Биоразлагаемые пластикиБиоразлага́емые пла́стики — полимерные материалы, способные распадаться под действием микроорганизмов на простые природные соединения, такие как вода, углекислый газ, метан, неорганические вещества, и биомассу. Хотя биодеградация таких материалов возможна в почве и водной среде, для большинства биоразлагаемых пластиков необходимы строго определённые условия — повышенная температура, влажность и доступ кислорода, — которые обеспечиваются преимущественно в условиях промышленного компостирования. Понятия «биопластики» и «биоразлагаемые пластики» не совпадают и не являются взаимозаменяемыми. Биопластик — любой пластмассовый материал, частично или полностью полученный из возобновляемого сырья; способность к биоразложению для него необязательна. Напротив, биоразлагаемые полимеры могут синтезироваться как из биологического, так и из нефтехимического сырья. К наиболее распространённым видам биоразлагаемых пластиков относят полилактиды (ПЛА, PLA), полигидроксиалканоаты (ПГА, PHA), материалы на основе крахмала и целлюлозы, а также пластмассы на основе поливинилового спирта (ПВА, PVA). Их используют прежде всего в пищевой и промышленной упаковке, сельском хозяйстве (мульчирующие плёнки), а также в медицине (рассасывающиеся швы, имплантаты). Несмотря на быстрый рост отрасли с начала 2000-х годов, доля таких материалов остаётся скромной: в 2024 году их мировое производство едва превысило 1 млн тонн, тогда как суммарный выпуск всех пластиков превысил 414 млн тонн. Высокая себестоимость и ограниченная инфраструктура утилизации пока сдерживают их масштабное внедрение. При отсутствии специализированного сбора и компостирования биоразлагаемые изделия могут создавать экологические риски. В естественных средах (почва, пресная или морская вода) они разлагаются лишь частично, образуя стойкий микропластик, сопоставимый по вредному воздействию с традиционными полимерами. При захоронении на полигонах, где преобладают анаэробные условия, такие материалы дополнительно выделяют метан и CO₂, усиливая парниковый эффект. Регламентацию производства и утилизации обеспечивают международные и национальные стандарты. Документы ASTM International, ISO и Европейского комитета по стандартизации построены на схожих критериях: степень минерализации оценивают по объёму выделенного CO₂, дезинтеграцию — по доле частиц размером свыше 2 мм в компосте, а также тестируют компост на экотоксичность. История развития Первым шагом к созданию биоразлагаемого пластика стало открытие французского микробиолога Мориса Лемуана[фр.]. В 1926 году он впервые выделил и описал полигидроксибутират[англ.] (ПГБ, PHB) — природный полиэфир, накапливаемый бактерией Bacillus megaterium в качестве запасного вещества. Открытие Лемуана осталось почти незамеченным: в 1920-е годы внимание науки было сосредоточено на бурно растущей нефтехимии, а микробиологические технологии не достигли промышленного уровня. В 1958 году британские микробиологи Дж. Р. Макрей (англ. J. R. Macrae) и Дж. Н. Уилкинсон (англ. J. F. Wilkinson), а также Н. Ф. Уильямсон (англ. N. F. Williamson) совместно с Уилкинсоном показали, что Bacillus накапливает PHB как внутриклеточный запас энергии и углерода, и описали лабораторный метод выделения полимера. Эти работы фактически «переоткрыли» PHB и положили начало систематическим исследованиям полиэфиров бактериального происхождения[1][2]. Технологическое развитие в этой области началось лишь в 1970-х[3] — нефтяной кризис 1973 года вызвал резкий рост цен на нефть, из-за чего производители начали искать альтернативу традиционным пластмассам. В 1975 году группа японских учёных обнаружила штаммы флавобактерий[англ.] — бактерий типа Bacteroidetes, способных разлагать отходы производства нейлона. Это стало одним из первых доказательств возможности биодеструкции синтетических полимеров[4]. Примерно в то же время компания Imperial Chemical Industries (ICI) довела выход PHB в культуре Alcaligenes latus[англ.] до 70 % сухой клеточной массы— рекордный показатель для того времени. Полученный полимер относился к короткоцепочечным полигидроксиалканоатам, отличавшимся повышенной хрупкостью, но и высокой скоростью разложения[5]. В 1980-е годы активность в этой области значительно возросла. Американские биотехнологи Энтони Сински (англ. Anthony Sinskey) и Оливер Пиплс (англ. Oliver Peoples) выявили ключевую изомерную форму фермента тиолазы[англ.], участвующего в биосинтезе PHB, что открыло путь к рациональной инженерии штаммов-продуцентов. Позднее они основали одну из первых специализированных компаний — Metabolix[англ.] (сейчас — Yield10 Bioscience), ориентированную