Разложение пластика: механизмы и перспективы

Исследование Джоаны Сайп, аспирантки из лаборатории профессора Марка Виснера на кафедре гражданского и экологического строительства, посвящено изучению того, как распространенные виды пластика разрушаются в окружающей среде. Особое внимание уделяется эффектам механической деградации — процессу распада пластика под действием таких сил, как ветер, песок и прибой.

Работа имеет критическое значение, поскольку с 1950-х годов произведено более 18 триллионов тонн пластика, большая часть которого оказалась выброшена. Значительное количество отходов попало в водоемы, реки и океаны. Со временем крупные пластиковые предметы распадаются на частицы, достаточно мелкие, чтобы животные могли принять их за пищу, а затем — на невидимые, но не исчезающие микро- и нанопластики. Как отметила Сайп, по уровню загрязнения микропластиком вода в США является самой грязной в мире — около 9 пластиковых микрочастиц на литр, что создает риски биоаккумуляции и токсического воздействия, которые только начинают изучаться.

Исследовательница проанализировала шесть наиболее распространенных пластиков, включая нейлон и поликарбонат, и проверила гипотезу о прямой связи между прочностью материала и устойчивостью к износу. Результаты показали, что эта корреляция отсутствует: некоторые пластики разрушались сильнее под действием абразива с более крупным зерном или образовывали неожиданно крупные частицы. Прогнозирование деградации в реальных условиях осложняется огромным разнообразием пластиковых формул, форм и добавок. Тем не менее, эксперименты успешно имитируют естественный износ, например, от жевания ручки или трения подошвы об асфальт.

«Если мы сможем соотнести механические свойства с процессом разрушения, мы сможем ответить на вопросы вроде: "Если выбросить бутылку в океан, на сколько частиц микропластика она распадется?"», — говорит Джоана Сайп. В планах — моделирование сдвиговых напряжений от океанских волн в сочетании с абразивным действием различных осадков. Конечная цель — создание моделей, полезных для политиков и специалистов по оценке рисков.