Заменить нефтепродукты в производстве полимеров может углекислый газ

РБК

Устойчивое развитие – инновации

Пластик из CO2

Заменить нефтепродукты в производстве полимеров может углекислый газ.

Текст: Марина Журавлева

Одна из крупнейших экологических проблем — пластиковые отходы. По данным Национального центра экологического анализа и синтеза (NCEAS) Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, опубликованным в журнале Science в начале 2015 года, ежегодно в океан попадает 8 млн т пластика. К 2025 году его количество там может вырасти в 20 раз.

«К 2050 году содержание пластика в океане по весу может превысить количество рыбы», — предостерегают авторы доклада «Новая экономика пластмасс — переосмысление будущего пластика», подготовленного Фондом Эллен Макартур (Великобритания) и международной консалтинговой компанией McKinsey & Co ко Всемирному экономическому форуму 2016 года. Пленки, пакеты, пластиковые бутылки, контейнеры, произведенные из нефти и газа, разлагаются в естественных условиях сотни лет.

Фото: Reuters

Поиск полимерных материалов, производство которых соответствовало бы принципам устойчивости и которые после использования наносили бы минимальный вред окружающей среде, ведется последние 20 лет. В 2012 году Coca-Cola, Ford, Heinz, Nike и Procter & Gamble договорились о совместной разработке биополимеров. Крупнейший американский производитель газировки, согласно докладу британского отделения Greenpeace, ставил цели к 2015 году использовать 25% бутылок из переработанного или возобновляемого пластика, но удалось достичь уровня лишь 12,4%.

В апреле этого года британская компания Skipping Rocks Lab представила прозрачные биоразлагаемые упаковочные мембраны для напитков в форме шара Ooho, изготавливаемые из морских водорослей и экстрактов растений. Впрочем, прочность этой упаковки пока такова, что расфасовывать напиток удается в количество не более чем на глоток.

Кардинально повлиять на ситуацию с мусором мог бы массовый переход на биоматериалы и возможность быстрой утилизации большинства полимерных изделий, говорит заведующая лабораторией кафедры химической энзимологии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Елена Ефременко.

В промышленности растет интерес к устойчивым продуктам, подтверждают в компании Covestro, одном из крупнейших игроков рынка полимеров. Covestro считает себя пионером в области устойчивого развития в химической промышленности и использует комплексный подход, охватывающий всю цепочку добавленной стоимости своих продуктов под девизом «Люди, планета, прибыль». «Увеличение доли альтернативного сырья в производстве полимерной продукции позволяет снижать зависимость от нефти, угля и природного газа и сокращать чистые выбросы парникового газа СО2. Инновации в производстве материалов отвечают сразу нескольким целям: улучшают жизнь людей, способствуют сохранению планеты и приносят экономическую ценность», — говорит Албена Васильева, руководитель направления коммуникации и устойчивого развития компании. Албена Васильева также отмечает, что переход производства на использование альтернативного сырья является изменением системы понятий, которое затрагивает не только химическую промышленность. Цель должна состоять в осуществлении устойчивой трансформации сырьевой базы в контексте широкого общественного согласия.

Биотехнологическая альтернатива

Ежегодно в мире производится 230 млн т пластмасс. Доля биополимеров, производимых на основе альтернативных сырьевых ресурсов, составляет менее 1%.

Двигателем развития биотехнологий в производстве полимеров является медицина. По словам Елены Ефременко, привлекательными для использования в медицинских целях эти продукты делают их биосовместимость, низкая токсичность, биодеградируемость. «У товаров медицинского назначения большая добавленная стоимость, что оправдывает более высокую по сравнению с «нефтехимической» себестоимость биотехнологического сырья», — отмечает она.

Например, для промышленного производства биоразлагаемого полилактида, который используется в производстве хирургических нитей и штифтов, его мономер — молочную кислоту ферментируют из биомассы на основе кукурузы и сахарного тростника.

При этом многие продукты биотехнологических производств, связанных с биомедицинской и биофармацевтической отраслями, например органические карбоновые кислоты и аминокислоты, одновременно признаны перспективными сырьевыми блоками на пути перехода от нефтехимического к «зеленому» химическому синтезу, в том числе в процессах получения полимеров.

Производство биопластиков сегодня интересно или небольшим компаниям, производящим одно-два наименования полимера, или, напротив, крупным холдингам, ориентированным на производство широкого спектра химических продуктов (Covestro, BASF).

Большинство биополимеров, которые можно производить в промышленных масштабах (полилактид, например), подвержено разложению, что не позволяет использовать их в качестве конструкционных материалов, отмечает заместитель декана химического факультета МГУ профессор, доктор химических наук Сергей Карлов.

