Семейная сага
Пластические массы – составляющая часть окружающего нас мира. Благодаря им вещи стали более легкими, более красочными, более дешевыми.
С детства мы сталкиваемся с пластиковыми игрушками, упаковками, шариковыми ручками, яркими пеналами. Всё это – лёгкое, цветное и неубиваемое. Кажется, пластик существовал в нашем мире всегда и пребудет в нём вечно. Ирония в том, что так оно и есть, но мы этого совсем не хотим и думаем о том, как бы избавиться от пластикового мусора. Сожительство пластических масс с человечеством – это длинная и драматичная история от появления первых пластмасс, через очарование ими, до привычной обыденности и, наконец, с мыслями о том, что необходимо от них избавляться. Семейная сага длиной более сотни лет – никак не менее.
Бакеланд: отец синтетических пластмасс
Лео Бэкеланд (Leo Baekeland; 1863 - 1944) родился в бельгийском городе Гент. Его жизнь – это классическая история успеха изобретателя, который своим трудом изменил не только свою жизнь, но и весь мир.
Бакеланд родился в семье невысокого достатка. Его отец был сапожник. Лео рано начал работать, но кроме того, он посещал вечернюю школу и проявил там такие успехи, что получил городскую стипендию для обучения в университете Гента. Здесь он благодаря выдающимся способностям, проявленным им в изучении химии, он уже в 21 год получил докторскую степень. Однако Бакеланд хотел большего и в 1889 году эмигрировал в США.
Первым крупным его успехом стало изобретение в 1893 году новой фотобумаги, которая позволяла печатать фотографии при искусственном свете, чем резко ускорила процесс получения фотоотпечатков. Об этом говорит даже название: «Velox» это по-латински «быстрый». Изобретение принесло Бакеланду большое состояние: он продал патент компании Eastman Kodak за 1 миллион долларов – огромные деньги для того времени.
Обеспечив себе финансовую стабильность, Бекеланд приобрел дом в Йонкерсе (штат Нью-Йорк), где оборудовал химическую лабораторию, в которой продолжал эксперименты. В качестве цели он выбрал актуальную в то время задачу: изобрести искусственный заменитель природных смол и лаков. Поиски привели его к иному результату.
Однажды, в 1907 году, он экспериментировал с фенолом и формальдегидом и получил материал, который стал первым термореактивным пластиком. Бакеланд назвал его по своей фамилии, бакелитом. Этот материал оказался лёгким, прочным, жаростойким и дешёвым в производстве. Бакелит нашёл применение в технике. Из него делали электрические изоляторы, телефонные аппараты, автомобильные детали и даже в украшения. Бакелит не только стал первым синтетическим материалом, но открыл дорогу другим пластмассами и даже новой отрасли промышленности, химической технологии.
Это открытие привлекло огромное внимание и не только специалистов. Журнал Time разместил фото Бекеланда на обложке №12 за 1924 год. Уже один этот факт, безусловно, свидетельствовал о выдающемся значении его изобретения. Подпись под фотографией была лаконичной: «Не горит. не тает». Эта фраза точно отражала революционные свойства бакелита, первой полностью синтетической пластмассы, которая обладала высокой термостойкостью и не воспламенялась даже при высоких температурах. Именно эти свойства сделали бакелит популярным и широко используемым в технике материалом. Следует заметить, что размещение портрета учёного на обложке популярного журнала знаменовало начало эры пластиков, синтетических материалов, которые впоследствии полностью изменили нашу жизнь.
Пластмасса повсюду: как пластик покорил мир
После появления бакелита производство пластмасс начала расти, словно на дрожжах. До Бекеланда ученые искали способы имитировать природные материалы. Бекеланд же заложил фундамент для синтетических полимеров — материалов, не встречающихся в природе, но обладающих удивительной прочностью и гибкостью в применении.
Вскоре в химических лабораториях начали создаваться новые типы пластмасс: нейлон, нейлон, полиэтилен, полистирол. В годы Второй мировой войны потребность в альтернативных материалах стала острой — пластик заменял дефицитные природные ресурсы. После войны начался настоящий пластмассовый бум. Бытовая химия предлагала товары, вроде знаменитых пластиковых контейнеров Tupperware, которые быстро завоевали сердца домохозяек.
Нейлон: роскошь для масс
После открытия бакелита, многие химики занялись поисками новых пластических масс. Оказалось, что таких материалов огромное количество, а их свойства чрезвычайно разнообразны. Из пластмасс оказалось возможным делать всё!
