Мифы вокруг пластика. Сравниваем полимеры со стеклом и бумагой.

[denkirish]

Понятие «хорошести» упаковочного материала - комплексное, и в отрыве от контекста его использования будет некорректно говорить о том, какой материал хороший, а какой плохой. Поэтому давайте сегодня рассмотрим более внимательно, из чего складывается этот условный рейтинг, и как не наплодить новых мифов при сравнении материалов.

Пластик часто противопоставляют «классическим» материалам: бумаге или картону, стеклу и металлам. Дескать, раньше все эти материалы сдавали на переработку, и всем было хорошо, а потом вдруг появился пластик, и теперь мы не знаем, куда нам деться от полимерного мусора, который мы сами же производим.

Что же, бережное отношение к предметам и ответственное отношение к отходам - это замечательная практика, и надеемся, когда-нибудь это станет нормой жизни, а не личной инициативой неравнодушных граждан. Однако сейчас часто можно услышать призывы к отказу от использования пластика в пользу других, более «натуральных» материалов, мотивированные заботой об окружающей среде. Но поможет ли природе, если вместо полиэтиленового пакета мы возьмём на кассе в магазине несколько бумажных, а вместо одной пластиковой бутылки на полтора литра в мусорное ведро отправится три стеклянных бутылки по 0.5?





Между модой на экологичность и реальной заботой об окружающей среде может быть большая разница. Фото: Byron Chin/Flickr.com CC BY-NC-SA 2.0

С пакетами всё обстоит довольно просто: существует иерархия решений проблемы «как донести продукты до дома» по степени своей экологичности. Меньше всего ущерба природе вы нанесёте, если совсем откажетесь от пакетов и сумок и будете носить товары, что называется, в одних руках, правда, это было бы и самым неудобным решением. Если же не стремиться любой ценой добиться полного отказа от пакетов, то хорошим вариантом стала бы многоразовая сумка из синтетических материалов, например, полипропилена.

Почему именно из синтетики, а не какого-нибудь натурального материала вроде льна или хлопка? Ткани из полимерных материалов прочнее, долговечнее и, что немаловажно, требуют меньше ресурсов для производства, чем их натуральные аналоги. К тому же не стоит забывать, что полимерную сумку можно переработать во вторсырьё, в то время как пришедший в негодность холщовый мешок остаётся только утилизировать вместе с бытовыми пищевыми отходами.

На ступеньке ниже разместились привычные нам одноразовые полиэтиленовые пакеты. С одной стороны, они лёгкие, достаточно прочные, и их себестоимость крайне мала. С другой - одноразовые пакеты оставляют за собой длинный «мусорный» шлейф, и это их главная проблема.

Самый же неудачный выбор - это пакеты из бумаги. Хотя бумага и считается биоразлагаемым материалом, но кроме этого отчасти положительного свойства все остальные идут со знаком минус. Во-первых, производство бумаги совсем не экологичный процесс, поскольку это и вырубка лесов, и отходы целлюлозно-бумажных комбинатов. Во-вторых, бумажный пакет, по сути, такой же одноразовый продукт, как и его полимерный аналог, что плохо, поскольку не способствует сокращению объёма отходов. В-третьих, для улучшения свойств бумаги, в частности, увеличения прочности, в её состав добавляют те же самые полимеры, используют различные клеи и другую «химию», которая усложняет процесс вторичной переработки. Поэтому за биоразлагаемость бумаги приходится платить слишком большую цену.



Носить продукты в руках - самый экологичный, но совсем не самый удобный способ. Фото: jamelah e./Flickr.com CC BY-NC-ND 2.0

Однако пакеты, хоть и важный, но далеко не единственный полимерный компонент бытовых отходов, ведь есть ещё пластиковые бутылки и банки, лотки, плёнки, разные контейнеры и т.д. Многообразие товаров и маркетинг породили самые разные виды упаковки из разных полимерных материалов. Поэтому год от года доля пластика в бытовых отходах растёт практически во всех странах.

