Биосуета вокруг… чего? (Часть 2)

Комментариев: 15

См. также "Биосуета вокруг... чего? (Часть 1)"
"Биосуета вокруг... чего? (Часть 3)"
"Биосуета вокруг... чего? (Часть 4)"
"Биосуета вокруг... чего? (Часть 5)"
"Биосуета вокруг... чего? (Часть 6)"

Мы продолжаем публикацию серии материалов Михаила Григорьевича Рожавского на тему биополимеров, их происхождения и места в современном мире. Размышляя об этих, уже нашумевших, полимерах, автор развенчивает наиболее распространенные мифы о них и рассказывает, как же обстоит дело с "зеленым пластиком" в действительности.

Не существует истины, есть только точки зрения
А.П.Никонов.

Часть 2. Биополимеры - взамен традиционных. Но зачем?

Когда человечество разрабатывает новые продукты взамен традиционных, это, как правило, обусловлено двумя причинами:

1. Новый продукт обладает новыми, недостижимыми ранее потребительскими свойствами.

2. Новый продукт дешевле традиционных, т.к. на его производство и утилизацию требуется затратить меньше ресурсов, либо эти ресурсы являются более доступными (т.е. более дешевыми).

Рассмотрим первый тезис.

Сегодня для производства упаковки пищевых продуктов нам требуются такие свойства полимеров, как:

• прозрачность, либо непрозрачность;
• гибкость или жесткость;
• прочность при изгибе, растяжении или на прокол;
• ударопрочность;
• теплостойкость;
• паро-газопроницаемость, либо, наоборот, барьерность;
• санитарно-токсикологическая безопасность;
• химическая стойкость и устойчивость к средствам стерилизации;
• устойчивость самого полимера к старению и способность к вторичной переработке.

Все чаще и чаще потребителям нужны такие свойства, как биоцидность (способность материала упаковки противодействовать развитию микроорганизмов в пищевом продукте) или визуализированная реакция на процесс старения продукта.

Традиционные полимеры или их композиции прекрасно справляются со всеми вышеперечисленными задачами, а также со многими другими, не вошедшими в этот краткий перечень. А если вспомнить о стремительно развивающихся возможностях нанотехнологий и нанокомпозиционных полимерных материалов… Дух захватывает! Помните реплику Кнурова из «Бесприданницы»: «Для меня невозможного мало!»

Если же посмотреть на современные биополимеры, точнее, на ту их часть, которая производится методами биосинтеза (даже вне зависимости от свойства биоразлагаемости), то вполне очевидно, что эти продукты новых горизонтов в области потребительских свойств пластмасс пока не открывают. Этот факт их никак не дискредитирует, но, тем не менее, фактом остается, - биополимеры не лучше традиционных полимеров.

Однако наиболее дискутабельным является тезис №2. И тут все не так просто, как хотелось бы. Дело в том, что издержки общества в отношении такого «необходимого зла», как упаковка, следует рассматривать во всем их комплексе, т.е. на протяжении всего жизненного цикла упаковки: от сырьевой базы до утилизации.

Как известно, традиционные полимеры в большинстве своем производятся из углеводородного сырья, главным образом, из нефти. Поэтому одной из важнейших причин, использующихся при обосновании целесообразности перехода на биополимеры, является тезис об ограниченности нефтяных запасов.

Известный американский экономист Пол Кругман в своей статье «Дешевой нефти больше не будет?» пишет: «…день, когда объемы производства нефти достигнут своего физического предела, уже не за горами».

Главный научный сотрудник Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН д.х.н. О.В.Крылов замечает: «При неблагоприятном прогнозе к 2020 г. будет добыта вся нефть», - и приводит образное суждение зарубежных исследователей, сравнивающих ситуацию, сложившуюся с нефтью, с гибелью "Титаника": корабль уже получил пробоину, а пассажиры танцуют в салоне под звуки оркестра.

Каждый интересующийся проблемами мировых ресурсов человек может самостоятельно найти массу подобных апокалипсических прогнозов в литературе. На этом основании сторонники биополимеров и предлагают перейти к использованию т.н. возобновляемых ресурсов – растительного сырья – взамен ограниченного сырья, каковым является нефть.

Что ж? Проблема конечности ресурсов всегда волновала человечество, ее ограничительные решения предлагались еще со времен Т.Мальтуса. Однако интересно проследить ситуацию с нефтью в динамике.

