5176. Пластиковая планета: как отходы помогают в борьбе с глобальным потеплением
Анна Ефремова
Углерод - это основа жизни на Земле. Из него состоят наши тела, пища, дома и энергоресурсы. Нарушение обменного цикла углерода привело к самой острой проблеме современности - изменению климата Земли
Перед нами стоит и другая, не менее масштабная экологическая проблема: пластиковые отходы теперь покрывают планету от полюса до полюса. Так может ли одна проблема стать решением другой?
Фото: Getty Images
Круговорот углерода в природе
Земля - это замкнутая система, поэтому количество углерода в ней неизменно. Он распределен в разных формах по всем земным оболочкам - атмосфере, гидросфере, литосфере, биосфере - и присутствует во всех органических веществах на планете.
Большая часть запасена в осадочных породах, остальной углерод циркулирует между океаном, воздухом, почвой, животными и растениями. Все эти временные вместилища углерода называют геохимическими резервуарами, а перенос углерода между ними - углеродным циклом.
Например, углеродом обмениваются атмосфера с биосферой: растения поглощают углекислый газ из воздуха и в процессе фотосинтеза запасают его в своих клетках в виде простых углеводов.
Животные - от бактерий до человека - питаются этими углеводами, включая их в свои клеточные структуры (например, тело человека на 18% состоит из чистого углерода). Так углерод в форме органических молекул распространяется по всей биосфере - и в то же время непрерывно возвращается в атмосферу: дыхание, горение и разложение живых существ высвобождают накопленный в их телах углерод в виде углекислого газа и метана.
Еще один важный компонент углеродного цикла - постоянный обмен между атмосферой и поверхностью мирового океана: углекислый газ беспрестанно растворяется в воде и выветривается обратно. Кроме того, некоторые морские организмы (моллюски, кораллы, планктон) используют растворенный в воде углерод как строительный материал для своих раковин и скелетов.
Обычный углеродный цикл: 1. Осадочные породы (известняк, доломит); 2. «полезные ископаемые» (нефть, газ, уголь); 3. органическая часть почвы; 4. донные отложения; 5. планктон; 6. животные; 7. растения
Фото: Кирилл Чувашев (иллюстрация)
Погибая, эти организмы опускаются на океанское дно, унося с собой весь накопленный углерод. Со временем наслоения затонувших останков уплотняются и образуют каменистые осадочные породы: происходит секвестрация, или захоронение углерода в донных отложениях, и избыток углерода выводится из цикла на сотни миллионов лет.
Около 80% углеродосодержащих пород на Земле сформировалось именно благодаря такому механизму «углеродного насоса», и сегодня мировой океан является самым вместительным резервуаром углерода в природе.
Наконец, углерод присутствует в верхних слоях литосферы - например, в почве в форме перегноя. Кроме того, в период образования планеты колоссальные объемы углерода извлекались из атмосферы и запасались в земной коре в виде осадочных горных пород и того, что мы теперь называем полезными ископаемыми: угля, нефти, природного газа и сланца.
На протяжении миллионов лет под действием тепла и давления органический углерод из останков живых организмов превращался в подземный тайник, который надежно хранил часть земного углерода, пока однажды человечество не выяснило, что это превосходный источник энергии.
Мы принялись небывалыми темпами добывать и сжигать ископаемое топливо, выпуская джинна из бутылки. За последние полтора века в углеродный цикл Земли вернулось такое количество углерода, что случилось неизбежное: климат стал стремительно меняться.
Углерод и изменение климата
При естественном углеродном цикле в атмосферу систематически - в результате лесных пожаров, извержений вулканов, смерти животных, эрозии почвы - попадает умеренное количество углекислого газа и метана.
Эти углеродсодержащие газы создают парниковый эффект, без которого была бы немыслима сама жизнь на Земле: они окутывают планету, не позволяя ей охлаждаться. Правда, когда газовое «покрывало» становится слишком плотным, планета перегревается.
За тем, как углерод перетекает между атмосферой, почвой и океаном, стоят сложные химические и физические процессы, занимающие сотни миллионов лет. Именно они поддерживают стабильную температуру планеты наподобие термостата.
