28 апреля 2026 года в Санкт-Петербургском государственном университете состоялась открытая лекция академика РАН Алексея Ремовича Хохлова «Как полимеры изменили нашу жизнь и надо ли бояться пластика». Я посетил это выступление и хочу изложить ключевые тезисы лектора о полимерах или, как мы называем их в быту, пластиках.
Что такое синтетические полимеры и почему они незаменимы?
До середины XIX века промышленность вполне обходилась природными полимерами — деревом, костью, природным каучуком, шёлком, хлопком. Однако с развитием техники и ростом населения этих ресурсов стало не хватать. История промышленного использования синтетических полимеров восходит к работам немецкого химика Германа Штаудингера. В 1920 году ученый выдвинул гипотезу о том, что каучук, крахмал и белки представляют собой длинные цепные макромолекулы. Эта идея стала отправной точкой для понимания природы полимеров и поиска путей их синтеза. Научное сообщество хоть первоначально и отвергло эту гипотезу, однако десятилетие экспериментальной работы принесло Штаудингеру признание, а в 1953 году Нобелевскую премию.
С этого момента началось бурное развитие полимерной промышленности, ключевыми вехами, которой являются синтез нейлона компанией DuPont в 1935 году, создание полиэтилентерефталата, открытие катализаторов Циглера-Натта для стереорегулярной полимеризации и определение структуры двойной спирали ДНК Уотсоном и Криком (1953 г.). К середине XX века стало ясно: тонна пластмассы заменяет несколько тонн стали, меди или древесины, а энергии на её производство тратится значительно меньше. Синтетические полимеры перестали быть экзотикой и превратились в материал, без которого современная цивилизация уже не может существовать.
Сегодня человечество производит около 400 миллионов тонн синтетических полимеров в год. Материалы на их основе (пластмассы, резины, волокна, плёнки) практически вытеснили традиционные материалы в упаковке, строительстве, производстве одежды, причинами этого являются технологичность, низкая стоимость, лёгкость, прочность и долговечность.
Какую цену платит природа за «борьбу с пластиком» на самом деле
Отдельный блок лекции был посвящён распространённому убеждению, что замена пластика бумагой решает экологические проблемы, однако факты говорят об обратном.
На изготовление одного листа бумаги формата А4 требуется около 10 литров чистой воды. Целлюлозно-бумажные комбинаты наносят серьёзный ущерб водоёмам, сбрасывая токсичные отходы. Недалеким примером служит Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат, движение за закрытие которого началось ещё в 1970-е годы.
Пластиковый пакет был изобретён в 1959 году шведским инженером Стеном Густавом Тулином именно как многоразовая альтернатива одноразовым бумажным пакетам, быстро приходившим в негодность. Однако, в 2015–2016 годах в Евросоюзе приняли директиву о сокращении использования пластиковых пакетов в пользу бумажных. Логика казалась очевидной: пластик засоряет океан, бумага разлагается. Но анализ жизненного цикла, проведённый позже, показал, что производство бумажного пакета даёт втрое больший углеродный след и в 50 раз сильнее загрязняет водоёмы, чем производство пластикового. Результатом стало увеличение экономической нагрузки и сокращение площади лесов на территории Европы.
В массовом сознании экологическое загрязнение часто связывается с пластиком, но это происходит из-за искаженной оптики. Пластик не является ни самым производимым материалом, ни единственным, который долго разлагается в обычных условиях. Академик Хохлов привёл сравнительные данные: помимо 400 млн тонн синтетических полимеров человечество ежегодно производит около 400 млн тонн бумаги и картона, 2,5 млрд тонн древесины, 30 млрд тонн бетона. Природа же синтезирует порядка 10 млрд тонн целлюлозы и других биополимеров в год, и эти природные полимеры тоже медленно разлагаются (пример: сваи из лиственницы в Венеции стоят уже тысячу лет, а хитиновые панцири ракообразных сохраняются десятилетиями). На этом фоне призывы к сокращению именно полимерного производства выглядят избирательными.
При всех выигрышных качествах полимерных материалов, наша цивилизация уже не сможет существовать без наращивания их производства и единственным выходом из ситуации является грамотная переработка пластика.
Что такое микропластик и каковы его основные источники?
Еще одним аргументом противников производства и использования пластика является микропластик.
Микропластиком называют частицы полимеров размером менее 5 мм. Как правило, многие считают, что они связаны с пластиковыми бутылками, упаковкой и одноразовой посудой, которые со временем распадаются на мелкие фрагменты. Однако в реальности эти частицы имеют мало общего с тем, что так яро требуют запретить экоактивисты — от бытового пластика образуется менее 1% всего микропластика в окружающей среде.
По оценке Международного союза охраны природы (IUCN), основные источники микропластика — вовсе не упаковка, а синтетические ткани и шины. Около 35% микропластика образуется при стирке одежды, а еще 28% — при износе автомобильных шин. Поэтому основные источники микрочастиц связаны с вещами, без которых сегодня трудно представить повседневную жизнь — современной одеждой и транспортом.
Доказан ли вред микропластика для здоровья?
Вред микропластика для здоровья человека наукой не доказан. Алексей Ремович подробно остановился на явлении «биокороны»: любая инородная частица, попадая в биологическую среду, немедленно покрывается слоем белков, липидов и фрагментов клеточных мембран. Иммунная система реагирует именно на этот органический слой, а не на материал ядра. С обычной пылью человечество живёт миллионы лет, и механизмы взаимодействия с ней выработаны эволюцией. Утверждать, что пластиковая пыль принципиально опаснее минеральной, на сегодняшний день нет научных оснований.
