Законы передачи энергии в экосистеме. Экологические пирамиды. Экологические проблемы упаковки и пути их решения

7 - другие полимеры.

Знаки, призывающие к  сбережению окружающей среды.

      Знаки этой группы чаще всего встречаются на упаковке потребительских товаров. Их смысл сводится к призыву не сорить, поддерживать чистоту и сдавать использованные изделия на вторичную переработку, опуская их в соответствующие мусорные сборники.

     Знаки, предупреждающие  об опасности изделия  или предмета для окружающей среды. К ним относятся: специальные знаки для обозначения веществ, представляющих опасность для морской фауны и флоры, при их перевозке водными путями;

      8 последние годы, как в странах СНГ, так и за рубежом возрос интерес 
к биоразлагаемым полимерным материалам и упаковкам из них, которые 
легко разрушаются при воздействии различных микроорганизмов. Важно 
отметить, что при биодеградации таких полимеров не образуются вещества, 
токсичные для человека и животных или опасные для окружающей среды. 
Создание материалов, которые часто называют материалами с 
регулируемым сроком службы, предполагает введение в них специальных 
добавок, ускоряющих распад макромолекулы полимера.

     Для этих целей используют различные  полисахариды (крахмал, альгинаты, пектины и др.), содержание которых может достигать 60 %.

19

 

Наиболее  дешевым и экономически целесообразным в настоящее время является использование  растительного крахмала в силу его  дешевизны, распространенности и отработанных методик производства с учетом сырья, характерного для Центрально-азиатского региона. Для производства крахмала используют картофель, кукурузу, горох, а также рис, пшеницу и некоторые другие растения. По внешнему виду крахмал представляет собой порошок белого или желтоватого цвета.

      Разработана серия биоразлагаемых материалов различного состава и назначения с применением  крахмала и других добавок. Установлено, что молекула полисахарида крахмала совмещается с макромолекулами  синтетических полимеров. Недостатком  таких крахмалсодержащих продуктов является их повышенная способность к впитыванию влаги, в результате чего они могут оказаться непригодными для упаковки продуктов с повышенной влажностью, а также для изготовления сельскохозяйственных пленок.

      При изготовлении биоразлагаемых полимерных материалов учитывают, что процесс деструкции (разрушения) базового искусственного полимера практически не ускоряется. Для интенсификации этого процесса в состав полимерной матрицы вводят добавки, ускоряющие ее распад под действием УФ-облучения. К таким добавкам относятся сополимеры на основе этилена и моносахарида углерода, винилкетоны и другие материалы (Ecoplast, Ecolyte - Канада, Bioplast, Ecostar - Великобритания, Novon и Tone -США, Biocell - Франция и др.)

     В состав нового биоразлагаемого материала Mater-Bi (Италия) входит в качестве базового полимера полиамид-6(6,6) и различные добавки природного происхождения (от 60 до 90 %), а также синтетические нетоксичные полимеры с низкой молекулярной массой (допущенные для непосредственного контакта с пищевыми продуктами). Такие полимеры обладают хорошей гидрофильностью и достаточно высокой скоростью разложения под влиянием природных биологических факторов. Упаковки из

20

 

этого материала, вывезенные на свалки, полностью разлагаются практически без остатка, не нанося ущерба окружающей среде.

      Важной  разновидностью биодеградируемых упаковочных  материалов являются композиции полностью  природного происхождения. Одним из таких биодеградируемых полимеров  является Biopol (фирма ICI, Великобритания). Он представляет собой биосинтетический сополимер -полигидроксибутират или полигидроксивалерат. Сополимер получают из биомассы бактерий определенного штамма, который культивируют на углеводных питательных средах. Варьируя соотношение мономерных звеньев, можно получать полиэфирные материалы с различными свойствами. Biopol полностью отвечает требованиям, предъявляемым к упаковкам одно-или двухразового применения; легко разлагается под воздействием биологических факторов в анаэробных условиях (например, внутри компоста или под землей), а также в анаэробной среде - на полях орошения или в воде. Время разложения составляет от 6 до 36 недель.

