2021-2030. Блакитна мрія в океані пластику
Чи можна пластикову пляшку перетворити знову на нафту, газ чи вугілля?
Щороку мільйони тонн сміття потрапляють у світовий океан і скупчуються в окремих його районах.
Одна із найвідоміших антропогенних пластикових плям знаходиться у Тихоокеанському сміттєвирі (Great Pacific Garbage Patch), що згромадився у Північній (субтропічній) частині Тихого океану; зазвичай у ЗМІ її називають Великою тихоокеанською сміттєвою плямою (Great Pacific Garbage Patch, GPGP). Розташований між 135°-155° західної довготи та 35°-42° північної широти, за площею цей гігантський “пластиковий суп” вдвічі більший за Україну, площа якої складає 603 628 км², і містить у шість разів більше пластику, аніж важить уся (!!!) біомаса планктону Світового океану. Що із цим рукотворним злом робити?
|
|
Південнокорейський дизайнер Сун-Чжін Чо (조성진; Sung Jin Cho), котрий понад чверть століття працює старшим співробітником вашингтонського архітектурного бюро “WDG Architecture”, створив проєкт “Floating Seawer Skyscraper” (“Плаваючий морський хмарочос”). Йдеться про гігантський сміттєпереробний завод-електростанцію, величезний дренажний отвір якої матиме діаметр 550 метрів та глибину 300 метрів. Його розташують у самісінькому центрі Великої тихоокеанської сміттєвої плями. Конструкція передбачає п'ять шарів спеціальних фільтрів, збудованих на кшталт китового вуса, що розділятимуть пластик та рідину. Транспортерами сміття підніматиметься на бортовий переробний завод, одночасно виробляючи із непотребу електроенергію, тоді як очищена морська вода деякий час триматиметься у великому відстійнику на споді конструкції, перш ніж виливатиметься назад в океан.
Шалена ідея? Безперечно. Але як вважає південнокорейський дизайнер:
- Доки ви не перейдете гору, інший бік ви не побачите.
Нехай автор проєкту сам розповість:
***
Тепер - від фантазій - до поляризації ілюзій.
Більшості начхати на пластик, всесвітній океан, китів і саму тему екології.
Лише когорта соціально відповідальних людей думає, як особисто відмовитися від пластику, чим захистити Природу.
Дехто опікується, як утилізувати відходи без шкоди для довкілля.
І, нарешті, лише одиниці мізкують, як повторно використовувати спресовані полімери. Навіть харчовий пластик. Бо технологічно уже не бачать самої проблеми, адже знайшли спосіб, як зробити перший у світі “нескінченний” пластик.
***
Але не забігатимемо наперед... Першу пластмасу отримав англійський металург і винахідник Александер Паркс (Аlexander Parkes; 1813-1890) у 1855 р. Назвав він речовину паркезін, пізніше перейменовану в целулоїд. Винахідником поліетилену вважають німецького хіміка Ганса фон Пехманна (Hans von Pechmann; 1850-1902), який випадково отримав цю речовину в 1899 р., хоча відкриття не набуло поширення. Друге життя поліетилену лабораторно дали 27 березня 1933 р. інженери-хіміки британської компанії “ICI” Ерік Фосет (Eric Fawcett) і Реджинальд Гібсон (Reginald Gibson). Попервах матеріал використовувався виключно у виробництві... телефонного кабеля і лише в 1950-і рр. потрапив у харчову промисловість як зручна упаковка.
Відтоді той штучний матеріал присутній в землі, у повітрі та навіть у найглибших океанських западинах. Це - пластик... Проникнувши у людську екосистему, він намертво вплівся у харчовий ланцюг: пронизує людське тіло, разом із кров'ю насичує внутрішні органи, навіть дістався плаценти. Тепер ми збагнули, що матеріал цей міцний і часом навіть корисний: підводні кабелі, водопровідні труби, віконні рами, одноразові шприци, медичні маски, протези, упаковка, яка зберігає їжу свіжою, - все це він, завдяки унікальним властивостям. Але...
Коли поліетилентерефталат, поліетилени високої і низької щільності, полівінілхлорид, поліпропілен, полістирол лише входили у наше життя, людство не мізкувало, як ефективно їх переробляти. За півсторіччя виявилося, технологія занадто складна, тому лише 9 відсотків усіх видів пластиків, коли-небудь продукованих, перероблено на нові пластики.
А решта? То наша карма за безтурботність.
