертельной болезни, сопровождающейся высокой температурой и тошнотой. Ученые из университета Клемсон изобрели биопластик, который содержит бактерии низина, не позволяющие развиваться патогенам. Низин представляет собой антибиотик полипептидного типа, который вырабатывается молочнокислыми бактериями Streptococcus lactis. Он безвреден для живого организма, и быстро разрушается ферментами желудочно-кишечного тракта.
Что ж, фантазии исследователям не занимать. Так что есть надежда, что скоро на месте гор мусора из долговечного пластика будут построены новые заводы по выпуску "кукурузных" пластмассовых изделий.
╘ Михаил Висенс
Польша: изобретен чудо-пластырь
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.