Академик РАН Алексей Хохлов рассказал, стоит ли человечеству бояться пластика

Полимеры — это длинные линейные цепи, состоящие из большого числа повторяющихся звеньев. Число таких звеньев варьируется: в синтетических полимерах оно обычно составляет от сотни до 10 000, а в некоторых биологических молекулах, например в ДНК, может достигать гораздо больших величин.

«Ключевая особенность полимеров — гибкость цепей и отсутствие свободы трансляционного движения отдельных звеньев, что влияет на энтропию системы. Благодаря этому даже слабые энергетические взаимодействия позволяют полимерам самоорганизовываться в сложные структуры. Именно эта особенность стала причиной того, что природа выбрала полимеры в качестве молекулярной основы жизни: ДНК, РНК, белки и полисахариды — все это полимерные макромолекулы, обеспечивающие ключевые процессы в клетках», — отметил Алексей Хохлов.

История науки о полимерах началась около 100 лет назад. В 1920 году немецкий химик Герман Штаудингер выдвинул гипотезу о том, что такие вещества, как белки, каучук и крахмал, представляют собой длинные цепные молекулы. Несмотря на первоначальный скепсис коллег, ученый доказал свою правоту, а в 1953 году за свои исследования получил Нобелевскую премию. Бурное развитие полимерной промышленности последовало за рядом ключевых открытий: синтезом нейлона в 1935 году, полиэфирных волокон в 1941 м и созданием в СССР лавсана — волокна, разработанного в Институте элементоорганических соединений Академии наук в 1949 году, открытием катализаторов Циглера — Натта, которые позволили проводить стереорегулярную полимеризацию виниловых мономеров. Благодаря этим достижениям существенно расширился спектр свойств полимеров и было налажено их массовое производство.

Сегодня в мире ежегодно выпускают около 400 млн тонн полимерных материалов — столько же, сколько бумаги, и в несколько раз меньше, чем древесины (2,5 млрд тонн) или бетона (30 млрд тонн). Полимеры окружают нас повсюду: это пластмассы, резины, синтетические волокна, пленки и упаковка. Их популярность объясняется технологичностью, энергоэффективностью, низкой стоимостью и широкими возможностями дизайна. Однако масштабное производство породило проблему отходов: к 2025 году человечество накопило более 9 млрд тонн пластика, из которых 7 млрд не пригодно к использованию. При этом на переработку из этого количества уходит не более 9 % материала, а сжигается не более 12 %, а остальной мусор загрязняет планету, в том числе океаны.

Тем не менее Алексей Хохлов обратил внимание на то, что распространенные образы «мусорных пятен» в океане часто преувеличены. Например, концентрация пластика в открытых водах составляет всего около 0,1 г на квадратный метр, что совершенно невозможно заметить невооруженным взглядом. Кроме того, пластиковые отходы составляют лишь 8−15% от общего объема твердых коммунальных отходов, уступая строительным и пищевым отходам. Академик РАН также подчеркнул, что альтернативы пластику не всегда экологичнее: производство бумаги требует огромных затрат воды (10 литров на лист) и токсичных химикатов, а вырубка лесов для древесины ведет к климатическим изменениям. Даже природные полимеры, такие как целлюлоза, разлагаются медленно. Хорошим примером здесь служат лиственничные сваи, на которых стоит Венеция уже тысячу лет.

«Поэтому я считаю, что проблема заключается не в полимерах как таковых, а в их нерациональном использовании и утилизации, — заметил Алексей Хохлов. — Полимеры стали неотъемлемой частью цивилизации, и полный отказ от их использования не просто невозможен, он может привести к еще большему экологическому ущербу».

В своем выступлении академик РАН также поднял тему микропластика. Исследования, которые Алексей Хохлов провел со своими коллегами из МГУ, показали, что концентрация микропластика, а именно частиц размером менее 5 мм, в природной воде крайне низка (до сотен нанограмм на литр), а основной вклад в загрязнение вносят синтетические волокна и частицы от автомобильных шин. Он также добавил, что в настоящее время нет доказательств особой опасности микропластика для здоровья: иммунный ответ организма зависит от «биокороны» из органических веществ на поверхности частиц.

В завершение Алексей Хохлов призвал не демонизировать полимеры, а развивать грамотную утилизацию и научные исследования. По его мнению, нужно совершенствовать технологии переработки, создавать «умные» материалы и ответственно относиться к отходам — только так можно сбалансировать прогресс и заботу о планете.

Фото: пресс-служба СПбГУ