Причина этому вполне простая: по совокупности своих свойств пластик - самый практичный материал для упаковки продуктов и товаров. Он лёгкий и прочный, поэтому упаковка из него получается с минимально возможным весом. Это важно, потому что не только экономит ресурсы на её производство, но и снижает затраты на перевозку готового продукта и отходов от его употребления.

Обычная пол-литровая пластиковая бутылка весит не больше 40 грамм, в то время как бутылка из стекла такого же объёма весит примерно в 10 раз больше - около 400 грамм. Поскольку в современном мире товары проходят весьма долгий путь от производителя до покупателя, то каждый лишний килограмм перевезённого груза превращается в лишние килограммы выхлопных газов. К тому же перевозить стекло нужно с большей осторожностью, чем пластик, а это означает лишнюю упаковку и лишние затраты. Оптимальная перевозка товаров и отходов - такой же важный компонент экономии ресурсов планеты.



Фото: Kerri Lee Smith/Flickr.com CC BY-NC-SA 2.0

Коль скоро мы начали сравнивать стекло и пластик (в трёх статьях у нас всё равно не получится рассказать обо всех материалах, поэтому ограничимся только некоторыми из них), то давайте подробнее рассмотрим на примере изделий из этих двух материалов другие этапы их жизненного цикла, и начнём с производства. Но сначала сделаем небольшое отступление, не слишком далекое от нашей темы. Сравнить воздействие на окружающую среду двух или более разных процессов - это весьма сложная задача, в которой многое зависит, грубо говоря, от того «как посчитать», и на этом построено много спекулятивных домыслов, особенно, когда цифры используются в корыстных целях. Другая частая ошибка в подобных вопросах  это использование частного случая для описания общих явлений.

Вот, например, стояла рядом с условным городом N теплоэлектростанция, обеспечивавшая окрестности теплом и электричеством. Для этого на ней сжигали уголь или природный газ, что, естественно, приводило к выбросам парниковых газов в атмосферу. На волне борьбы с глобальным потеплением ТЭЦ закрыли и поставили вместо неё ветрогенераторы, благо условия позволяли, и они были действительно экономически эффективны. Выбросы парниковых газов упали на порядки, а фотографии эффектных ветряков на фоне покрытых зеленью холмов вместо дымовых труб стали привлекать туристов и собирать лайки в социальных сетях. Но на беду через этот район проходили пути миграции редкого вида птиц, и лопасти ветряков стали для них самым опасным врагом.

Кстати, линии электропередач представляют для некоторых перелетных птиц не меньшую угрозу. Надо ли бороться с глобальным потеплением и сокращать выбросы парниковых газов - конечно же, надо. Плоха ли ветроэнергетика сама по себе - совсем нет, но и птицы не виноваты в том, что оказались не в том месте и не в то время.



Фото: John Krzesinski/Flickr.com CC BY-NC-ND 2.0

Один из способов сравнить материалы и процессы по их воздействию на окружающую среду - это посчитать углеродный след. Эта величина отражает суммарное количество всех парниковых газов, которые выделились при производстве товара или услуги, пересчитанные в килограммы углекислого газа в соответствие с «парниковостью» каждого из них. Когда мы сравниваем полимерную и стеклянную тару, то углеродный след корректно рассчитывать для количества материала в пересчёте на бутылку, а не для условной тонны пластика или стекла. Казалось бы, это очевидный момент, но иногда его сознательно или несознательно упускают, сравнивая цифры выбросов в расчёте на тонну.

В цифрах это выглядит следующим образом: углеродный след одного килограмма полиэтилентерефталата (ПЭТ) составляет 2.3 килограмма CO₂, а для килограмма стекла - 0.6 кг. Однако если мы вспомним, что бутылка из стекла весит на порядок больше бутылки из пластика, то ситуация измениться с точностью до наоборот - и теперь углеродный след пластика в расчёте на бутылку будет почти в три раза меньше. Конечно, эти цифры можно уточнять, учитывая разные факторы и нюансы производства каждого конкретного материала в конкретном месте, но порядок величин будет оставаться прежним.