Безнадія людство не здолала. Десятиріччя тому у світлих інноваційних головах зародилося запитання: а чи є спосіб перетворити пластик у речовину, з якого він виготовлений? Наступний величезний challenge для хімії полімерів - зробити процес доступно амбівалентним, аби в разі потреби перетворювати пластик - у полімери, а останні, у свою чергу, у нафту, природний газ або вугілля.
Фантастика! - скажете ви.
- Ні, - робоча модель, - відповім я. І - поведу своє далі.
***
Звісно, система хімічної переробки будь-яких полімерів завжди існувала, і десятиліттями досліджувалася як альтернатива звичайній утилізації. Тим часом найбільшим каменем спотикання залишалася величезна кількість енергії, потрібної для такого процесу. У поєднанні з ціною на дешеву нафту тривалий час перемагало дешевше виробництво нових пластмасових виробів, аніж збирання та переробка нагромадженого пластику.
Врешті-решт легковажність сягнула межі: щороку у світі виробляється понад 380 млн тонн пластику. Це приблизна вага 2,7 млн блакитних китів. Із тією, хіба що, різницею, що та цифра більш ніж у 100 разів перевищує справжню вагу всієї існуючої популяції блакитних китів. Інша жахлива цифра: лише 16 відсотків пластикових відходів переробляється для виробництва нових пластмас. Що з рештою? - 40% вирушають на сміттєзвалище, 25% спалюються, а 19% - губляться.
Значна частина пластику, що може перероблюватися, - наприклад, поліетилентерефталат (ПЕТ) — та використовуватися для повторного виробництва пляшок, одягу, одноразових контейнерів, упаковки для соусів та косметики, - вирушає на сміттєзвалище. Часто це відбувається через плутанину щодо стандартної утилізації кербсайда. Або: через забруднення харчовими продуктами чи іншими видами відходів.
Інші пластмаси (поліетилен різної щільності, поліпропілен, полістирол), як-то: пластикові пакети для салатів, різні харчові контейнери, використані шприци, дитячі підгузки, килимки, одноразовий посуд, крісла для стадіонів - потрапляють на смітник, оскільки створені комбінаціями різних полімерів, які важко розмолоти на заводі з переробки. Як наслідок, сміття, вчасно не прибране з вулиць чи передмість, і легкі пластмаси, залишені на звалищах, або незаконно скинутий просто неба непотріб жене вітер, змиває в річки дощ, поки залишки цивілізаційного бенкету не потрапляють в океан.
А ось далі - головне, далі відбувається неймовірне: сміттю нікуди діватися. Про проблеми пластику - у цифрах та ідеях:
***
Поширений спосіб переробки пластику сьогодні нагадує спіраль, в якій дорогоцінна сировина швидко деградує. Як діє механічний спосіб? Пластик сортують, очищають, подрібнюють, розплавляють та, штампуючи, переробляють. Щоразу, коли у такий спосіб сировина переробляється, її якість погіршується. При розплавленні пластику полімерні ланцюги здебільшого руйнуються, зменшуючи міцність на розрив та в’язкість, що серйозно ускладнює подальшу тонку обробку. Тому виробництво отримує новий пластик нижчого класу, часто непридатний для використання в упаковках харчових і стерильних продуктів. А ще - більшість полімерів можна переробляти обмежену кількість разів, перш ніж вони настільки деградують, що стануть взагалі непридатними для використання.
Індустрія хімічної переробки, що формується і виникає на очах нашого покоління, прагне уникнути цих дилем. Запропоновані кілька технологій, завдяки яким полімери розкладаються на складові хімічні інгредієнти, сировину першого класу, потрібну для виготовлення різних видів нових пластмас.
Хімічна утилізація полімерів схожа на висхідну спіраль і є сміливою методою переробляти... непереробне. На відміну від архаїчної технології, поширеної зокрема і в Україні, коли деякі пластмаси відбраковуються, бо вони неправильного кольору або виготовлені із композитів, хімічна переробка приймає всі види пластику, щоб системно повернути пластмаси назад - у базову рідку сировину. Так виникає ресайклінг - “нескінченна” система переробки.
***
Далі - кілька інноваційних прикладів, які, певен, стануть традиційними у горизонті 10-15 років. Наприклад, у Великобританії компанія “Mura Technology Limited” (https://muratechnology.com/) будує перший у світі пластикопереробний завод комерційного масштабу. Первісток перероблятиме всі (!!!) види полімерів, рахуючи змішаний пластик, кольоровий пластик, пластик з різноманітних композитів, будь-якої стадії гниття. Навіть пластик, забруднений продуктами харчування або іншими видами відходів.
