группа - Blog Posts

Как утилизировать "неперерабатываемые" пластмассы

Новый процесс может позволить повторно использовать определенные пластмассы, которые в противном случае были бы испорчены.

Новый процесс может сократить количество пластика, захороненного на свалках. Идея такова: преобразовать некоторые типы пластика, которые нельзя переработать, в типы, которые можно нагревать, а затем преобразовывать.

По данным Агентства по охране окружающей среды, из более чем 35,4 млн тонн пластика, производимого ежегодно в Соединенных Штатах, доля вторичного использования «относительно мала» - всего 8,4% по данным на 2017 год. Более одной трети, добавляет оно, в конечном итоге отправляется на свалки как отходы.

Пластмассе могут потребоваться сотни лет для разложения или химического разрушения. А при захоронении на свалках они занимают ценное место. Другие пластиковые отходы попадают в океаны, ручьи и другие водные пути. Там они распадаются на крошечные частицы, называемые микропластиками. Некоторые содержат вредные добавки.

Микропластики также могут иметь поверхность, на которой могут цепляться другие загрязнители и микробы. И эти пластиковые кусочки могут накапливаться и у некоторых животных.

Некоторые виды пластика могут быть переплавлены и преобразованы в новые изделия. Таким образом можно переработать многие бутылки для напитков, кубики LEGO и другие товары. Их молекулы в основном представляют собой длинные цепочки повторяющихся групп атомов.

Однако пока нет возможности утилизировать так называемые термореактивные пластмассы. Приставка термо- относится к теплу или температуре. В процессе изготовления этих пластиков используются мягкие твердые вещества или жидкости, а затем их отверждают, обычно путем нагрева.

Это отверждение образует поперечные связи между группами атомов в этом пластике. Эта сеть связанных атомов делает этот легкий пластик достаточно прочным, чтобы выдерживать удары. Еще они хорошие изоляторы для тепла и электричества.

«Большинство пластиковых компонентов в самолетах - это термореактивные материалы», - говорит Ика Манас-Злочевер. Она инженер-химик в Университете Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, штат Огайо. 

Команда объединила кусочки одного типа термореактивного пластика с небольшим количеством соединения на основе цинка. Они добавили смесь в шаровую мельницу. Это высокоэнергетическая кофемолка, в которой используются шарики из металла или других прочных материалов. Механическая энергия шаровой мельницы превращает пластик в мелкий порошок. В процессе также создаются радикалы - молекулы с одним или несколькими внешними неспаренными электронами.

«Радикалы очень реактивны», - говорит Юэ. В смеси радикалы реагируют с другими молекулами, превращая сшитые химические связи в непостоянные типы, обнаруженные в витримерах. Теперь этот порошок можно прессовать в нагретую форму для придания ему новой формы. Позже новый пластик можно нагреть и снова отлить в форму без добавления цинка.

 Эти пластмассы широко используются в изделиях, от сотовых телефонов до лопастей ветряных турбин.

Их постоянные поперечные связи означают, что эти пластмассы нельзя просто расплавить и изменить. Но это может скоро измениться.

По словам Манас-Злочауэр, аналогичный подход может работать и для других типов термореактивных пластиков. Они могут полагаться не на соединение цинка, а на другие химические вещества. Некоторые витримерные пластмассы могут даже работать лучше, чем оригинальные термореактивные пластмассы для некоторых применений. Другие могут работать хуже. Например, можно выдержать большую силу, прежде чем она сломается, но при этом быть менее гибким.

Сейчас команда ищет деловых партнеров, чтобы помочь группе расширить свой новый процесс. Юэ отмечает, что потребуются дополнительные исследования возможных эффектов от различных добавок в этих пластмассах. Его группа описала свой новый перерабатываемый витримерный пластик в газете ACS Macro Letters от 16 июня.

«Идея превратить существующие реактопласты в витримеры очень привлекательна, - говорит Таня Юнкерс. Она химик-полимер в Университете Монаша в Клейтоне, Австралия. «Несмотря на то, что это новый процесс, он может быть применен к полимерным отходам, произведенным задолго до этого», - объясняет она. Но сначала необходимо провести полную оценку этой техники и новых пластиков, говорит она.

Подход команды «относительно прост» по сравнению с некоторыми методами, добавляет Юнкерс. «Но именно эта простота позволяет потенциально применять его в реальном мире».

А вы как думаете, как лучше поступать с платиковыми отходами?

Деловые бобры могут ускорить таяние вечной мерзлоты в Арктике

Бобры переселяются во все новые и новые районы арктической дикой природы Аляски. Теперь выясняется, что они меняют ландшафт таким образом, что это может способствовать дальнейшему изменению климата. Новое исследование показывает, как это делается.

Вечная мерзлота - это почва, которая оставалась мерзлой более двух лет. В некоторых случаях онане таяла тысячи лет. Во многих местах этот слой постоянно мерзлой почвы может быть более 10 метров (33 футов) в толщину. Но из-за изменения климата многие давно замерзшие участки поверхности Земли в последнее время потеплели. Это приводит к неравномерному опусканию поверхностей и делает некоторые участки мягкими.

 CO2 и другие парниковые газы

Эта оттепель также высвобождает давние запасы углекислого газа. Являясь мощным парниковым газом, он может нагреть атмосферу Земли. Климат Земли уже потеплел. Действительно, Арктика нагревается быстрее, чем почти любое место на Земле.