Следующий этап жизни упаковки начинается тогда, когда в неё, собственно, запаковали продукт. В нашем случае в пластиковую и стеклянную бутылки налили жидкость, пусть это будет какой-нибудь газированный напиток. В спорах о том, какой материал лучше сохраняет свойства продукта, сломано немало копий и создано немало домыслов. Например, что пластиковая бутылка меняет вкус налитой в неё жидкости, а то и вовсе выделяет в неё вредные вещества. Или что пластиковая бутылка недостаточно защищает содержимое от внешней среды. Стекло, конечно, устойчивый материал, и к стеклянным бутылкам практически нет претензий по поводу надёжности и безопасности, но не стоит и у пластика отнимать свойства, которые у него есть, и приписывать недостатки, которых у него нет.

Что касается вкуса напитка и еды в целом, то здесь вопрос выходит сильно за рамки одного лишь химического состава продуктов. С химической точки зрения пластик - это даже более инертный материал, чем стекло. Например, большая часть лабораторной посуды для биохимических анализов и исследований уже давно изготавливается из полимеров - это удобнее и никак не сказывается на качестве результатов.

Однако наше восприятие вкусовых ощущений зависит от многих факторов и далеко не всегда рационально, в отличие от аналитических приборов. Один и тот же продукт, съеденный в разной обстановке, может показаться вкуснее, или наоборот. Многочисленные рестораны и кафе - самый наглядный тому пример, ведь мы туда ходим больше не за утолением голода или жажды, а за так называемой «атмосферой». Или взять пресловутый «вкус детства» - позитивная эмоциональная окраска может поднять на гастрономический пьедестал ну очень разные вещи. С другой стороны, если провести слепой тест - эксперимент, в котором по возможности исключены все «отвлекающие» и субъективные факторы, то можно оценить именно вкус продукта, например, той же газировки.

Результаты таких тестов получаются вполне прогнозируемые: мы не можем отличить вкус напитка, перелитого в одинаковые ёмкости из тары, изготовленной из разных материалов. Однако один и тот же напиток, разлитый и выпитый из разной тары, воспринимается разным на вкус. Отрицать, что наши вкусы субъективны, было бы неправильно, в конце концов, это действительно так. Но так же нужно и понимать, что то, что нам кажется, совсем не означает, что это есть на самом деле.



Фото: bianca polak/Flickr.com CC BY-NC 2.0

Перейдём теперь к более важному вопросу - как упаковка сохраняет свойства продукта. Оставим в стороне механические воздействия на продукты, вроде неаккуратных грузчиков или голодных грызунов на складах, и рассмотрим то, как продукт может меняться химически. Несмотря на то, что многие материалы кажутся на первый взгляд герметичными и непроницаемыми, на самом деле это не так. Молекулы разных веществ могут по-разному проникать сквозь другие материалы. Например, материал может быть непроницаем для молекул воды, но проницаем для молекул кислорода.

Почему важен именно кислород? Дело в том, что от контакта кислорода с содержимым в нём начнут происходить окислительные процессы, из-за чего и вкус продукта поменяется, а то и вовсе он станет несъедобным гораздо раньше положенного срока. Способность материала препятствовать проникновению сквозь него других веществ или излучения, скажем, ультрафиолетовых лучей, называется барьерным свойством.

Барьерные свойства ПЭТ позволяют отлично хранить в бутылках из этого материала самую обычную питьевую воду: ей не страшен ультрафиолет, а мизерные количества кислорода, прошедшие сквозь упаковку, никак не повлияют на её качество. Однако для многих других продуктов такого уровня защиты может быть недостаточно: соки, соусы, алкогольные напитки намного более чувствительны к кислороду. Поэтому чтобы тот же сок мог долго и безопасно храниться в пластиковой бутылке, её нужно немного модернизировать - повысить барьерные свойства полимерного материала.

Во-первых, можно сделать многослойную бутылку, поместив между внутренним и внешним слоем полиэтилентерефталата какой-нибудь другой полимер, не пропускающий кислород, например, полиамид или один из полиэфиров. Можно добавить ещё пару слоёв, не только уменьшив газопроницаемость полимерного «бутерброда», но и обеспечив защиту от проникновения ультрафиолетовых лучей.