На Тіссайдському заводі корпорації, що зводиться у Північному Йоркширі і цього року має стати до дії, щорічно перероблятимуть 80 тис тонн пластмасових відходів, які раніше не підлягали вторинній переробці. У планах - глобальне поширення технології та спорудження аналогічних підприємств у Німеччині та США. До 2025 р. по цілому світі компанія “Mura Technology” має намір щороку повертати у виробництво замкненого циклу 1 млн тонн переробного пластику.
Англійці зупинилися на найбільш універсальному на сьогодні варіанті хімічної переробки полімерів, що називається просто - “первинна сировина” (“feedstock recycling”). Йдеться про переробку пластику в гідротермічному реакторі (Cat-HTR) методом “HydroPRS”. В основі технології - ідея розщеплення речовин всередині реакторної камери, де тепло розподіляється рівномірно. Нагріта до екстремальних температур, під тиском, щоб запобігти випаровуванню, вода у такий спосіб стає не твердою, рідкою чи газоподібною, а... “надкритичною”.
Саме цей факт дозволяє уникнути необхідності нагрівати камеру ззовні, що робить технологію інноваційною за своєю суттю. У такий спосіб пластик розкладається на простіші молекули, у подальшому вони стають будівельним матеріалами для різного виду пластмас. Це, так би мовити, вічна реінкарнація сировини у виробництві: коли є потреба, формують те, на що є попит.
|
|
Кухню просто пояснює президент “Mura Technology” Стів Махон (Steve Mahon):
- Якщо ви нагріваєте реактор ззовні, підтримувати рівномірний розподіл температури важко. Чим далі ви йдете, тим складніше стає. Зваживши на приготування їжі, ми рухалися від зворотного... Важко до кінця обсмажити великий стейк, але якщо шмат спочатку відварити, він легко і рівномірно пропікається. Навіть “наповнювачі” типу крейди, барвників чи пластифікаторів, використовувані у виробництві деяких пластмасах, - для нас тепер не проблема. Більше того, гарячі, надлишкові гази, що утворюються під час процесу, використовуватимуться задля нагрівання води, підвищуючи енергоефективність. Станція переробки живитиметься на 40 відсотків відновлюваною енергією, прагнучи сягнути 100%.
Дуже стисло про новий підхід - із перших вуст:
***
Тим, хто з англійською не дружить, - синопсис. Суть технології “HydroPRS” доволі проста. Візьмемо, для прикладу, пластикову пляшку для коли. Випивши напій, ви кинули непотріб до відповідного контейнера на прибудинковому смітнику. Разом із іншими відходами пластик привезли на сортувальну станцію, де сміття механічно або вручну поділили на різні види пластмас. На сміттєпереробному заводі вашу пляшку помили, покришили, запакували у тюк і транспортували до центру переробки.
Якщо діяла механічна утилізація, то із деградованої сировини зробили, хіба що, екологічні шпали, незграбний стілець чи рябу тротуарну плитку. Коли йдеться про хімічну переробку, технологічний цикл триває далі: пластик, який раніше був пляшкою коли, прибуває до центру піролізу (термічне розкладання органічних і неорганічних сполук), де речовина плавиться, подається в піролізний реактор та нагрівається до екстремальних температур.
Зрештою, за 20-25 хвилин пластик перетворюється на газ, який охолоджується, конденсується в однорідну маслянисту рідину, а потім зазнає крекінгу (подібно до нафти), трансформуючись під час флеш-дистиляціі на чотири різні фракції, як-то: нафта, дистилятне масло, важкий газойль (мазут) та твердий воск. Надалі кожна потрапляє у власну ємність та знову використовується для виробництва різних видів полімерів.
Наразі вся продукція англійської компанії “Mura Technology Limited” реєструється відповідно до регламенту REACH (Registration, Evaluation Аnd Authorisation Оf CHemicals), яким контролюється поширення хімічних речовин, як самих по собі, так і в складі продукції, при їх ввезенні із зарубіжних країн на територію Євросоюзу.