на производство устойчивых биоматериалов[4]. В 1983 году компания ICI получила венчурное финансирование и учредила дочернее предприятие Marlborough Biopolymers для промышленного выпуска первого биоразлагаемого пластика широкого применения — сополимера PHB/PHV, известного как PHBV, под торговым названием Biopol. Однако себестоимость производства материала всё ещё значительно превышала стоимость традиционных пластиков[6]. Параллельно, в конце 1980-х, Патрик Грубер (англ. Patrick Gruber) предложил более экономичную технологию получения полимолочной кислоты (ПЛА, PLA) из кукурузного сырья, что заложило основу для широкого применения биопластиков в упаковке и одноразовых изделиях [7][1]. С 2000-х годов отрасль растёт ускоренными темпами: биоразлагаемые материалы рассматриваются как необходимое условие экологической устойчивости[8]. Крупные химические концерны — японский Showa Denko, американский Cargill Dow[англ.], итальянский Novamont[итал.] (марка Mater-Bi[итал.]), а также немецкие Boiotec и BIOP Biopolymer Technologies и нидерландская Rodenburg Biopolymers — запустили собственные линии по производству ПГА и смежных полимеров[9][10]. Биоразлагаемые пластики находят применение в медицине, текстильной промышленности и упаковке[9][10][11][12]. При этом в 2025 году их доля оставалась скромной — около 1 млн т из мирового выпуска более чем 414 млн т пластмасс[13][14]. Среди главных барьеров на пути массового внедрения биоразлагаемых пластиков — слабое законодательное регулирование, высокая себестоимость, сравнительно низкая прочность изделий и дефицит экологического просвещения среди населения[15][16]. Объём рынка биоразлагаемых пластиков достиг $5,43 млрд в 2023 году. По прогнозам, он почти удвоится к 2030 году благодаря запретам на одноразовый пластик и растущему спросу на экологичные решения[17][18]. Значительное увеличение потребления ожидается в развивающихся экономиках Малайзии, Индии, Китая и Бразилии[16][11]. Свойства Все полимеры со временем деградируют под действием физических, химических и биологических факторов: ультрафиолета, абразивного износа, гидролиза и окисления, что сопровождается постепенной фрагментацией и образованием микропластика[19]. Ключевое отличие биоразлагаемых материалов в том, что при заданных условиях они проходят полную минерализацию за сравнительно короткий промежуток времени, в то время как обычный пластик может сохраняться в окружающей среде сотни лет. В индустриальных компостировочных установках (t ≈ 58 °C, высокая влажность, активная микрофлора) этот срок обычно составляет 3-6 месяцев[20]. Распад инициируется ферментами бактерий и грибов: сначала полимерная цепь гидролизуется до олигомеров и мономеров, затем в аэробной среде превращается в углекислый газ, воду и биомассу, а в анаэробной — в смесь углекислого газа, метана и биомассы. На скорость процесса влияют температура, влажность, pH, доступ кислорода и состав микробного сообщества[21][22][1]. Биоразлагаемые материалы часто путают с «биопластиками», производимыми из возобновляемого растительного сырья — однако биологическое происхождение не гарантирует биоразлагаемость[21][1]. Сам по себе термин «биоразлагаемый пластик» не имеет практического значения без указания среды, в которой происходит разложение[22][23][24]. Биоразлагаемость зависит от химической структуры и степени кристалличности материала, а не от происхождения сырья — биоразлагаемые полимеры могут быть получены как из биомассы, так и из ископаемого сырья[19]. По сравнению с традиционными пластмассами, биоразлагаемые обладают рядом преимуществ. Так, большинство коммерческих биополимеров перерабатываются стандартными методами экструзии, литья под давлением, термоформования и выдувного формования. PLA и сополимеры PHA демонстрируют низкую кислородную проницаемость и удовлетворительные барьерные свойства по водяному пару, что делает их востребованными в пищевой упаковке и медицинских изделиях[25][26][27]. При надлежащей утилизации (промышленное компостирование, анаэробное сбраживание с утилизацией биогаза) они способны снизить долю пластмассовых отходов и нагрузку на полигоны[28]. Недостатки биоразлагаемых пластмасс — относительно невысокая прочность, термостойкость и долговечность по сравнению с полиолефинами и полистирольными материалами. Для улучшения потребительских свойств биопластики дополняют волокнистыми и неорганическими наполнителями, пластификаторами, а также влаго- и жироотталкивающие покрытиями; подобные модификации могут уменьшать конечную степень или скорость биоразложения[29]. Сравнение основных биоразлагаемых пластиков