Другой способ заключается в напылении на внутреннюю или наружную поверхность бутылки непроницаемых материалов: металлов, стекла и др. Ещё один приём - это внесение в состав материала бутылки специальных кислородопоглощающих добавок, которые «отлавливают» кислород, мигрирующий сквозь пластик. С помощью этих технологий можно добиться от пластика барьерных свойств, достаточных для того, чтобы жидкость в такой бутылке чувствовала себя ничем не хуже, чем в стеклянной таре. Аналогичным образом повышают барьерные свойства плёнок - тонкий слой металлизации между слоями полимера надёжно защищает содержимое от кислорода и ультрафиолета.

Барьерные свойства, как, впрочем, и химическая инертность, помогают упаковочному материалу не только долго сохранять в целости продукт, но и повышают его качества как вторичного сырья - он дольше остаётся чистым, и его состав меньше изменяется со временем.



Барьерным свойствам материалов легко подобрать наглядную аналогию из обычной жизни. Фото: MaxPixel CC0 Public Domain

И здесь мы подходим уже к непростой и многогранной проблеме переработки отходов. В настоящее время существует общепринятая иерархия мер, которой мы должны руководствоваться, когда решаем, что делать с мусором. В первую очередь, мы должны постараться минимизировать количество отходов - с этим всё довольно просто: меньше мусора, меньше проблем. Если отходы всё-таки образовались, то нужно подумать, а нельзя ли их использовать по второму кругу? Например, те же пластиковые бутылки можно собрать, отмыть и использовать заново, как это делали раньше и делают с их стеклянными «собратьями».

Впрочем, не всегда это возможно, и не всегда выгодно экономически. Поэтому следующий шаг - это превратить отход во вторичное сырьё: разрезав тот же пластик на маленькие кусочки (их ещё называют хлопьями) или раскрошив стекло на осколки. Разделив полученное вторсырьё по сортам, можно часть направить обратно на производство бутылок или сделать из него другие продукты, менее требовательные к качеству материала. Например, из ПЭТ-хлопьев можно сделать полиэфирные ткани. Но зачем же бить и резать целые бутылки? Ответ простой: перевозя пустую тару, мы, по сути, перевозим воздух и совсем немного самого материала. Когда сбор осуществляется далеко от места переработки, то это становится невыгодным ни с точки зрения экономики, ни с позиции экологии процесса.

Из вторичного сырья можно не только изготавливать предметы, но и химически получить другие вещества. Те же полимеры (с химической точки зрения это длинные цепочечные молекулы, состоящие из тысяч одинаковых фрагментов) можно «разобрать» на кусочки, из которых они были получены, и использовать их в химической промышленности. Наконец, последние ступени в нашей пирамиде - это сжигание отходов с целью получения энергии, а если и сжигать нельзя, тогда мусор отправляется на свалку.

Выбор конкретных мер из этой пирамиды зависит не от желания сделать так, а не иначе (в конце концов, технически возможно стирать даже одноразовые полиэтиленовые пакеты), а в минимизации воздействия на окружающую среду и экономическую эффективность процесса. Если на очистку и отмывку вторсырья мы будем тратить больше ресурсов, чем на получение нового, то игра не будет стоить свеч.

Неправильное понимание этих приоритетов, как и концепции жизненного цикла, приводит к возникновению заблуждений и мифов. Так, бумагу и картон считают более экологичными материалами, чем полимеры, из-за того, что в природе они разлагаются на порядки быстрее пластика. Но для производства из них товаров требуется больше энергии и выделяется больше парниковых газов, чем если делать их из пластика. Бумага после контакта с пищевыми отходами, как правило, непригодна для получения вторсырья, поэтому на вторичную переработку попадёт только упаковочный картон и печатная продукция, но не упаковочная бумага. Не стоит забывать, что для производства бумаги нужно будет вырубать леса, площадь которых и без того год от года становится меньше. Производство и переработка тары из стекла или алюминия показывают хороший пример того, как можно сделать «круговорот» материала в экономике. Но полимерные материалы могут сделать это ещё более эффективным, и уже сейчас существуют такие технологии и возможности.



Фото: Nguyen Tan Tin/Flickr.com CC BY-NC 2.0

https://www.nkj.ru/open/36595/

По материалам «Нефтехимия РФ»