Усі запити про деталі - сюди: enquiries@muratechnology.com
***
Світ на пластику не зациклився, але технології хімічної переробки нині апробуються у всьому світі. Інша британська компанія - “Recycling Technologies Ltd”, створила піролізну установку “RT7000”, що перетворює важко переробні пластмаси, а саме: кіно- і фотоплівки, мішки, багатошарові пластики, - у запатентований матеріал: плакс (Plaxx®). Цю рідку вуглеводневу сировину можна повторно використовувати задля виготовлення нового пластику первинної якості. Перший комерційний агрегат, частково фінансований за рахунок інвестицій у розмірі €10 млн євро від компаній “Nestlé” та “Mirova” та за рахунок гранту від “Zero Waste Scotland”, - торік став до ладу в шотландському містечку Перт.
Відкриваючи нові ринки, 22 квітня 2020 р. компанія “Recycling Technologies” висадилася у континентальній Європі. Спеціалізований постачальник технологій у галузі переробки пластику підписав першу угоду із центром інновацій, досліджень та технологічного зростання “Brightlands Chemelot Campus” про встановлення першої європейської піролізної установки “RT7000” у Нідерландах.
Прикметно те, що голландський техно-парк розташований недалеко від головного нафтохімічного центру Західної Європи - між Антверпеном та Роттердамом, Рейном та Маасом. Тут, як відомо, зосереджено 40 відсотків усієї хімічної промисловості Старого Світу, тут працює понад 320 тис фахівців. Свого часу разом із індустріальним парком “Brightlands Chemelot” кампус утворив один із найбільших дослідницьких та промислових об'єктів Європи. Тут не в новину ініціювати спільні дослідницькі та комерційні програми із розробки нових, стійких та переробних матеріалів, які можуть бути широко застосовані для збереження лідируючих позицій регіону в галузі нафтохімії. Так реалізується глобальна галузева стратегія “Круговий хаб” (“Circular Hub”).
Деталі - можете розпитували Лізу Дзафферані (Lisa Zafferani), вона - менеджер з маркетингу та комунікацій компанії “Recycling Technologies Ltd”:
lisa.zafferani@recyclingtechnologies.co.uk
***
Що цікаво, англійсько-нідерландську угоду покликало до життя... саме життя.
Впровадження інноваційних технологій у розбудову хімічного техно-парку “Brightlands Chemelot Campus” підштовхнула в грудні 2019 р. спільна гучна заява корпорацій “Citeo”, “Total”, “Mars” та “Nestlé” щодо розвитку хімічної переробки пластмас у Франції. А ніхто ринки збуту та сегмент ринку втрачати не збирався.
І справді, діяти довелося швидко та рішуче. Адже ще одна англійська фірма “Plastic Energy” уже має дві комерційні піролізні установки в Іспанії та планує розширити свою діяльність у Франції, Нідерландах та Великобританії. Щоправда, йдеться про оригінальні агрегати потужністю поки що 30 тис тонн переробленого пластику на рік.
Хімічні переробні заводи “Plastic Energy” відроджують пластмасові відходи, що важко перероблюються. Це - обгортки від кондитерських виробів, пакетики сухих кормів для тварин, пакетики від сніданків і таке інше. На виході отримується речовина, відома як “такоїл” (tacoil), що як сировина, використовується для виробництва харчових пластмас первинної якості.
Засновник та генеральний директор компанії “Plastic Energy” Карлос Монреал (Carlos Monreal) доволі точно описав ситуацію:
- Проблема пластикових відходів нині набула популярності у світі. Спочатку пластик привернув увагу обуреної громадськості. Але під впливом реальних даних про шкідливий вплив пластикової упаковки порівняно з іншими альтернативами та загальні переваги полімерів, ця думка підштовхнула нас до пошуків рішень: як зменшити обсяги виробництва нової сировини, як навчитися переробляти зібраний пластик і як повторно використовувати пластмаси. На додаток до зростання інтересу громадськості до нових рішень щодо вторинного ресайклінгу тиск громадськості та політиків на бренди, а також зобов’язання підприємців помітно вплинули на попит щодо інноваційних рішень, а це, у свою чергу, дозволило переробляти більше пластику. Останні два роки інтерес до переробки хімічних речовин стрімко зростає, а тепер став частиною Плану дій ЄС із циркулярної економіки (економіка замкненого циклу. - О.Р.) та складовою стратегії світових брендів зокрема та нафтохімічної промисловості взагалі.
