23.11.2020 №47

image

В последние годы проблема загрязнения Мирового океана микропластиком приобрела угрожающие масштабы.

Ученые видят решение в новых способах переработки пластиковых отходов и экологичных альтернативах – биоразлагающихся материалах. Но как предотвратить попадание крошечных пластиковых частиц из уже имеющихся изделий в сточные воды? Над этим вопросом работают ученые всего мира, в том числе и Института физико-органической химии (ИФОХ) НАН Беларуси.

Во всех пробах

Широко известно о катастрофическом влиянии, которое пластик оказывает на мировые океаны. Морские животные поглощают его или запутываются в этом мусоре, что в итоге приводит к их гибели. Но немногие знают о более коварном микропластике, который буквально заполонил все вокруг нас. Мельчайшие частицы отделяются от пластиковых вещей, которыми пользуются люди: бутылок, упаковки, одежды. Микропластики не разлагаются под воздействием ультрафиолета и соли и незаметно загрязняют природу, ежедневно попадая в организмы мелких животных и накапливаясь в пищеварительной системе.

За время исследования водоемов Беларуси микропластик найден во всех пробах. Он был обнаружен в разной концентрации – от 0,02 частиц на литр до 5,4. Наиболее часто в воде обнаруживаются микроволокна – фрагменты синтетических тканей. Существующие в Беларуси станции очистки сточных вод не позволяют полностью избавиться от микроволокон.

Ежедневно человек съедает около 330 частиц микропластика. Он попадает через воду, еду и воздух – от этого никуда не деться. По результатам недавно проведенных исследований, микропластик содержался абсолютно во всех пробах воды.

Главные загрязнители

Присутствие микропластиков в наших сточных водах можно объяснить двумя факторами. Зубная паста, кремы, гели для душа содержат крошечные кусочки пластика для достижения механического эффекта очистки. Также микропластики вымываются в процессе стирки текстильной одежды, и поэтому они попадают в нашу среду через сточные воды. Главный источник загрязнения ими – ткани, одежда.

В связи с этим производители стиральных машин должны позаботиться о защите окружающей среды, подобно тому, как производители автомобилей обязаны устанавливать каталитические нейтрализаторы для фильтрации вредных соединений. Это подтверждается одним из недавних законодательных актов: с 2025 года новые стиральные машины, продаваемые во Франции, должны будут поставляться с фильтрами для микропластиков.

BAW-система

Японские исследователи разработали устройство, которое условно можно назвать BAW-системой. Оно генерирует объемные акустические волны (bulk acoustic wave, или BAW), позволяющие улавливать мельчайшие фрагменты пластика размером менее 0,3 мм. Установка разделяет весь поток воды в трубе на три канала. А перед точкой разветвления помещается пьезоэлектрическое устройство для подачи акустических волн. Они направляют частицы микромусора в один поток, который отправляется в канал посередине. Из двух других, расположенных по бокам, в канализационную систему вытекает очищенная вода.

Лабораторные тесты показали, что BAW-установка улавливает 95% частиц полиэтилентерефталата (химические волокна для изготовления предметов быта, в первую очередь одежды) и 99% волокон нейлона-6 (полиамидное волокно, больше известное как капрон). В дальнейшем разработчики намерены создать специальное покрытие для внутренней части канала, чтобы микромусор не прилипал к нему. Эта технология перспективна для крупномасштабного применения, например городских очистных сооружений.

Решение от белорусских ученых

«Недавно к нам обратился известный крупный производитель бытовой техники, в том числе стиральных машин, – рассказывает директор Института физико-органической химии (ИФОХ) НАН Беларуси академик Александр Бильдюкевич (на фото). – Заказчик обозначил важные условия: фильтр должен иметь систему автоматической регенерации, высокую производительность при очень низком давлении воды. Поэтому наших партнеров заинтересовали малогабаритные фильтры на основе базальтовых волокон. В данном случае, если такой фильтр окажется достаточно грязеемким, чтобы его хватало на сотни циклов стирки, возможно создание и использование одноразовых устройств – типа привычных картриджей для бытовых фильтров очистки воды. Задача достаточно сложная, поскольку стиральные машины используются в разных точках мира, и соответственно, сточные воды существенно различаются.

Для начала было решено исследовать количество, размеры и природу микропластика, образующегося во время каждой стирки. И этим сейчас занимаются ученые ИФОХ, опытным путем выясняя, какие частицы в каком количестве от каких типов тканей образуются. Решив эту задачу, ученые будут уже подбирать оптимальное соотношение фильтровальных материалов.

Конечно, остается еще немало нерешенных вопросов. Если фильтр подвергается регенерации (периодической очистке), то что делать со стоками. Даже если и появятся машины с фильтрами, большинство техники в мире будет эксплуатироваться без них. А кто-то будет не вовремя производить их замену. Неизвестно также, можно ли использовать фильтры повторно и как их утилизировать…

Что может сделать промышленность?

Белорусские данные по загрязнению микроволокнами коррелируют с международными, а значит нужно внимательно смотреть на опыт других стран: Швеции, Финляндии, США.

При изготовлении одежды на фабриках может проводиться предварительная промышленная стирка с использованием специальных фильтров. Так как большая часть микроволокон высвобождается при первой стирке, именно на производстве их легче всего уловить до попадания в окружающую среду. Важно внедрять инновационные системы фильтрации волокон на станциях очистки сточных вод.

Что может сделать каждый из нас для улучшения экологической ситуации? Снизить потребление! Ведь желание покупать новые вещи подогревается предложением на рынке: сегодня продается много дешевой одежды, производители которой не задумываются ни о качестве, ни об экологических стандартах.

Материалы подготовил Максим ГУЛЯКЕВИЧ, «Навука»