Тем не менее трансформация сырьевой базы — процесс хотя и сложный, но уже необратимый, говорят производители полимеров. «Мы достаточно долгое время используем мономеры на основе возобновляемого сырья в своих полимерах и расширяем линейку инновационных продуктов», — говорит Албена Васильева. Для производства полиуретанов, например, в компании используют многоатомные спирты полиолы, получаемые с использованием растительных масел из клещевины обыкновенной и сои. До 70% углерода в отвердителях покрытий и до 65% углерода в водорастворимых полиуретановых эмульсиях, производимых компанией, имеет биологическое происхождение.

Впрочем, в Covestro отмечают, что для широкого внедрения новых материалов технические свойства биомономеров по меньшей мере должны соответствовать характеристикам продуктов нефтехимии, производство биосырья должно быть экологически безвредным, а сами биомономеры — доступны в долгосрочной перспективе и достаточном количестве, по устойчивым ценам.

Развитие биополимерной отрасли связывают с получением из возобновляемых источников материалов, аналогичных по свойствам полимерам из нефтегазового сырья. Например, если производить полиэтилен из этанола, полученного при брожении биомассы. Такие биополимеры небиодеградируемы, как и продукты нефтехимической отрасли. Но использование возобновляемого сырья уже позволяет экономить ресурсы и снижает нагрузку на окружающую среду.

Пластиковая революция

Прорыв в промышленных биотехнологиях и устойчивом производстве полимеров, по словам исполняющего обязанности директора ГНЦ РФ ФГБУ «ГосНИИгенетика» Александра Яненко, будет совершен, когда химическая промышленность получит технологические возможности использования безграничного и, по сути, бесплатного источника углерода — выбрасываемого в атмосферу углекислого газа (СО2). Технология, позволяющая «отлавливать» углекислые газы сначала металлургических производств, а затем и просто отсортировывать СО2 из атмосферы, а затем перерабатывать с помощью микроорганизмов углекислоту в биомассу, по его словам, решат проблему и производства, и утилизации. «Небиодеградируемые вещества можно будет сжигать, и полученный СО2 пускать повторно в производство сырья либо подвергать пиролизу — температурной обработке без большого доступа кислорода, и образовавшийся синтез-газ с помощью микроорганизмов превращать в полимеры», — рассказал эксперт.

Отдельные примеры использования в качестве сырья для производства биополимеров выбросов одного из парниковых газов — диоксида углерода уже существуют. В частности, компания Covestro летом прошлого года запустила опытное производство полиэфирных полиолов на основе переработанного углекислого газа для производства полиуретанов. Сырьем являются выбросы компании энергетической отрасли. На выходе, по сути, из углекислого газа получают ультралегкую пену для производства полиуретановых матрасов и обивки мебели.

Как ни заманчива идея безвредного в производстве, крепкого и при этом биодеградируемого материала — пока, похоже, соблюдение всех этих требований выглядит научной фантастикой. Меры же по предотвращению «пластиковой катастрофы», среди которых создание инфраструктуры для сортировки мусора, стимуляция спроса на переработанные пластмассы, необходимо принимать уже сегодня.

РБК+ «Устойчивое развитие» (18+)

Тематическое приложение к журналу «РБК» является неотъемлемой
частью журнала «РБК» №6/2017. Распространяется в составе журнала. Материалы подготовлены редакцией партнерских проектов РБК+

Партнеры: ООО «Ковестро», ООО «Эвоник Химия», ООО «Консалтинговая компания ВиЭмВи». Реклама
Учредитель: ООО «БизнесПресс»
Издатель: ООО «БизнесПресс»
Директор ИД РБК: Ирина Митрофанова
Главный редактор партнерских проектов РБК+: Наталья Кулакова
Шеф-редактор печатной версии РБК+: Юрий Львов
Выпускающий редактор: Андрей Уткин
Дизайнер: Дмитрий Иванов
Фоторедактор: Алена Кондюрина
Корректоры: Татьяна Поленова, Маргарита Тарасенко
Главный редактор журнала «РБК»: Валерий Владимирович Игуменов
Рекламная служба: (495) 363-11-11, доб. 1342
Коммерческий директор издательства РБК: Анна Батыгина
Директор по продажам РБК+: Евгения Карлина
Директор по производству: Надежда Фомина
Адрес редакции: 117393, Москва, ул. Профсоюзная, 78, стр. 1

O'qishni davom ettirish uchun tizimga kiring. Bu tez va bepul.

Roʻyxatdan oʻtish orqali men foydalanish shartlari 

Tavsiya etilgan maqolalar

Как экологические ограничения отражаются на развитии нефтехимии Как экологические ограничения отражаются на развитии нефтехимии

Можно ли нарастить производство полимеров и не навредить экологии?