Производство  Биоразлагаемые полимеры получают двумя принципиально различными методами — химическим и биотехнологическим.
На финальных стадиях производства в состав биоразлагаемых пластиков — как полученных химическим, так и биотехнологическим способом — вводят функциональные добавки: стабилизаторы, пластификаторы, наполнители и красители. Международные стандарты, регулирующие компостируемые материалы, требуют, чтобы все компоненты конечного изделия, включая добавки, также были биоразлагаемыми и не обладали токсичностью для окружающей среды[30]. Из биосырьяБиополимеры из крахмала, целлюлозы, сахаров и агро-отходов сегодня формируют около 55 % мирового выпуска биопластиков[33][34][35][22][36]. Полилактид (ПЛА, PLA) — самый массовый материал этой группы[37]. Углеводное сырьё (кукуруза, сахарный тростник, пищевые отходы) сначала ферментируется до молочной кислоты, затем путём конденсации и контролируемой раскрытой полимеризации превращается в полимер[38]. Для оптимизации свойств PLA смешивают с крахмалом, PBAT или пластификаторами (глицерин, сорбит), что улучшает ударную вязкость, но снижает температурную стабильность. PLA разлагается до воды, углекислого газа и компоста, но только в условиях промышленного компостирования — при температуре выше 60 °C и высокой влажности[39][40][41][42]. Материал прозрачен, влаго- и жиростоек, применяется в упаковке, одноразовой посуде и 3D-печати. В 2002 году компания Sony использовала PLA для производства корпусов плееров Walkman, усилив его алифатическими соединениями для повышения прочности[43]. Полигидроксиалканоаты (ПГА, PHA) — семейство биоразлагаемых полимеров, включающее PHB, PHV и их сополимеры. На 2024 год материалы на основе PHA составляли около 17 % от общего объёма производства биопластиков[37]. PHA синтезируются бактериями в условиях избытка углерода и дефицита питательных веществ (таких как азот и фосфор), накапливаясь в клетках в виде гранул[32]. Эти полимеры способны разлагаться в различных природных средах — в почве, морской воде, а также в условиях домашнего компостирования. Наиболее часто PHA используют для производства упаковки, бумажных покрытий и текстильной продукции. Однако высокая себестоимость остаётся главным барьером для их широкого применения. Исследователи разрабатывают технологии снижения затрат, в том числе за счёт использования дешёвого и возобновляемого сырья, например прерийной травы[44][45][46][47][48][26][49]. Целлюлозные эфиры изготавливают из целлюлозы, получаемой из древесины и других растительных источников. В промышленности используют её производные — ацетаты, нитраты, пропионаты и бутераты. Эти материалы находят применение в упаковке, биокомпозитах, текстильной промышленности, а также в медицине. Целлюлозные пластики отличаются высокой прочностью, гидрофильностью и способностью к биоразложению. Однако их широкому распространению препятствуют высокая стоимость и необходимость применения токсичных растворителей или катализаторов при производстве[50][51]. Крахмалосодержащие композиты изготавливают на основе крахмала — дешёвого и доступного природного полисахарида, содержащегося в зерновых культурах и корнеплодах[52]. Модифицированный крахмал смешивают с PLA или PBAT, получая биоразлагаемый материал с термопластическими свойствами, пригодный для экструзии, литья и других методов переработки. Однако по прочностным характеристикам и влагостойкости крахмалосодержащие пластики уступают полиэтилену. Наиболее известным крахмальным композитом является Mater-Bi, разработанный итальянской компанией Novamont[итал.]. Этот материал широко используют для производства биоразлагаемых пакетов, упаковки, одноразовой посуды и других изделий[53][54][48]. На 2023 год благодаря доступности и простоте переработки эти смеси занимали крупнейшую долю на рынке биоразлагаемых материалов — 41,45 %[17]. Из ископаемого сырьяБиоразлагаемые пластики на основе ископаемого сырья производят из нефтехимических компонентов. Благодаря специально модифицированной химической структуре такие материалы способны разлагаться в компосте или почве. Несмотря на их нефтяное происхождение, эти пластики рассматривают как временную альтернативу полиэтилену и полипропилену — особенно в сферах, где критически важна способность к биодеградации, например в сельском хозяйстве и медицине. Устойчивость подобных материалов к внешним воздействиям, а также скорость их разложения зависят от конкретных условий окружающей среды — в частности, температуры, уровня влажности и присутствия определённых микроорганизмов[55]. Полибутиленадипаттерефталат[англ.] (ПБАТ, PBAT) — алифатико-ароматический полиэфир, получаемый из 1,4-бутандиола, терефталевой