ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ БИОПЛАСТИКОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

EVALUATION OF THE IMPACT OF BIOPLASTICS ON THE ENVIRONMENT

Мaya Abdullayeva

PhD in Chemical Sciences, Associate Professor, Petrochemical technology and industrial ecology» department, Azerbaijan State Oil and Industry University,

Republic of Azerbaijan, Baku

Aslan Guliyev

Master Group TMA 21/22A, Petrochemical technology and industrial ecology» department, Azerbaijan State Oil and Industry University,

Republic of Azerbaijan, Baku

АННОТАЦИЯ

На протяжении своего жизненного цикла пластмассы на нефтяной основе связаны со многими экологическими проблемами, включая выбросы парниковых газов, стойкость в морской и наземной среде, загрязнение и др. С другой стороны, биопластики представляют собой быстроразвиваю­щийся класс полимерных материалов, которые часто представляются в качестве альтернативы. Однако биопластики вызывают неблагоприятные изменения в землепользовании, требующие надлежащей оценки, которую трудно определить. Например, биопластики считаются как потенциальным решением, так и новым источником вредного воздействия на окружающую среду, главным образом в результате использования сельскохозяйственной биомассы.

ABSTRACT

During their life cycle, petroleum-based plastics are associated with many environmental problems, including greenhouse gas emissions, resistance in the marine and terrestrial environment, pollution, etc. On the other hand, bioplastics are a fast-growing class of polymeric materials that are often presented as an alternative. However, bioplastics cause adverse changes in land use, which require a proper assessment that is difficult to determine. For example, bioplastics are considered both a potential solution and a new source of harmful effects on the environment, mainly as a result of the use of agricultural biomass.

Ключевые слова: нефтепереработка, пластмассы, биопластики, окружающая среда, нанокомпозиты.

Keywords: oil refining, plastics, bioplastics, environment, nanocomposites.

В прошлом не уделялось должного внимания вариантам вывода пластиковых изделий из эксплуатации, и из-за их чрезвычайно высокой устойчивости к разложению в естественных условиях пластмассы в огромных количествах накапливались в водных и наземных экосистемах.

Прогнозируется, что в ближайшие десятилетия даже при срочных и согласованных действиях сотни миллионов метрических тонн (Мт) пластиковых отходов будут накапливаться в окружающей среде. Чтобы обуздать эту тенденцию, необходимы скоординированные глобальные действия по сокращению потребления пластика, повышению уровня повторного их использования и переработки, а также ускорению инноваций в области устойчивых материалов-заменителей. В то время как первые два пункта в значительной степени основаны на обучении и осведомленности потребителей, ученые-полимерщики играют важную роль в предложении экологически чистых альтернатив распространённым везде пластикам на нефтяной основе [2].

Биопластики (биологически полученные и/или биоразлагаемые) и переработанные пластмассы могут быть отличными претенденты, но их свойства часто не оправдывают ожиданий. В результате глобальное использование таких «зеленых пластиков» по-прежнему составляет лишь небольшой процент от всех производимых в мире пластиков. Возможной стратегией переломить эту тенденцию является добавление наночастиц, которые, как известно, улучшают многие технологические свойства исходной полимерной матрицы [3].

В последние десятилетия были проведены многочисленные исследования по поиску оптимизированных составов зеленых полимерных нанокомпозитов (ПНК) на основе биопластиков или, если нет переработанных пластиков, внимание научного сообщества в основном было сосредоточено на характеристиках. Реальной долговечностью этого нового класса материалов сознательно пренебрегали. Недавние обзорные статьи, анализирующие современное состояние по этой теме, относятся в основном к микроразмерным наполнителям и волокнам. В работе [4] всесторонне изучено, воздействие на окружающую среду ПНК на основе биопластика и переработанного пластика.

Цель состоит в том, чтобы предоставить количественную информацию, которая будет использоваться в качестве руководства для правильного выбора материалов и процессов для производства действительно устойчивого ПНК. Таким образом, анализ ограничен исследованиями, в которых воздействие зеленых ПНК и их отдельных компонентов, то есть зеленых полимеров и наночастиц, количественно оценивается посредством стандартной оценки жизненного цикла (ОЖЦ).