В 1935 году в лабораториях компании DuPont был создан нейлон, который стал первой синтетической тканью, произведённой полностью из углеводородов. Изобретатель, химик Уоллес Карозерс (Wallace Hume Carothers; 1896 — 1937), сумел создать материал, одновременно прочный, лёгкий и эластичный. Нейлон произвёл революцию в текстильной промышленности.
Первым массовым продуктом из нейлона стали женские чулки. В 1940 году DuPont выпустила их на рынок, и это вызвало настоящую истерию. Женщины, уставшие от дорогих и недолговечных шёлковых чулок, были поражены качеством и доступностью нейлона. За день продаж только в США было продано более 4 миллионов пар чулок. Газеты писали, что женщины выстраивались в длинные очереди, чтобы купить хотя бы одну пару, и надевали их прямо на улице. На глазах у всех! Какое бесстыдство!
Однако во время Второй мировой войны производство чулок прекратилось – нейлон использовался для военных нужд, например, для парашютов и палаток. После войны чулки вернулись на рынок и вновь стали символом женственности и комфорта.
Полиэтилен: универсальная тара
Эта пластмасса была случайно изобретена в 1933 году британскими химиками Реджинальдом Гибсоном и Эриком Фосеттом. Полиэтилен, как свидетельствует само его название, образовывался в результате полимеризации этилена. Это был лёгкий, прочный и водонепроницаемый материал. Сначала ему не нашли применения. Однако во время Второй мировой войны полиэтилен использовали для изоляции кабелей радаров.
Зато после войны начался настоящий бум полиэтилена. Из-за своей водонепроницаемости он стал основой для производства пластиковых пакетов, бутылок и контейнеров. А ведь эти товары нужны людям ежедневно. Поэтому потребление полиэтилена стало массовым. Из-за этого же полиэтилен стал одной из главных проблемных пластмасс 20-го века. Да и века 21-го, что скрывать.
Полистирол, пластик полезный и не очень
Полистирол – результат полимеризации ароматического углеводорода стирола. Впервые выпущен на рынок в 1937 году компанией Dow Chemical. Полистирол лёгкий, хорошо сохраняет тепло и поглощает звук. К тому же некоторые виды полистирола прозрачные. Из него делают упаковку, строительные и декоративные элементы, бытовую технику и игрушки. К недостаткам материала относятся его хрупкость и горючесть. Поскольку полистирол долго разлагается, он загрязняет окружающую среду.
Отрасли, где без пластика никуда
Сегодня пластмассы применяются в самых разных областях техники и быта. Вот пять самых значимых:
- Упаковка. Пластик стал стандартом для упаковки, так как он легкий, прочный и недорогой. В виде бутылок и одноразовых пакетов, он защищает продукты и упрощает их транспортировку.
- Медицина. Пластик используют для одноразовых шприцев, контейнеров для лекарств и хирургического оборудования. Пластик легко дезинфицировать, а в некоторых случаях, из-за дешевизны, пластиковые инструменты, например, одноразовые шприцы, выбрасывают сразу же после применения.
- Электроника. В современном мире почти вся бытовая электроника содержит пластиковые компоненты: от корпусов до деталей и изоляции внутри приборов.
- Строительство и архитектура. Полимерные материалы применяются для изготовления оконных рам, труб, изоляции и отделки, так как пластик устойчив к коррозии и обладает хорошей прочностью.
- Автомобильная промышленность. Пластик снижает вес автомобилей, улучшает аэродинамику и безопасность. Поэтому в автомобилях пластмассовые детали для замены металлических используются в массовых количествах.
Проблемы пластмассового мира
Но общественное восприятие пластмассы со временем изменилось. Поначалу пластик был синонимом научного и общественного прогресса. Но с течением времени его стали ассоциировать с чем-то искусственным и одноразовым. Характерно, что символом будущего пластик был для старших поколений. Молодые же люди считали его олицетворением фальши.
Но кроме такого, эмоционального, восприятия, появилось и более реальное понимание проблем, которые пластмассы вносят в современную жизнь. Перечислим их:
1. Одноразовое использование. Полиэтилен и другие пластмассы стали главным материалом для одноразовой упаковки. Огромное количество этой упаковки, например, сумки, пакеты и бутылки используются всего несколько минут, после чего их выбрасывают. Но пластик – материал стойкий. Попадая на природу, он остаются в ней на века, загрязняя огромные пространства.
2. Мусорные острова. Пластик загрязняет также и водную среду. Ежегодно около 8 миллионов тонн отходов пластмассы попадает в океаны. Они не тонут в воде, образуя огромные мусорные пятна. Это – настоящие острова из мусора. Примером такого безобразия является большое тихоокеанское мусорное пятно, которое находится в северной части Тихого океана между побережьем Калифорнии и Гавайскими островами. Это пятно образовалось из-за особенностей течений в этом районе, которые образуют своеобразный «мусорный вихрь», затягиваюший в себя плавающий мусор и удерживающий его в этой области.