Академик также упомянул исследование Е.С. Задереева из Института биофизики СО РАН. Эксперименты с рачками показали, что совместное воздействие микропластика и традиционных токсикантов плохо предсказуемо: микропластик может как усиливать, так и полностью нейтрализовать токсичность. Например, после недельного контакта частицы пластика полностью устранили токсичность ионов меди, тогда как для дизельного топлива эффект варьировался от снижения до усиления вредного воздействия.
Результаты собственных исследований группы А.Р. Хохлова
Во время лекции академик поделился результатами исследований, проведённых на четырёх точках в Московском регионе: канал имени Москвы у деревни Жостово (вход в московскую агломерацию), Москва-река у города Бронницы (выход из агломерации), река Десна у посёлка Десеновское (малая река) и болото у Шатуры (контрольная точка с минимальной вероятностью загрязнения).
Объём отфильтрованной воды в каждой точке составил около 60 кубометров. Методика анализа включала каскадную фильтрацию, удаление органических частиц сильным окислителем и разделение оставшихся твёрдых частиц флотационным методом по плотности (микропластик концентрировался во фракции с плотностью менее 1,4 г/см³, что подтверждалось ИК-спектроскопией).
Массовая концентрация микропластика в Москве-реке на входе в город около 270 нанограмм на литр, на выходе 360 нг/л. В Десне 170 нг/л, что на порядок ниже концентрации частиц глины и песка. Основной вклад вносят относительно крупные частицы размером более 0,1 мм. В области микронных размеров концентрация ещё на два порядка меньше, чем в целом по микропластику, и на три порядка меньше концентрации минеральных взвесей.
Отдельно исследовалась бутилированная питьевая вода. Масса частиц микропластика во всех пробах не превышала одного нанограмма на литр.
Значимой зависимости количества микропластика в пробе от материала тары обнаружено не было. В стеклянных бутылках и тетрапаке частиц оказалось даже несколько больше, чем в пластиковой упаковке. Выводом исследовательской группы стало, что условия промышленной водоподготовки важнее материала упаковки, а частиц микропластика в питьевой воде настолько мало, что для потребителя это не может иметь никакого значения.
Для тех, кто тем не менее хочет минимизировать содержание микропластика в воде, лектор привёл ссылку на исследование, опубликованное в 2024 году в журнале Environmental Science & Technology Letters (ACS). Группа под руководством Eddy Zeng показала, что кипячение водопроводной воды с последующей фильтрацией удаляет до 90% нано- и микрочастиц пластика за счёт их соосаждения с карбонатом кальция.
Три подхода к утилизации полимерных отходов
В лекции были изложены три основных подхода к утилизации пластика.
Захоронение с рекультивацией. Этот путь выбирают страны, обладающие значительными территориями: Россия, США, Канада. Жизненный цикл свалки составляет 20-25 лет, после чего территория покрывается слоем почвы и переводится в категорию сельскохозяйственных или рекреационных земель. Алексей Ремович продемонстрировал фотографии парка Фрэшкиллс на острове Стейтен-Айленд в Нью-Йорке (бывший крупнейший в мире мусорный полигон) и парка имени Ариэля Шарона в Тель-Авиве на месте свалки площадью 800 гектаров. В России аналогичный процесс идёт в Некрасовке Московской области.
Энергетическая утилизация (сжигание). Данный метод уже получил распространение в странах с высокой плотностью населения, например в Японии, Южной Корее, государствах Европы. Современные мусоросжигательные заводы оснащаются многоступенчатыми системами очистки выбросов, а получаемая энергия используется для отопления. Показателен пример Китая: построив большое количество таких заводов, страна столкнулась с нехваткой собственного мусора и начала импортировать его из соседних государств.
Рециклинг (вторичная переработка). Данный метод эффективен для отдельных фракций, прежде всего для ПЭТ-бутылок, но и они выдерживают не более нескольких циклов переработки без потери качества.
Лектор отдельно остановился на «умной» переработке отходов: была показана возможность превращения отходов пенопласта в ионообменную смолу для очистки воды. Пенополистирол физически модифицируют в среде углекислого газа под высоким давлением, из-за чего поры становятся сообщающимися, а затем сульфированный материал работает как катионообменная смола, извлекающая из воды ионы натрия и кальция.
Другой разработкой является извлечение гелей-суперабсорбентов из использованных подгузников для удержания влаги в почве засушливых районов. На одного ребёнка в среднем расходуется более тысячи одноразовых подгузников в год; в 2023 году в России родилось 1,264 млн детей, что даёт более 1,2 млрд выброшенных подгузников. Гели из них набухают даже быстрее коммерческого аналога Aquasorb, что важно для песчаных почв.
Частые задаваемые вопросы
- - Что такое полимеры?
Это длинные цепные молекулы из повторяющихся звеньев. К полимерам относятся как синтетические материалы (полиэтилен, полистирол, полипропилен), так и природные биополимеры — ДНК, РНК, белки, целлюлоза.
- - Какие основные источники микропластика?
Основные источники микропластика – 35%: волокна синтетических тканей, высвобождающиеся при стирке одежды, 28%: продукты истирания автомобильных шин об асфальт.
- - Опасен ли микропластика для организма человека?
Микропластик не представляет угрозу для организма человека. Наша иммунная система одинаково реагирует на любые микрочастицы. Поэтому микропластик также легко выводится из организма естественным путем, как и мелкие частицы пыли и песка.
- Правда ли, что в стеклянной бутылке меньше микропластика, чем в пластиковой?
Ученые не обнаружили прямой зависимости количества частиц пластика от материала тары. В стеклянных бутылках и тетрапаке частиц оказалось даже несколько больше, чем в пластиковой упаковке. Поэтому условия промышленной водоподготовки важнее материала.