Помните знаменитый энергетический кризис 1973-1974 г.г.? Так вот, в 1974 г. на Международной энергетической конференции геологические запасы нефти оценивались в 840 млрд. т. При этом считалось, что этих запасов хватит человечеству ну максимум лет на 30. Однако несмотря на ежегодный значительный рост добычи нефти в мире (только за 1960—1990 гг. он увеличился в 3 раза), ее достоверные запасы увеличиваются примерно на 800 млн. т в год. И вот сегодня, спустя почти уже более чем 35 лет с той конференции по оптимистическим прогнозам запасы нефти оцениваются человечеством примерно на 80 лет (справедливости ради необходимо добавить, что пессимистические прогнозы также существуют и дают по-прежнему цифру в 20-30 лет). Даже уже по одному этому факту можно было бы задуматься о цене таких прогнозов. Но нашей задачей не является дезавуирование прогнозов нефтяных запасов.

Согласимся с тем неоспоримым фактом, что запасы минеральных ресурсов являются ограниченными (правда, с поправкой на время и уровень развития цивилизации). Но давайте также согласимся и с тем, что расходование нефти производится нами не лучшим образом. Ведь еще Д.И.Менделеев говорил, что топить нефтью все равно, что топить ассигнациями, и я не встречал еще ни одного человека, который с этим бы не согласился.

А воз и ныне там: по-прежнему львиная доля (около 90%) добываемой нефти используется в топливном направлении.

Нельзя не видеть, что человечество понимает всю глубину и правильность суждения об ином предназначении нефти, нежели топливное. В связи с этим ведутся интенсивные исследования по альтернативным источникам энергии для автомобильных двигателей. И хотя на сегодняшний день проблема пока еще не решена, тем не менее, успехи в этом деле налицо. Например, совсем недавно была опубликована информация о том, что в Японии создан автомобильный аккумулятор для электромобиля, полный заряд которого осуществляется за 4 минуты. Это иногда меньше, чем время, необходимое для заполнения бензобака бензином. Научно-технический прогресс, развивающийся все ускоряющимися темпами, позволяет надеяться на довольно скорое решение проблемы оснащения автомобильного парка землян эффективными электродвигателями. Любопытно, что переход автомобилей на электрическую тягу позволит не только высвободить существенное количество нефти для целей органического синтеза (в т.ч. и полимеров), но и решить параллельно главную на сегодня экологическую проблему человечества – загрязнение среды обитания выхлопными газами (а ведь есть еще и парниковый эффект!).

Но это только то, что касается направления электромобилей.

А ведь существует еще (и активно развивается!) направление разработок, связанных с водородными двигателями. Водород – идеальное топливо, поскольку при сгорании выделяет огромное количество энергии и воду. Никаких токсичных выбросов, только водяной пар (который, тем не менее, вносит свою лепту в парниковый эффект). Конечно, создание эффективного автомобильного водородного двигателя – задача не из легких: тут тебе и проблема хранения водородного топлива (его ведь, как бензин, в топливный бак не нальешь), и проблема взрывобезопасности (горючая смесь водорода с кислородом недаром называется «гремучим газом»), да и водород пока стоит дороже нефти, но перспектива вдохновляет! Дело в том, что водород – самый распространенный на Земле химический элемент, если считать по количеству атомов: более половины всех «земных» атомов – это атомы водорода. Да и идеи, направленные на решение проблем, связанных как с эксплуатацией автомобильных водородных двигателей, так и с удешевлением добычи водорода (это – не оговорка, именно «добычи», как добываются другие полезные ископаемые, из земных недр) довольно активно разрабатываются. И совсем не исключено, что в ближайшие десятилетия энергетическая структура нашей цивилизации претерпит изменения, которые вполне можно будет назвать революционными. Это приведет к существенному изменению облика цивилизации за счет замены основы энергетики: из преимущественно углеводородной энергетика превратится в водородную, ядерную и термоядерную (о последних способах добычи энергии и связанных с ними проблемах читателю известно достаточно много).

И напоследок цитата. Бывший министр нефти Саудовской Аравии, а ныне глава Центра Энергетических Исследований в Лондоне Ахмед Заки Ямани, - человек, который «знает о нефти все», - заявил японским журналистам по поводу отмечаемого в этом году 50-летия ОПЕК: «Эпоха нефти подходит к концу». А этот человек знает, о чем говорит…

Продолжение следует. Читайте дальнейшие размышления о биополимерах через неделю!