РБК
Любовь к животным и санкции Любовь к животным и санкции

Почему рынок кормов — перспективное направление для инвестиций

Агроинвестор
Слово редактора Слово редактора

На самом деле, нет более открытых миру людей, чем яхтсмены

Y Magazine
Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо? Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо?

Зачем нужно компьютерное зрение и какие задачи оно решает в разных сферах

Наука и техника
«Нечестная» игра Баше «Нечестная» игра Баше

Как найти выигрышную стратегию в игре Баше?

Наука и жизнь
Каким ты будешь, городской бус? Каким ты будешь, городской бус?

Ждать ли нам завтра электробусов в каждом городе?

Наука и жизнь
Будет не жирно? Будет не жирно?

Какой вклад в борьбу с ожирением могут внести производители продуктов питания

Агроинвестор
Июньская метель снежноцвета Июньская метель снежноцвета

Снежноцветы считаются красивейшими деревьями, и с этим трудно не согласиться

Наука и жизнь
Болотные семафоры Болотные семафоры

Дупеля летят к нам из жарких поясов экваториальной Африки...

Наука и жизнь
Коварный удар из-под земли Коварный удар из-под земли

«Холодная война» стала стимулом для неумеренных планов создателей оружия

Наука и техника
Удивительный трубкозуб Удивительный трубкозуб

Ожившей химерой с прошедших веков трубкозуба, шутя, обзывают

Знание – сила
Самое древнее чувство Самое древнее чувство

Как у животных представлено чувства обоняния и вкуса

Наука и жизнь
У эволюции нет конкретной цели, но есть результат У эволюции нет конкретной цели, но есть результат

Как происходит видообразование, с чего начинается и через какие этапы проходит

Наука и жизнь
Он пережил и многое, и многих… Он пережил и многое, и многих…

Петр Вяземский, князь. О нем вспоминают обычно в связи с А. С. Пушкиным

Знание – сила
«Кузнец – это в первую очередь инженер» «Кузнец – это в первую очередь инженер»

Как ученые исследуют магнитное поле Земли? Влияют ли на нас магнитные бури?

Знание – сила
Посвящено Беатриче Посвящено Беатриче

Он не смел поверить, что Биче исчезла навсегда. Его мир рухнул

Наука и жизнь
Делянка лирохвоста Делянка лирохвоста

Большая птица-лира живет во влажных лесах восточной Австралии и Тасмании

Знание – сила
Художники Художники

Рассказ Александра Маркова «Художники»

Знание – сила
Наука и жизнь. Архив: 1941—1945 годы Наука и жизнь. Архив: 1941—1945 годы

О чем писали в журнале «Наука и жизнь» в годы Великой Отечественной войны?

Наука и жизнь
Поговорим о космологии Поговорим о космологии

Пять работ, посвященных космологии, с комментариями специалиста

Знание – сила
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Как в СССР подчинили фантастику пропаганде социалистических достижений

Наука и жизнь
Динозавры за Полярным кругом Динозавры за Полярным кругом

Как жили динозавры и их соседи в условиях крайнего Севера или Юга

Наука и техника
Последняя загадка Пушкина Последняя загадка Пушкина

«Пушкин и Погорелое Городище» – тема, вынесенная на периферию пушкинистики

Знание – сила
Бизнес на энтузиазме Бизнес на энтузиазме

Перспективы мясного скотоводства в России неоднозначные

Агроинвестор
«Кто богат детьми, богат и любовью, а любовь всего светлее»: Н.М. Карамзин – отец семейства «Кто богат детьми, богат и любовью, а любовь всего светлее»: Н.М. Карамзин – отец семейства

Николай Карамзин известен как «первый наш историк и последний летописец»

Знание – сила
«Мои счастливейшие дни…» «Мои счастливейшие дни…»

Понятие гения места, «genius loci» – к Остафьево применимо как нельзя более

Знание – сила
Что «видели» астероиды? Что «видели» астероиды?

Чем астероиды интересны астрономам?

Наука и жизнь
Долгий путь от «учебки» к Победе Долгий путь от «учебки» к Победе

В минометной роте любили песни: о поэтах на фронте Отечественной войны

Знание – сила
Палеонтологи СПбГУ проследили эволюцию мозга крокодилов Палеонтологи СПбГУ проследили эволюцию мозга крокодилов

Ученые создали 3D-модель мозга древних параллигаторов

Знание – сила
Легендарный Понтий Пилат Легендарный Понтий Пилат

Так кто же он был, этот римлянин, взявшийся судить Иисуса?

Знание – сила
Открыть в приложении