  «Примерно в 2000 году бобры действительно начали увеличивать свое присутствие на северо-западе Арктической Аляски», - говорит Бенджамин Джонс из Университета Аляски в Фэрбенксе. Он изучает, как меняются районы с вечной мерзлотой под ними. Он был частью международной команды, которая занималась полуостровом Болдуин на крайнем северо-западе штата. Они выбрали это место, потому что здесь есть множество аэрофотоснимков и спутниковых снимков с высоким разрешением. Некоторые были сняты еще в 1950-х годах. Это позволит команде увидеть, когда и где могли произойти какие-либо изменения в ландшафте.

На подробных изображениях могут быть видны детали длиной в несколько метров (ярдов), отмечает Джонс. Среди них: бобровые плотины. Мастера ландшафтных архитекторов, бобры строят плотины, чтобы поддерживать воду. Они также строят домики в затопленных районах. Там плавающие грызуны хранят пищу и избегают хищников.

Компьютерный анализ помог Джонсу и его команде отслеживать бобровые плотины в течение 17 лет. До 2000 года на фотографиях было мало бобров, если таковые вообще были. Два года спустя на площади в 100 квадратных километров (78,8 квадратных миль) были построены две бобровые дамбы. Это было  недалеко от оконечности полуострова. К 2019 году на этой территории было 98 плотин - почти в 50 раз больше. На всей северной части полуострова с 2010 по 2019 год количество плотин увеличилось более чем в четыре раза.Увеличилось количество поверхностных вод. В 2002 году озера и пруды у оконечности полуострова занимали 594 гектара (2,3 квадратных мили). К 2019 году их было 644 гектара (2,5 квадратных мили). Группа Джонса обнаружила, что плотины бобров привели к примерно двум третям прироста.   Удобные для бобров местаБобры запрудили низменные районы - те, которые были богаты ледяной вечной мерзлотой, отмечает Джонс. Эти области представляют собой смесь холмов и низменностей. По словам Джонс, бобры строят там плотины , и это «имеет большой смысл». Низкие участки позволяют им легко сдерживать воду. Пострадавший ландшафт известен как термокарст. Его грязь и камни часто оседают неравномерно, так как вечная мерзлота там начинает мёрзнуть.Ландшафтная инженерия бобров может способствовать изменению климата. Здесь, в Арктике, потепление уже нарастало. Поскольку плотины образуют пруды, более жидкая вода может контактировать со льдом на земле. Это может быстрее растопить вечную мерзлоту внизу. Причина, по словам Джонс, в том, что вода очень хорошо проводит тепло. Эта концепция также объясняет, почему замороженное мясо размораживается в воде быстрее, чем на воздухе.У команды есть несколько идей о том, почему сюда перебралось больше бобров. Одним из вероятных факторов является изменение климата. «Арктическая тундра сейчас намного более заросшая, чем была в далеком прошлом», - отмечает Джонс. Бобры могут использовать кусты в пищу и для плотин. Кроме того, более теплые зимы означают, что бобры теперь могут оставаться круглый год в некоторых местах, которые когда-то были слишком холодными. Наконец, отмечает он, численность бобров резко возросла после широко распространенной охоты в 1800-х годах.«Мы всегда знали, что бобры - инженеры, - говорит Одри Сойер. Она гидрогеолог в Центре полярных и климатических исследований Берда. Это часть Университета штата Огайо в Колумбусе. Сойер изучает, как поверхностные воды взаимодействуют с грунтовыми водами. Она находит особенно интересным открытие в исследовании так называемого цикла обратной связи. По мере таяния вечной мерзлоты бобры перемещаются в термокарстовые районы.

Плотины имеют значение

«Когда в определенных районах появляются бобры, просто удивительно, сколько плотин они построят», - говорит Бетани Нилсон. Она инженер-эколог в Университете Юты в Логане. В новом исследовании она не участвовала. Однако она работала в арктическом центре долгосрочных экологических исследований в Тулике, Аляска. Она также недавно изучила воздействие бобра на поверхностные и грунтовые воды в некоторых частях штата Юта.

В Юте из-за потепления климата, вероятно, уменьшится количество воды, протекающей через ручьи, и в противном случае прекратится подача воды. Команда Нильсона обнаружила, что действия бобров могут помочь удержать воду на поверхности. И эти районы могут предоставить места с более прохладной водой для рыб и других видов. Но этот полезный эффект может длиться только до прорыва плотин, добавляет она. Ее команда поделилась своими выводами 20 мая прошлого года в журнале Science of the Total Environment.

Действительно, деятельность бобров на Аляске может нанести длительный вред.

«Вечная мерзлота - это особенность, которая долгое время была частью подземного ландшафта высоких широт», - говорит Сойер из штата Огайо. Замороженные растения, животные и другие формы жизни, хранящиеся в вечной мерзлоте, будут таять. Все они содержат углерод.

«Количество углерода, которое хранится в вечной мерзлоте, огромно», - отмечает Нилсон. В результате таяния вечной мерзлоты большая часть этого углерода будет выброшена в воздух, добавляет она, «что может вызвать дополнительное изменение климата». Почему? Оттаявший материал сгниет и разрушится. При этом выделяется углекислый газ и другие парниковые газы.

Работа группы Джонса - «прекрасное напоминание о важности бобров как ключевого вида», - добавляет Сойер. Это вид, присутствие или отсутствие которого может кардинально изменить экосистему из-за своего воздействия на другие живые существа. Теперь, добавляет она, науке также необходимо рассмотреть их влияние на климат.