и адипиновой кислот. Гидролизуемые сложноэфирные связя обеспечивает его высокую степень биоразложения в различных условиях — от промышленных компостных установок до бытовой среды[56]. Материал отличается гибкостью и термостойкостью. Он применяется в упаковке, мешках для мусора и одноразовой посуде. Часто PBAT комбинируют с PLA для повышения прочности компостируемых изделий[57][58][59]. .jpg) Полибутиленсукцинат[англ.] (ПБС, PBS) — синтетический алифатический полиэфир, получаемый из янтарной, адипиновой кислот и 1,4-бутандиола. Несмотря на нефтехимическое происхождение, все мономеры PBS являются биоразлагаемыми. Материал используется для производства одноразовых пакетов, косметической упаковки и биоразлагаемой плёнки. С 2016 года Mitsubishi Chemical Corporation[англ.] предлагает частично биобазированную версию, где янтарная кислота получается ферментацией глюкозы[60]. Поликапролактон (ПКЛ, PCL) получают путём полимеризации капролактона — мономера нефтехимического происхождения. PCL характеризуется высокой эластичностью, низкой температурой плавления (около 60 °C) и сравнительно медленной скоростью разложения — от двух до четырёх лет. Благодаря своей гибкости PCL часто комбинируют с более хрупкими полимерами, такими как PLA, для улучшения механических свойств композитных материалов. Исследования показывают, что плёнки на основе PCL обладают хорошей влагозащитой, но ограничены в термостойкости. В пищевой упаковке PCL применяется в составе композитов для производства биоразлагаемых пакетов и покрытий[61]. Поливиниловый спирт (ПВА, PVA) — термопластичный полимер, синтезируемый из нефтехимического сырья. Он растворим в воде и воздухопроницаем, что делает его пригодным для использования в плёночных капсулах с моющим средством[англ.], рыболовных приманках, подгузниках и других гигиенических изделиях. PVA нетоксичен, безопасен при применении и обладает хорошими механическими и барьерными свойствами. Однако его стоимость сравнительно высока по сравнению с другими термопластами. Полная биоразлагаемость PVA в природных условиях остаётся предметом научной дискуссии: растворимость в воде не означает способность к полному биологическому разложению[62]. РазложениеСтадии Распад пластмасс в окружающей среде начинается с дезинтеграции — физического фрагментирования пластика на более мелкие частицы. Длинные полимерные цепи разрываются на более короткие участки под воздействием абиотических факторов, таких как ультрафиолетовое излучение, колебания температуры, влажность и механическое трение[63]. Затем начинается биодеградация — процесс химического расщепления макромолекул до олигомеров и мономеров под действием ферментов микроорганизмов. Химические реакции, сопровождающие биодеградацию, бывают двух видов: гидролиз, характерный для полиэфиров и полиамидов, и окисление, присущее полимерам с углеродными цепями. Реакции могут происходить как последовательно, так и параллельно, а также зависят от параметров окружающей среды[64][65][66]. Завершающей стадией расщепления биоразлагаемого пластика является минерализация — образование простых молекул, таких как углекислый газ, вода, метан и аммиак, а также биомассы — органического вещества, включающего остатки микроорганизмов и продуктов их метаболизма[64][40]. Для эффективной деградации большинства пластиков необходима совокупность абиотических (свет, температура, кислород) и биотических (ферменты, микроорганизмы) факторов. В естественной среде оптимальные условия формируются нечасто, поэтому полное разложение может занимать годы[63][67][68]. Если процесс останавливается на стадии фрагментации, материал превращается в микропластик — устойчивую форму загрязнения, практически не поддающуюся дальнейшей деградации[69][70]. Компостирование При разложении компостируемых пластиков (PLA, PBAT, отдельные смеси TPS) образуются биомасса, углекислый газ, вода и неорганические соединения. Конечный продукт компостирования — гигиенически безопасное гумусоподобное вещество, которое используют в качестве органического удобрения для восстановления плодородия почвы[71][72][73]. Компостируемые пластики производят как из возобновляемых, так и из ископаемых ресурсов. Их рекомендуют использовать для изделий, загрязнённых органическими остатками и трудноперерабатываемых традиционными методами — например, чайных пакетиков, одноразовой посуды, пищевых контейнеров и влажных салфеток[74]. Промышленное компостирование идёт при температуре от 50 до 70 °C, высокой влажности и наличии кислорода. Это позволяет бактериям и грибам эффективно разрушать полимерную структуру. Большинство сертифицированных компостируемых