      Другим  примером биоразлагаемого полимера на основе гидроксикарбоновой кислоты (или ее лактида) может служить Novon фирмы Warner-Lambert & Со (США). Этот материал в присутствии влаги способен разлагаться как на воздухе, так и в анаэробных условиях. Поскольку Novon построен из остатков молочной кислоты, его метаболизируют не только микроорганизмы, но и многие членистоногие. Это приобретает большое значение, если начальная удельная поверхность деградируемой упаковки мала, и, как следствие, мала площадь атаки со стороны деградирующих факторов.

      Материал  Biocell (Франция) создан на основе ацетата целлюлозы, в которую вводятся различные добавки и пластификаторы, способствующие разложению материала под влиянием факторов окружающей среды, в том числе солнечной радиации. По своим физико-механическим свойствам он напоминает ПЭНП, но обладает более высокими прочностными характеристиками и прозрачностью. После погружения в воду упаковка из

21

 

такого  материала набухает, и уже через  б месяцев до 40 % материала разлагается, превращаясь в углекислый газ  и воду. Полное разложение Материала  осуществляется в течение 18 месяцев за счет почвенной микрофлоры.

      В США широкое распространение  получили биоразлагаемые на открытом воздухе упаковки под общим названием  TONE. Основой для их производства служит поликапролактам, который хорошо совмещается механическим способом со многими широко производимыми пластиками (ПЭ, ПП, ПВХ, ПС, ПК, ПЭТФ). Существенным достоинством этой группы материалов является их принадлежность к термопластам, достаточная доступность и низкая стоимость, легкость переработки различными методами, высокий уровень свойств и скорость разложения на открытом воздухе.

      Основой таких сравнительно новых материалов, как Ecostar, Polyclean и Ampaset, является ПЭВД и крахмалы злаковых растений в качестве биоразлагаемой добавки.

     Во  избежание образования различных посторонних включений ("геликов") в готовой упаковке необходимо, чтобы скорость вращения шнека была оптимальной. При изготовлении биоразлагаемых упаковок из крахмалосодержащих полимерных материалов в процессе последующей герметизации сваркой необходимо тщательно следить за температурой сварки при получении прочного сварного шва. Повышение температуры приводит к деструкции крахмальной добавки, что легко обнаруживается по появлению запаха свежевыпеченного хлеба. Стоимость всех разлагаемых полимерных материалов и упаковок на них определяется стоимостью исходного базового полимера, другою сырья, добавок и способов получения. В настоящее время потребность в разлагаемых упаковках достаточно велика. В развитых странах мира большая часть упаковки одноразового использования производится из биоразлагаемых материалов.

 
 
22

 

      Однако  следует отметить, что пока еще  производство и потребление биоразлагаемых упаковочных материалов и упаковок не решает полностью проблемы охраны среды обитания от использованной и изношенной полимерной упаковки и тары. Причин здесь несколько: - трудность регулирования скорости распада на свалках под воздействием факторов окружающей среды; - довольно высокая стоимость вводимых добавок; -технологические трудности производства; - экологические трудности, которые связаны с тем, что, но данным некоторых исследований, не снижается опасность отрицательного воздействия материалов и продуктов их распада на природу и животных; - безвозвратная потеря ценных сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, которые при правильном и грамотном решении могли бы приносить достаточно высокую прибыль народному хозяйству.

     По  этим причинам уничтожение отходов  путем создания и применения быстроразлагаемых  упаковок пока что должно иметь ограниченное и контролируемое применение. Очень многое будет в дальнейшем зависеть от успехов химической технологии, которые позволят преодолеть большинство перечисленных проблем. Сейчас же, в условиях нашей республики, наиболее рациональным способом устранения отходов в виде изношенной и/или использованной упаковки представляется организация их утилизации.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23

 

2. Пути решения проблемы упаковки.