Жизненный цикл представляет собой широко признанную методоло­гическую основу для оценки используемых ресурсов и воздействия на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла данного продукта, от приобретения сырья на этапах производства и использования до управления отходами, включая утилизацию и переработку. При таком целостном подходе материалы, ошибочно воспринимаемые как экологически безопасные, могут иметь большее влияние, чем материалы с наихудшей репутацией. Например, полиолефины на нефтяной основе с хорошо зарекомендовавшими себя технологиями переработки могут обеспечить более устойчивые результаты, чем «зеленые» биополимеры, такие как полимолочная кислота (PLA) и полигидроксиалканоат (PHA), которые оплачивают удобрения, используемые для выращивания кукурузы.

Глобальное [5] потребление пластмасс с годами увеличилось, особенно потому, что они легкие, прочные, относительно недорогие и долговечные. Пластмассовая промышленность производит около 300 миллионов тонн пластика, который используется один раз в год, а затем выбрасывается. Из-за долговечности и низкой способности к разложению этих полимеров выброшенные пластиковые отходы могут храниться сотни и тысячи лет. Кроме того, из общего количества производимого пластика только 7% перерабатывается, а около 8% сжигается и вывозится на свалку [6].

На самом деле, только в океаны сбрасывается более 10 миллионов тонн пластиковых отходов, поэтому большая часть антропогенных отходов, засоряющих океаны, состоит из искусственных пластмасс. Отчеты предполагают, что пластик теперь можно использовать в качестве геологического стратиграфического индикатора антропоцена [7]. Этот антропогенный мусор угрожает безопасности, целостности и устойчивости океана. В целом пластиковые отходы создают проблему экологии, которая до сих пор не решена.

В настоящее время доступно множество альтернатив для повторного использования и переработки существующих пластиков, а значительное количество текущих исследований направлено на то, чтобы полностью заменить пластики более устойчивыми альтернативами [8]. В то же время в окружающей среде уже имеется большое количество пластиковых отходов, которые необходимо утилизировать.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экологическая устойчивость «зеленых» ПНК — сложный вопрос, который зависит от многих взаимосвязанных факторов. С экологической точки зрения биоразлагаемые полимеры и переработанные пластмассы лишь немного предпочтительнее своих аналогов, поэтому экологические преимущества использования ПНК в значительной степени зависят от наночастиц.

Список литературы:

1. Acierno, D., Filippone, G., Romeo, G., Russo, P., 2007. Rheological aspects of PP-TiO2 micro and nanocomposites: a preliminary investigation. Macromol. Symp. 247, pp.59–66.
2. Walker  R. Life cycle assessment of bio-based and fossil-based plastic: a review J. Clean. Prod., 261 (2020),pp.1258-1263
3. Ticha M., Zilka M., Stieberova B., Freiberg F., 2016. Life cycle assessment comparison of photocatalytic coating and air purifier. Integrated Environ. Assess. Manag. 12, pp.478–485.
4. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. М.: Химия, 2003 – 73 с.
5. Byron D. Polymer synthesis by microorganisms: technology and economics / // Trends Biotechnol.-1987.-V. 5.-pp. 246-250.
6. Buist, H.E., Hischier, R., Westerhout, J., Brouwer, D.H., 2017. Derivation of health effects, factors for nanoparticles to be used in LCIA. NanoImpact 7, pp. 41–53.
7. I.M. Shamsuddin, J.A. Jafar, A.S.A. Shawai, S. Yusuf, M. Lateefah, I. Aminu, Bioplastics as better alternative to petroplastics and their role in national sustainability: a review, Adv. Biosci. Bioeng. 5 (4) (2017) p.63.
8. Gottschalk, F., Nowack, B., 2011. The release of engineered nanomaterials to the environment. J. Environ. Monit. 13, pp.1145–1155.