пластиков, включая PLA и PBAT, предназначены именно для такого метода утилизации [74]. При соблюдении всех необходимых условий компостируемый материал полностью разлагается ≤ 180 суток, не образуя микропластик[23][75][76]. Домашнее компостирование (обычно 20–30 °C, ограниченная аэрация) менее эффективно[74][71][77][72][78][73]. Например, в полевых экспериментах в Великобритании, проведённых в 2022 году, разложилось лишь 34 % изделий, маркированных как «домашне-компостируемые»[79][80]. В почве Мульчирующие плёнки[англ.] из PLA, PBAT или крахмальных смесей рассчитаны на распад in situ, однако фактическая степень минерализации (50-60 %) сильно зависит от температуры, влажности и состава почвы. Крахмалосодержащие композиты разлагаются быстрее (до 80 %), но лабораторные сроки (≤ 12 мес) часто увеличиваются до 21-58 мес в реальных полях[81][82][83]. Неполное разложение приводит к накоплению микропластика, который может изменять пористость почвы, сорбировать тяжёлые металлы и негативно влиять на дождевых червей и ризосферную микробиоту[84][85][86]. В водеНекоторые биоразлагаемые пластики специально разработаны для разложения в водной среде. К таким материалам относят PVA (широко применяемый в капсулах для стиральных машин), полигидроксиалканоаты (PHA), термопластичный крахмал (TPS), а также биопластики на основе желатина[87]. Разложение таких материалов происходит за счёт гидролиза: вода разрушает эфирные связи в полимерной цепи, что снижает молекулярную массу. Образующиеся низкомолекулярные соединения затем метаболизируются микроорганизмами, превращаясь в углекислый газ, воду и биомассу[87]. Биоразлагаемые пластики, попадающие в воду, но не предназначенные для водной деградации, разрушаются значительно медленнее, чем в почве — на это влияют низкие температуры, недостаток питательных веществ и слабая активность микрофлоры[87]. Так, PLA начинает разлагаться в пресной воде лишь спустя 11 месяцев при температуре 25 °C[88]. Исследование, проведённое учёными из Университета Плимута[англ.] в 2018 году, показало, что биоразлагаемые пакеты сохранялись в морской воде в течение трёх лет[89][90][91][92]. В глубоководных условиях (до 5500 метров) скорость разложения ещё ниже. Хотя такие материалы, как PHA и отдельные полиэфиры, демонстрируют признаки деградации, процесс идёт значительно медленнее по сравнению с прибрежными зонами[88]. В 2024 году группа японских учёных под руководством Такудзо Айда[англ.] из института RIKEN представила новый тип пластика, способный разлагаться в морской воде без образования микропластика. Материал разработан на основе принципов супрамолекулярной химии и состоит из ионных мономеров, соединённых солевыми мостиками. Эти соединения стабильны в обычных условиях, но распадаются в солёной воде, обеспечивая безопасную деградацию[93]. Оксодеградация Оксодеградируемые пластмассы[англ.] — традиционные виды пластиков, в состав которых включены химические добавки, ускоряющие дробление материала на микро-частицы под воздействием УФ-излучения и тепла[94]. В 2018 году Европейская комиссия выпустила доклад об отсутствии убедительных доказательств полного разложения таких полимеров. Переработка материалов невозможна в условиях компостирования или анаэробного сбраживания, а образуемый микропластик приводит к значительному загрязнению окружающей среды. По этим причинам Европейский парламент запретил использование оксодеградируемых материалов с 2020 года[95][96][97][98][99]. Применение Биоразлагаемые пластики преимущественно используются для производства упаковки пищевых и непищевых товаров: в 2023 году на этот сегмент приходилось около 53,91 % мирового рынка[17]. Из них изготавливают пакеты, мусорные мешки, пищевую тару (бутылки, контейнеры, крышки, стаканы), одноразовую посуду и салфетки[26][100][101]. В аграрном секторе такие материалы используют для производства мульчирующих плёнок, агротекстиля и лент для капельного орошения. Они способны разлагаться прямо в почве, упрощая утилизацию и снижая загрязнение. Однако эффективность разложения зависит от климатических и почвенных условий[102]. Из волокон на основе PLA или PHA также производят упаковки для косметики, губок, ватных палочек, а также микрогранулы для скрабов и пилингов, заменяя микропластик из полиэтилена и полипропилена[103]. Благодаря способности безопасно разлагаться в организме до нетоксичных веществ, PLA и другие биоразлагаемые полимеры находят широкое применение в медицине — для создания рассасывающихся шовных нитей, хирургических скоб, имплантатов (винтов, штифтов, стентов), носителей лекарств и основ для тканевой инженерии. Такие материалы