Углеродный цикл с участием пластика
Фото: Кирилл Чувашев (иллюстрация)
С наступлением индустриальной эры человечество нарушило это равновесие, превратив запасы углерода в его источник: сжигая ископаемые ресурсы как топливо, мы наполняем атмосферу гигатоннами парниковых газов.
Более того, вырубая леса под сельскохозяйственные угодья, мы мешаем «легким» планеты выкачивать и запасать уже имеющийся углерод.
С начала промышленной революции содержание углекислого газа в атмосфере Земли выросло с 275 до 420 частей на миллион, а это больше, чем когда-либо за последние 3,6 млн лет.
В нашумевшем докладе МГЭИК 2018 года эксперты подчеркивают, что ключевое условие для борьбы с изменением климата - перестать накачивать атмосферу углекислым газом и даже начать его откачивать.
Как ни парадоксально, помочь в решении этой проблемы может враг окружающей среды номер один.
Вездесущий пластик
В начале XX века с помощью химической реакции человек создал углеродную молекулу, которой до этого просто не существовало: впервые в истории в земную систему был введен синтетический материал под названием пластмасса.
Как оказалось, этот легкий и прочный полимер можно быстро и в любых формах изготавливать из химикатов на основе нефти или газа. Сегодня в мире в год производят почти 400 млн тонн пластика - и около 300 млн тонн пластиковых отходов.
Проблема в том, что свойство пластмасс, обеспечивающее им долговечность, одновременно препятствует их органическому разложению, а распад пластика на микрочастицы может занимать от десятков до сотен лет.
К 2050 году на планете скопится 26 млрд тонн полимерного мусора - неудивительно, что пластиковое загрязнение стало главной экологической проблемой современности.
Малую часть полимерных отходов перерабатывают, остальную - сжигают или вывозят на полигоны, но огромное количество пластика попадает в почву, воду, воздух и, через пищевую цепочку, в наши внутренние органы.
Сегодня частицы пластика находят повсюду: от горных озер до Марианской впадины. Всего, по подсчетам экспертов, в окружающей среде уже скопилось от 50 до 80 млн тонн углерода в форме пластика.
Однако ученые, непрерывно мониторившие природные экосистемы, долгое время не находили доказательств накопления в них пластиковых отходов.
Например, несмотря на наличие целого мусорного континента в Тихом океане, плавучего пластика в поверхностных водах оказалось гораздо меньше, чем должно быть. Возник закономерный вопрос: куда девается пластик?
Подсказки о месте его нахождения начали появляться в начале 2010-х годов. Оказалось, что значительная часть полимерных отходов опускается в глубокие слои океана и превращается там… в осадочные отложения.
Фото: Getty Images
Даже самые легкие виды пластика рано или поздно идут ко дну, играя роль импровизированного углеродного насоса. Дело в том, что пластик на 80% состоит из ископаемого углеродного сырья и при этом не разлагается, а это значит, что сегодня в пластмассовых изделиях «заперто» около 7 гигатонн земного углерода.
Выходит, пластик является важнейшим резервуаром углерода.
Более того, пластик влился в углеродный цикл на всех уровнях. Он встраивается в живые организмы, накапливается в почве и прибрежных отложениях и, самое главное, выводит из цикла и запасает на дне океана углерод, предотвращая его попадание в атмосферу в форме парниковых газов.
Сейчас в океане уже находится около 150 млн тонн пластиковых отходов; каждый год в него попадает еще как минимум 8 млн тонн. Такими темпами к 2050 году в наших морях будет больше пластика, чем рыбы.
Несомненно, это печальные новости для морских обитателей, которые периодически застревают в сетях и пакетах или заглатывают пластмассовые предметы.
Но если сегодня первостепенная задача в борьбе с глобальным потеплением - снизить температуру Земли (а значит, сократить концентрацию парниковых газов), то в первую очередь нам придется придумать, как загнать джинна обратно в бутылку. И захоронение пластика в океане уже не кажется нелепой или вопиющей идеей.
В конце концов, как предсказывал великий комик Джордж Карлин, раз мы и правда создали совершенно новый и на редкость долговечный материал, что мешает Земле как ни в чем не бывало включить его в свою новую, обогащенную пластиком парадигму? Быть может, мы вообще появились на этой планете только потому, что ей нужно было немного пластика для собственных нужд? Вот и ответ на вечный вопрос: зачем мы здесь?
Источник