***
Повірте, темою пластику опікуються не лише у Старому Світі. У Сполучених Штатах мультинаціональна хімічна компанія “Ineos Group” стала першою, хто у комерційних масштабах застосував технологію деполімеризації для виробництва переробленого поліетилену. За цією методою зібраний пластик відокремлюється від залишків споживчих відходів, а потім розпаковується - до вихідних мономерів, з яких його продукували. Складники очищають та заново полімеризують, щоб отримати продукт первинної якості. У рамках проєкту “Styrolution” вперше у світі “Ineos Group” на практиці перевірила власну концепцію на прикладі полістиролу, деполімеризувашви відпрацьований полістирол назад - у стирол, а потім реполімеризувавши його, аби виготовити продукт, ідентичний зробленому з нових матеріалів на основі викопного вуглецю.
Фантастика, вважаєте?
У 2018 р. керівництво “Ineos Group” обіцяло до 2025 р. досягти таких цілей:
- виготовляти поліолефінові термозбіжні плівки для упаковки, що міститимуть 50 і більше відсотків переробленого вмісту;
- використовувати в середньому 30% переробленого пластику в продуктах, призначених для упаковки з полістиролу;
- переконати споживача, що 100 відсотків полімерних продуктів можна переробляти;
і таке інше.
Цілі було досягнуто, а ще за минулі три роки корпорація виробила понад 25 нових продуктів, що містять перероблений пластик. На цьому “Ineos Group” не зупинилася, а на середньострокову перспективу інтенсивно працює над новими технологіями. Зокрема, йдеться про газифікацію у хімічному ресайклінгу, за якою змішані пластикові відходи можливо стане переводити у синтезований газ, аби затим зріджувати у потрібні полімери.
***
Одна лише технологія хімічної утилізацї полімерів, спрямована на повторне використання складових компонентів первинної якості, усунути всі екологічні проблеми із забрудненням океанів пластиком не здатна. Оскільки просто гігантські об'єми потрапляють на сміттєзвалища та вивалюються у навколишнє середовище, пластик продовжуватиме робити те, для чого він створений - витримувати. Утім, аби п'ять континентів кінець-кінцем не плавали у Великому океані сміття, на стадію запуску у Великобританії виходять нові й нові проєкти.
Нещодавно стало відомо, що французька багатопрофільна компанія “Veolia Environnement” у співпраці із одним зі світових лідерів з виробництва товарів повсякденного попиту “Unilever”, а також двома британськими фірмами - “Charpak Ltd” та “HSSMI Limited”, збудують перший у Великобританії завод з утилізації дволітрових пластикових контейнерів та підносів, здатний переробляти у системі замкнутого циклу 100 відсотків щільного ПЕТ.
У кожної із чотирьох компаній в цьому проєкті власна мета. Зокрема світовий лідер “Unilever” сподівається, що перероблену на СП сировину він зможе використовувати для упаковки нехарчових продуктів. На власних потужностях “Charpak” має намір із нових гранул створювати оригінальні лотки, підноси, інше кухонне начиння. Бюро стратегічного менеджменту “HSSMI” намірилося йти у першопрохідці віртуально-інженерного підходу до галузі переробки відходів, аби заздалегідь відлагодити комунікації із майбутніми замовниками та визначити потенційні комерційні ризики. Якщо пілотні випробування виявляться успішними, СП отримає на рік для переробки мінімум 35 тис тонн змішаних відходів ПЕТ-упаковки від діючих фабрик “Veolia”.
Як бачите, сміття здатне не лише засипати усіх нас із головою, але й об'єднувати - за спільними, але індивидуалізованими інтересами. Це й називається відкритий світ.
***
Середній синій кит (Balaenoptera musculus) завдовжки 26 м, завширшки 8 м, заввишки 4 м.
Кожні дев’ять хвилин 135-140 тонн пластику - вага синього кита! - потрапляє у світові океани.
Цю величезну скульптуру кита - “Huugeeee”, створену в натуральних розмірах вручну місцевими художниками Джоелем Стокділлом (Joel Dean Stockdill) та Юстиною Сальніковою (Yustina Salnikova) із пластикових відходів, працівники акваріума у Монтерей-Бей (Monterey Bay Aquarium), Каліфорнія свідомо виставили на загальний огляд. Щоб підкреслити проблему забруднення пластиком світового океану. Як наочний матеріал з екологічного виховання. Щоб відвідувачі на власні очі могли побачити і зрозуміти масштаби проблеми.
Юстина зараз деталізує історію:
Олександр Рудяченко.