успешно применяются в сосудистой, ортопедической и урологической хирургии, а также в регенеративной медицине[104][105][73][65][106][107]. Материалы используются в качестве носителей, которые доставляют лекарства более точно в целевой орган и высвобождают препарат после определённого стимула. Это позволяет использовать более низкие дозы лекарства и снижает количество побочных эффектов[108]. В 2023 году лидером по потреблению биоразлагаемых пластиков оставалась Европа. Благодаря жёсткому регулированию одноразового пластика и развитой компостной инфраструктуре на неё приходилось 42,6 % глобального объёма потребления[17]. Существенный рост также наблюдался в США и Канаде. Азиатско-Тихоокеанский регион, в частности Китай и Индия, демонстрировали быстрый рост потребления таких полимеров за счёт индустриализации и развития электронной коммерции. В Центральной и Южной Америке, а также в странах Ближнего Востока и Африки развитие рынка биоразлагаемых пластиков стимулируется правительственными инициативами, направленными на сокращение использования одноразового пластика[17]. Влияние на экологиюРоль в устойчивом развитииПри корректном проектировании изделия, чёткой маркировке и утилизации согласно действующим нормативам биоразлагаемые пластики способны заметно сократить объём твёрдых пластиковых отходов и таким образом содействовать целям устойчивого развития. В контролируемых условиях ― при повышенной температуре, влажности и высокой активности микробиоты ― такие материалы полностью минерализуются до воды, углекислоты и биомассы в пределах сроков, заданных стандартами[108][109]. Наибольший экологический эффект достигается при замещении трудно перерабатываемых одноразовых изделий (пакетов, посуды, сельскохозяйственных плёнок)[109]. Чтобы минимизировать риски, состав биополимеров ограничивается документами EN 17033, ASTM D6400 и др., которые регулируют предельное содержание тяжёлых металлов и потенциально токсичных добавок[110]. Полевые испытания показывают, что, например, мульчирующая плёнка из крахмальных композитов ускоряет разложение органических остатков, улучшает структуру почвы и повышает микробиологическую активность[111]. Согласно ряду исследований, при реалистичных концентрациях биоразлагаемые микропластики не оказывают заметного токсического влияния на растения, почвенных беспозвоночных и микробные сообщества[109]. Образование микропластика.jpg) Однако при недостаточно развитой инфраструктуре компостирования и сортировки отходов использование биопластиков может усугубить проблему загрязнения[112]. В процессе разложения такие материалы быстро фрагментируются на более мелкие частицы — микро- и нанопластики, — которые могут содержать химические добавки, затрудняющие полное биоразложение[66][113][16][114]. При этом процесс фрагментации происходит быстрее, чем у традиционных полимеров, поскольку такие материалы изначально спроектированы для ускоренного распада[115]. По оценкам, с компостом в почву может ежегодно попадать до 26,4 кг таких частиц на гектар[116]. Микропластики адсорбируют токсические вещества, переносят патогены и проникают в организмы живых существ, вызывая эффекты, сопоставимые с воздействием частиц из нефтехимических полимеров[16][117]. Так, при воздействии PLA (полилактида) у плоских устриц[англ.] наблюдалось повышение частоты дыхания и признаки стресса, а у морского пескожила зафиксировано увеличение дыхательной активности при воздействии высоких доз PLA[118]. У пресноводного амфипода Gammarus fossarum[англ.] микропластики PHB снижали эффективность питания и прирост массы[119]. Наночастицы PHB (~ 200 нм) замедляли рост и нарушали физиологию зоопланктона большая дафния, цианобактерии Anabaena и зелёной водоросли Chlamydomonas reinhardtii[120][121]. Сообщалось также о повреждениях печени, кишечника и репродуктивной системы, дисбактериозе и сбоях циркадных ритмов у животных, проглотивших такие частицы[122]; микрочастицы PLA обнаруживались в тканях млекопитающих, где ассоциировались с острым воспалением кишечника[123]. В почве неполное разложение биополимеров может стимулировать рост микроорганизмов-конкурентов растений[124]. Коммерческие изделия содержат красители, пластификаторы, наполнители и УФ-стабилизаторы, которые замедляют минерализацию[66]. Например, мульчирующая плёнка на основе крахмала может сохраняться в почве до пяти лет. При ежегодном применении таких материалов происходит накопление остатков пластика и загрязняющих добавок[115]. Хотя при реальных концентрациях (< 0,1 % массы почвы) негативного эффекта на экосистемы обычно не наблюдается[109], расширение производства биопластиков повышает