Правда о биопластиках

Биопластики часто рекламируются как экологичные, но оправдывают ли они ожидания?

С 1950-х годов мир произвел более девяти миллиардов тонн пластика. 165 миллионов тонн из них загрязняют океан, и ежегодно туда попадает еще почти 9 миллионов тонн. Поскольку перерабатывается лишь около 9% пластика, большая часть остального загрязняет окружающую среду или находится на свалках, где он может разлагаться до 500 лет, выделяя токсичные химические вещества в почву. Биопластики, производимые из 20% или более возобновляемых материалов, рассматриваются некоторыми как решение проблемы пластикового загрязнения. Их преимуществами называют снижение использования ископаемого топлива, меньший углеродный след и более быстрое разложение. Однако они не являются панацеей.

Насколько биопластики биоразлагаемы?

Важно понимать терминологию:

  • Разлагаемый – Весь пластик разлагаем, но распад на фрагменты не означает возвращения в природу.
  • Биоразлагаемый – Такой пластик полностью распадается на воду, CO₂ и компост микроорганизмами в правильных условиях за недели или месяцы. Некоторые биопластики являются «долговечными» или даже небиоразлагаемыми.
  • Компостируемый – Разлагается на компостной площадке с той же скоростью, что и другая органика, без токсичного остатка.

Типы биопластиков и их производство

Основные типы, используемые в упаковке, одноразовых изделиях и даже медицинских имплантатах:

  • PLA (полимолочная кислота) – Производится из сахаров кукурузного крахмала, кассавы или сахарного тростника. Биоразлагаемый, углеродно-нейтральный. Крупный производитель – компания NatureWorks (бренд Ingeo).
  • PHA (полигидроксиалканоаты) – Производятся микроорганизмами, лишенными питательных веществ, но получившими много углерода. По химической структуре похожи на традиционные пластики. Широко применяются в медицине и упаковке.

Однако анализ жизненного цикла показывает проблемы производства биопластиков. Исследование 2010 года Университета Питтсбурга выявило, что их производство может приводить к большему количеству загрязнителей из-за удобрений, пестицидов и химической переработки сырья, способствовать истощению озонового слоя и требовать обширных земель. Гибридный пластик B-PET показал наихудший результат. При этом биопластики действительно производят значительно меньше парниковых газов за свой срок службы. Исследование 2017 года показало, что переход на кукурузный PLA сократит выбросы парниковых газов в США на 25%.

Другие проблемы и перспективные альтернативы

Большинство биопластиков для разложения требуют промышленных компостеров, которых не хватает. На свалках без кислорода они могут выделять метан (CH₄), чей парниковый эффект в 23 раза сильнее, чем у CO₂. Они также могут загрязнять потоки перерабатываемого пластика (например, PET). Производство конкурирует с продовольственными культурами за землю: к 2019 году под сырье могло потребоваться более 3.4 млн акров. Стоимость PLA может быть на 20–50% выше.

Ученые ищут решения:

  • Картик Чандран и студенты Колумбийского университета разрабатывают систему производства PHA из сточных вод и твердых отходов, что может быть экономически выгоднее.
  • Full Cycle Bioplastics (Калифорния) производит PHA из пищевых отходов, остатков урожая и другого органического мусора.
  • Renmatix (Пенсильвания) использует древесную биомассу и остатки урожая, извлекая сахара с помощью воды и тепла.
  • Ученые Мичиганского университета используют цианобактерии (сине-зеленые водоросли) для производства сахаров под sunlight.
  • Mango Materials и исследователи Стэнфорда превращают метан со свалок и очистных сооружений в PHA.
  • В Университете Бата (Великобритания) создают поликарбонат из сахаров и CO₂ без использования токсичного фосгена и BPA.

Также ведутся разработки по полной замене пластика на материалы из агара красных водорослей (AMAM, Япония), съедобной пленки из казеина молока (Минсельхоз США) или мицелия грибов (Ecovative, Нью-Йорк).

В настоящее время сложно однозначно утверждать, что биопластики экологичнее традиционных, если учитывать весь их жизненный цикл. Однако продолжающиеся исследования и разработки более эффективных и «зеленых» методов производства вселяют надежду, что биопластики помогут уменьшить пластиковое загрязнение и углеродный след.