     Необходимость решения экологических проблем  очевидна в современном мире. В  развитых странах решению такого рода проблем уже долгое время уделяется большое внимание.

      К примеру, в Англии большинство жителей  экологически ответственны и любят  помогать природе. Каждой семье выдают по два ярких контейнера - синий  и красный. Британцы в красный  контейнер складывают макулатуру, а в синий - всю пластмассу, стекло и упаковки от различных напитков. Обычный мусор - пищевые отходы и всё, что не перерабатывается, складываются в чёрные пакеты, которые вмещают в себя от 15-40 кг мусора. Средняя семья в Англии заполняет 2-3 таких мешка в неделю, затем на специальных площадках за пределами города вырывают огромные котлованы, в которые городской мусор сваливается в течение нескольких лет. Поскольку все мусорные отходы - органические вещества и при гниении вырабатывают газ (хотя очень тяжёлый, непригодный к немедленному применению), который англичане научились перерабатывать в более лёгкий (газ который можно использовать). Когда котлован заполнен, его бетонируют и сверлят отверстия, затем по всей поверхности слоя проводятся газовые трубы, куда и выходит газ, образовавшийся при гниении отходов. Газ собирается и отправляется на перерабатывающие станции, который впоследствии становится источником электроэнергии. Средняя станция, построенная по такому принципу, обеспечивает энергией около 10 тыс. домов. После того как котлован себя исчерпал, его засыпают и воссоздают на его месте былой ландшафт. Почти вся территория Англии перекопана и заново бережно восстановлена.

      В настоящее время усиленно разрабатывается  и все шире применяется такая технология производства, при которой из сточных вод извлекаются и используются ценные вещества, а также осуществляется оборотная система водоснабжения (повторная система водоснабжения). В итоге резко снижается

24

 

расход  воды и степень загрязненности сточных вод. Поскольку в ближайшем будущем не удастся избежать загрязнения воды в процессе ее технологического использования, большое значение по-прежнему будут иметь различного рода очистные сооружения.

      В настоящее время применяют ряд  методов очистки загрязненных сточных вод, к важнейшим из которых относятся механический (заключается в механическом удалении из сточных вод нерастворимых примесей, для чего применяются специальные сооружения), химический (основан на добавлении в сточные воды таких реагентов, которые, вступая в реакцию с загрязнителями, способствуют выпадению нерастворимых коллоидных и частично растворенных веществ) и биологический (состоит в минерализации органических загрязнений сточных вод при помощи аэробных биохимических процессах).

     В России решению экологических проблем  тоже уделяют особое внимание. Вопросы  реформирования и развития водопроводного -канализационного хозяйства в нашей  стране в последние годы приобретают  актуальность. Основными направлениями  работы становятся: охрана природных ресурсов, водоподготовка для пищевых и промышленных целей, водоснабжение, водоотведение речных стоков, очистка речных стоков, разработка новых материалов и оборудования, техники и технологий. Со Швецией и Финляндией 10 июня 2002 года Российская Федерация подписала договоры о финансировании проекта завершения строительства Юго-Западных очистных сооружений, между Швецией, Финляндией и Санкт-Петербургом.

     Радикальным технологическим решением многих экологических  проблем и сохранения природной среды заключается в разработке и осуществлении новой стратегии научно-технического прогресса - создании систем цикличного безотходного производства.

     Производство  и потребление биоразлагаемых упаковочных  материалов и упаковок не решает полностью  проблемы охраны среды обитания от

25

 

использованной  и изношенной полимерной упаковки и  тары. Причин здесь несколько: - трудность  регулирования скорости распада  на свалках под воздействием факторов окружающей среды; - довольно высокая  стоимость вводимых добавок; - технологические трудности производства; экологические трудности, которые связаны с тем, что, но данным некоторых исследований, не снижается опасность отрицательного воздействия материалов и продуктов их распада на природу и животных; - безвозвратная потеря ценных сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, которые при правильном и грамотном решении могли бы приносить достаточно высокую прибыль народному хозяйству.