нагрузку на пахотные земли, может усиливать дефицит воды, способствовать утрате биоразнообразия и стимулировать рост монокультурного земледелия[28]. На 2025 год влияние биоразлагаемых микропластиков остаётся исследованным лишь частично[66]. Выделение парниковых газовЭкологический след биополимеров формируется уже на производственной стадии. Выращивание биосырья (например, кукурузы) требует значительных объёмов воды, удобрений и пахотных земель, а также сопровождается выбросами, связанными с землепользованием. Производство одного килограмма полигидроксиалканоата (PHA) из кукурузного сырья требует в 2-3 раза больше энергии, чем производство аналогичного количества полиэтилена на нефтехимической основе[125][126][127]. Разложение биоразлагаемых микропластиков в почвенных экосистемах сопровождается значительным увеличением выбросов углекислого газа и метана. Так, в одном из научных экспериментов добавление PBAT в рисовые поля привело к росту выбросов CH₄ и CO₂ в 92 и 213 раз соответственно по сравнению с контрольной группой[128]. Биогенный углерод из биоразлагаемых пластиков может усиливать парниковый эффект при разложении, особенно если углерод не закрепляется в почвенном гумусе или новой биомассе. Такие выбросы могут иметь сопоставимое или даже более выраженное воздействие на климат, чем выбросы от традиционных пластиков[129]. Поглощение такого углерода растениями может частично компенсировать выбросы, однако количественные оценки подобных эффектов для биоразлагаемых пластиков по-прежнему ограничены и зависят от конкретных условий утилизации[130]. Проблемы утилизацииВ отсутствие надлежащей инфраструктуры и выстроенных процессов большая часть биоразлагаемых пластиков не утилизируют должным образом — часто такие материалы попадают либо на свалки, где их разложение затруднено анаэробными условиями, либо их сжигают, что нивелирует их потенциальные экологические преимущества[29]. Биоразлагаемые пластики в целом не предназначены для вторичной переработки. Так, повторное изготовление столовых приборов из переработанных биоразлагаемых полимеров технически возможно, но экономически и практически нецелесообразно из-за ухудшения прочностных характеристик[131][132]. Кроме того, визуально отличить PLA от ПЭТ или другие пары полимеров затруднительно[132]. Смешение биоразлагаемых и обычных пластиков может нарушить процесс переработки, поскольку натуральные волокна и синтетические полимеры имеют разные физико-химические свойства[40]. Кроме того, переработка биоразлагаемых материалов затрудняется отсутствием стабильных и массовых поставок на перерабатывающие предприятия из-за по-прежнему малой доли таких пластмасс[133]. На организованных полигонах или стихийных свалках анаэробные, тёмные и прохладные условия тормозят биоразложение. При этом образующиеся CH₄ и CO₂ улавливается далеко не всегда[131][72][132]. При этом биоразлагаемые полимеры могут разрушаться быстрее, чем на свалке будет установлено соответствующее оборудование: как правило, системы сбора метана внедряются в течение двух лет после захоронения отходов[134][135]. Оксодеградируемые изделия дополнительно дробятся до микрочастиц, которые мигрируют в почву и грунтовые воды[78][136][137][138]. В домашнем компосте биополимеры разлагаются медленно и могут подавлять процесс компостирования, одновременно высвобождая парниковые газы[139]. ГринвошингТермин «биоразлагаемый пластик» нередко создаёт у потребителей ложное ощущение экологической безопасности[29][16]. Этим активно пользуются компании, применяя его для продвижения своей продукции. Подобная практика получила название «гринвошинг». Некоторые штаты в США предусматривают ответственность за использование таких терминов без указания конкретных условий разложения материала. Так, в Калифорнии компаниям запрещено продавать пластиковые изделия с пометками «биоразлагаемый», «компостируемый», «разлагаемый» и аналогичными обозначениями, если материалы не соответствуют установленным стандартам для биоразлагаемых пластмасс[140]. В 2017 году Walmart обязали выплатить компенсацию в размере одного миллиона долларов за продажу пластиковых товаров с недостоверными пометками «биоразлагаемый» и «компостируемый»[141][142][143][144]. Гринвошинг приводит к неправильной утилизации материалов — потребители полагают, что упаковка с маркировкой «биоразлагаемый» разлагается в любых условиях и не требует специальных способов сбора и утилизации[141][142][143][144][77][145]. Биоразлагаемые пластики распадаются только при наличии специфических условий — чаще всего в промышленных компостных установках с высокой температурой, влажностью и доступом