3. Микропластик. Пластмассы, как уже было сказано, весьма прочны. Они могут пролежать на открытом пространстве даже под жарким солнцем, дождями и ветром много лет, очень медленно разлагаясь. Но всё же со временем пластмассы распадаются на микрочастицы, которые попадают в пищевые цепи и могут накапливаться в организмах животных и человека. Поэтому проблема сбора и переработки пластика становится всё более актуальной.
Как перерабатывают пластик
После сбора пластик отправляется на переработку. Процесс включает сортировку, очистку, дробление, плавление и производство новых изделий. Из переработанного пластика создают одежду, строительные материалы и даже мебель.
Что можем сделать мы
- Чтобы способствовать переработке пластика следует сортировать отходы. Пластиковые бутылки и упаковки нужно сортировать и сдавать на переработку.
- Желательно сокращать использование пластика. Следует стараться использовать многоразовые сумки, посуду и бутылки. Во многих аэропортах сейчас пассажирам предлагается не покупать воду в пластиковой упаковке, а наполнять в специальных местах собственные сосуды или бутылки.
- По возможности следует производить акции по уборке природы. Например, я, проживая в городе, находящимся в Иудейской пустыне, регулярно гуляю на природе вокруг города. При этом я беру с собой ёмкость для сбора пластмассы и жестянок. К сожалению, эта ёмкость никогда не остаётся пустой. О, как много мусора мы, обыватели, выбрасываем на природу!
Переработка пластика: как это работает?
Не весь пластик можно переработать, и лишь 14% от общего количества пластиковых отходов перерабатывается. Почему так мало? Разные виды пластика требуют отдельных процессов переработки. Чтобы сделать переработку более доступной, производители маркируют пластик цифрами от 1 до 7, но и это помогает не всегда, поскольку сбор и сортировка остаются проблемой. В странах с высокой культурой переработки перерабатывается до 55% пластиковых отходов, но в других регионах эти показатели значительно ниже.
Переработка пластика в текстиль
Из пластиковых бутылок создаются синтетические волокна, такие как полиэстер. Бутылки моют, дробят, плавят и вытягивают в тонкие нити, которые затем превращаются в ткани. Из этих тканей изготавливают одежду, обувь, сумки и промышленные материалы.
Новые технологии для решения проблемы пластиковых отходов
Есть ли надежда на спасение от пластикового мусора? Современные разработки дают нам ряд интересных решений. Так, компания ProtoCycler предлагает устройство, которое перерабатывает пластиковые отходы в нить для 3D-печати. Эта технология позволяет создавать из мусора полезные предметы для быта и техники.
Еще одно направление — создание биоразлагаемого пластика из растений и бактерий. Материалы на основе органики уже используются в упаковке и медицине. Химики продолжают разрабатывать новые методы переработки, которые позволят получать из пластика более качественное сырье.
Что делают из переработанного пластика?
Переработанный пластик может получить новую жизнь в виде одежды, мебели, строительных материалов и даже дорожных покрытий. Например, компания Adidas использует переработанный океанический пластик для создания обуви и спортивной одежды. В строительстве из переработанного пластика делают уличную мебель, скамейки, покрытия для детских площадок и дорожные покрытия. Эти решения помогают не только сократить количество отходов, но и снизить затраты на производство новых материалов.
Выгодна ли переработка пластика?
Экономически переработка пластика пока остается менее выгодной, чем производство нового, поскольку сырье для пластиковых изделий по-прежнему дешево и доступно. Однако устойчивое развитие и экологическая ответственность становятся приоритетами, и переработка приобретает большее значение для компаний и правительств. Повышение налогов на производство пластика и развитие технологий переработки — это шаги, которые могут сделать переработку более рентабельной.
Заключение
История пластмассы – это история человеческой изобретательности, которая принесла как пользу, так и проблемы. Мы можем извлечь уроки из этой истории и научиться использовать материалы разумно. Каждый из нас может внести вклад в борьбу с пластиковым загрязнением, начиная с простых шагов в повседневной жизни.
Лео Бекеланд, вероятно, и не подозревал, что его чудо-материал — бакелит — станет предвестником не только технического прогресса, но и глобальной экологической проблемы. Мы, как общество, несем ответственность за поиск решений, чтобы минимизировать воздействие пластика на планету. Химики, экологи и инженеры уже работают над созданием новых технологий переработки и альтернативных материалов, но, возможно, и каждому из нас стоит задуматься, как в повседневной жизни сократить использование пластика.
