Люди пользуются полимерами с каменного века: из белков состоят шерсть и кожа, основным компонентом тканей, папируса и бумаги является целлюлоза. Такие полимеры, попав в окружающую среду, достаточно быстро разлагаются. В начале XX века человечество освоило производство синтетических полимеров. Изделия из них оказались лёгкими и прочными, но… Приход полимерного века омрачила неспособность природы быстро разрушать такие соединения. В результате «рукотворные» полимеры копятся в гигантских количествах на свалках, а учёные ищут способы спасти Землю от губительного пластика.

Полимеры, несмотря на малый удельный вес, обладают большой молекулярной массой. В этих соединениях периодически повторяются определённые элементы — структурные звенья. На самом деле полимеры стары как жизнь. В число обязательных компонентов живых систем входят белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды. Эти полимеры называются природными. Те же, что появились благодаря человеку, — искусственными и синтетическими.

Наиболее распространённые синтетические полимеры

Искусственные полимеры получаются в результате химической модификации природных. Первый искусственный полимер — нитроцеллюлоза — была получена в 1829 году швейцарским химиком Кристианом Фридрихом Шёнбейном. Первоначально нитроцеллюлозу применяли для замены изделий из слоновой кости (например, биллиардных шаров) и производства фото- и киноплёнки. Сейчас из неё делают в основном бездымный порох.

Синтетическими называются полимеры, которые получают полимеризацией или поликонденсацией низкомолекулярных соединений (чаще всего продуктов нефтепереработки). Именно их мы в обиходе обычно и зовём «пластиком». В наибольших масштабах производятся пять синтетических полимеров: полиэтилен, полипропилен, полистирол, полихлорвинил и полиэтилентерефталат.

Вообще-то, первым искусственным полимером можно считать дублёную кожу. При её выделке вещества из дубильного раствора реагируют с белками кожи — в результате сшиваются белковые молекулы, это увеличивает прочность кожи. Технология возникла ещё в каменном веке.

Способ производства первого синтетического полимера был запатентован в 1909 году. Затвердевающую при нагревании фенолформальдегидную смолу назвали бакелит в честь изобретателя — бельгийского химика Лео Бакеланда. И всё же считается, что эра промышленного производства синтетических полимеров началась в 1950‑е, когда Карл Циглер и Джулио Натта разработали катализаторы, позволяющие получать полиэтилен и полипропилен без высоких давления и температуры. Благодаря катализаторам Циглера — Натты химическая промышленность быстро освоила производство конструкционных и упаковочных материалов. 

Способ получения первого синтетического полимера — бакелита. Из него среди прочего изготавливают шары для боулинга.

Но не прошло и десяти лет, как экологи начали бить тревогу. Уже в 1960‑е было очевидно, что рост объёмов производства одноразовых пакетов и упаковки пищевых продуктов представляет собой угрозу для окружающей среды. Отслуживший своё пластик стал засорять улицы городов, пригородные зоны и даже моря.

Опасения подтвердились. Если в 1950‑е производилось не более 2 млн тонн пластмасс в год, то в 2015‑м их выпуск вырос до 400 млн тонн. Не менее 4 млрд тонн было отгружено с заводов за последние 13 лет.

Простота и большие объёмы производства привели к тому, что пластиковые изделия действительно стали одноразовыми: лишь 9% всех произведённых синтетических полимеров было переработано вторично, ещё 12% — сожжено в топках мусоросжигательных заводов и тепловых электростанций. Несложно подсчитать, что 79% пластика оказалось на мусорных полигонах, свалках и просто в окружающей среде. Только в Мировой океан ежегодно попадает более 8 млн тонн синтетических полимеров. Морские и океанические течения собирают их в «мусорные острова», которые со временем рискуют превратиться в «мусорные континенты». К 2050 году суммарная масса полимерных отходов составит уже 12 млрд тонн.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №4(32). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.