кислорода. В естественной среде — в почве, пресной или морской воде — такие материалы могут сохраняться годами или десятилетиями. Критики отмечают, что биопластики не решают проблему избыточного потребления, а лишь придают «зелёный» оттенок одноразовым изделиям[29]. Стандарты производстваПроизводство биоразлагаемого пластика регулируют международные и национальные стандарты. Ключевыми институтами стандартизации считают Американское общество по испытанию материалов (ASTM International), Международную организацию по стандартизации (ISO) и Европейский комитет по стандартизации (CEN). Стандарты Европейского комитета по стандартизации являются обязательными для членов Европейского союза[146][147][148]. Хотя каждая из организаций разрабатывает собственные нормативы, их методики взаимно гармонизированы: они одинаково оценивают степень минерализации (не менее 90 % выделенного CO₂ в установленные сроки), дезинтеграцию (не более 10 % частиц размером свыше 2 мм) и отсутствие экотоксичности конечного продукта. Все эти условия должны выполняться в промышленных компостерах при температуре до 70 °C[146][147][148]. Существующие стандарты и методы нередко подвергаются критике за то, что они не учитывают всё разнообразие условий разложения, поскольку параметры промышленного компостирования также не являются единообразно стандартизированными[149][150]. Европейские стандарты (EN)Базовым документом для материалов, предназначенных для промышленного компостирования, является EN 13432. Согласно этому стандарту образец пластика смешивают с органическими отходами и выдерживают при 58 ± 2 °C в течение двенадцати недель; по завершении испытания не более 10 % фрагментов могут иметь размер свыше 2 мм, а за шесть месяцев должно минерализоваться не менее 90 % углеродного содержания по сравнению с целлюлозой[149]. Стандарт EN 14995 распространяет те же требования на неупаковочные изделия из пластика[151]. Стандарт EN 17033, принятый в 2018 году, вводит специальные нормы для мульчирующих плёнок: плёнка должна разложиться в почве не менее чем на 90 % за два года и пройти испытания на отсутствие токсичности для растений и почвенных организмов[149][152]. Изделия, успешно прошедшие проверку, могут маркироваться знаком Seedling или OK Compost INDUSTRIAL[151]. Американские стандарты (ASTM)В США разработкой нормативов занимается подкомитет D20.96 ASTM International. Изначально группа занималась вопросами пластикового загрязнения окружающей среды, в том числе компостированием биоразлагаемых полимеров и бумаги вместе с пищевыми, садовыми и сельскохозяйственными отходами. Подкомиссия D20.96 разработала множество стандартов, регулирующих производство биопластов и биоразлагаемых материалов[153][154]. Наиболее часто применяется принятый в 2023 году стандарт ASTM D6400-23, устанавливающий требования к компостируемым пластмассам в аэробных муниципальных и промышленных установках: материал обязан минерализоваться по крайней мере на 90 % в течение 180 суток и не оставлять токсичных остатков[155][154]. Методика лабораторного компостирования изложена в ASTM D5338, тогда как ASTM D6691-24a оценивает аэробную биоразлагаемость в морской воде (порог — не менее 70 % за шесть месяцев)[156]. Для оксо-деградируемых полиолефинов используется поэтапная схема ASTM D6954-24, включающая окислительный, биологический и токсикологический этапы[157]. Международные (ISO)Международная организация по стандартизации (ISO) предлагает «зонтичные» документы, призванные унифицировать национальные подходы. Стандарт ISO 17088:2021 задаёт общие требования к пластмассам, пригодным для органической переработки, охватывая критерии дезинтеграции, минерализации, отсутствия негативного воздействия на окружающую среду и контроль состава материалов[158]. Для материалов, предназначенных для промышленного компостирования, используется ISO 14855-2:2018, предусматривающий измерение объёма выделенного CO₂ в контролируемых условиях компостера[159]. Оценку биоразлагаемости в почве регулирует ISO 17556:2019 — этот документ особенно важен для сельскохозяйственных плёнок и других изделий, разлагающихся in situ[160]. НациональныеРяд государств вводит собственные нормативы, прежде всего для домашнего компостирования, где температура обычно не превышает 30 °C, а условия менее стабильны. Во Франции действует NF T51-800; изделия, удовлетворяющие его требованиям, получают маркировку «OK Compost HOME»[161]. Аналогичный подход реализован в Австралии и Новой Зеландии через стандарт AS 5810, который также ориентируется на реальные параметры бытовых компостеров[162]. Примечания
Литература
|
Portal di Ensiklopedia Dunia
