Российские ученые создали новый биоразлагаемый пластик

Придумано в Красноярске

О создании нового полимера сообщил Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХХТ СО РАН). Он находится в Красноярске и одно из его научных направлений - изучение физико-химических основ процессов глубокой переработки природного органического сырья.

Биодеградируемые пластики – тематика, которая развивается достаточно давно, и ИХХТ СО РАН занимается ими в лабораторных масштабах на протяжении уже более 15 лет, рассказал MASHNEWS доктор химических наук, главный научный сотрудник института Валерий Тарабанько.

«Одно из соединений, которое можно получать из возобновляемого растительного сырья – это альфа-ангеликалактон. Мы показали, что из него можно синтезировать биодеградируемый полимер. Можно также встраивать ангеликалактон в синтетические полимеры. Внедрение 5-10% ангеликалактона в полистирол (одноразовая посуда) и полиэтилентерефталат (пластиковые бутылки) обеспечивает их биодеградацию и механическое разрушение в условиях компостирования или в лесной почве за 6-7 месяцев. Преимущество альфа-ангеликалактона по сравнению с другими мономерами состоит в том, что в его молекуле есть две разные группы, способные полимеризоваться. Соответственно, его можно внедрять в полимеры разных классов, например, в полиолефины или полиэфиры».

Итогом этих работ стало создание сополимеров, биоразлагаемых модификаций промышленных полимеров. Изделия из таких материалов могут разлагаться в лабораторных условиях за 6-7 месяцев. Эти процессы протекают и в компостной куче, и в серой лесной почве, добавил Валерий Тарабанько.

По его словам, это лабораторная разработка и ничего более. В какой мере в новых полимерах заинтересована промышленность, этот вопрос лучше адресовать к ней, продолжил специалист.

«Я выступал на семинаре крупного нефтехимического концерна, который интересовался возможностями производства биодеградируемых полимеров. Какой-то интерес к нашей разработке был проявлен, но развития это не получило. Основная причина? Биоразлагаемые полимеры дороже производимых из нефти биостойких материалов», - объясняет Тарабанько.

СПРАВКА MASHNEWS:

Биополимерами называют такие материалы, которые получают из возобновляемых ресурсов и синтезируются живыми организмами. Они экономят ископаемые ресурсы за счет использования биомассы, которая ежегодно регенерируется. Как в случае с производством в Ликино-Дулево тарелок из мискантуса (см. ниже). Биоразлагаемые изделия после использования тоже надо правильно переработать.

В Европейском Союзе развитие индустрии биопластиков координирует ассоциация European Bioplastics. Ее задача - стимулирование эволюции пластмасс, повышение осведомленности о преимуществах биопластиков. На сайте ассоциации утверждается, что в Европе отрасль растет на 20% в год. В октябре 2023 года в США, в Атланте, пройдет уже третий Всемирный конгресс по биопластикам. Участники рассмотрят рыночные возможности формирования этой новой полимерной платформы в мире.

Предпринимателям не интересно

Российское бизнес-сообщество игнорирует тему биоразлагаемых пластиков. При этом в мире производство таких материалов измеряется уже миллионами тонн, отметил в разговоре с MASHNEWS президент Союза переработчиков пластмасс, вице-президент Российского союза химиков Михаил Кацевман.

«Последние данные – 2,7 млн тонн в год. Я был в Китае, там на контейнерах надпись – »биоразлагаемое«. А мы как–то все спорим. Мол, как это, а если не будем разделять, а что будет на полигонах. А они уже четко разделили – здесь биоразлагаемые отходы, здесь биокомпостируемые. То есть мировой технологический тренд направлен на то, что биоразлагаемые и компостируемые материалы точно будут иметь место», - говорит Кацевман.

«И поскольку у нас до сих пор спорят, и на самом верху, и на средних слоях, то люди, которые занимаются стартапами или наукой, не у дел. Хотя было соглашение, покупала одна из компаний лицензию на производство полилактида (полимолочная кислота, ПМК - универсальный, коммерчески выпускаемый биоразлагаемый термопластичным материалом. Его получают на основе молочной кислоты. Мономерную же молочную кислоту можно получать исключительно из возобновляемых источников, таких как кукуруза или сахарная свекла - прим. ред.). Но так это ничем и не кончилось. Вокруг этого много топчутся, но я не видел какого-то прорыва. Я очень уважительно отношусь к достижению красноярских ученых, но то, что это будет иметь какие-то промышленные и технологические последствия, я сильно сомневаюсь. У производства биоразлагаемого пластика «миллион» проблем, но их надо как-то решать. А инициативу людей, которые это делают «в пробирке», надо только поощрять, чтобы они генерировали идеи. И мое отношение к ним, к их работе, как президента Союза переработчиков пластмасс, только позитивное», - объясняет Михаил Кацевман.

За развитием производства биоразлагаемых материалов стоят не только технические и технологические, но и большие организационные проблемы, считает специалист.

«Надо не просто получить материал, не просто построить предприятие. Нужен раздельный учет, нужен соответствующий компост. То есть, это стратегическая межотраслевая программа. А люди топчутся и не решаются, потому что без такой стратегической программы можно и вред нанести. И они правы, когда сомневаются. И здесь без государственных органов ничего не получится», - полагает Кацевман.

Основная проблема, которая препятствует интересу бизнеса к таким материалам – их высокая стоимость, сказал MASHNEWS старший научный сотрудник Института биохимической физики РАН Петр Пантюхов.

«В России не выпускают три основных полимерных матрицы для производства настоящих биоразлагаемых материалов. И даже если закупать сырье за рубежом и делать в нашей стране какие-то композиционные вещи, то все равно получается очень дорого, в 4 раза дороже, чем полиэтилен. Потребитель, наверное, не готов платить за это», - говорит он.

«Мы же сейчас работаем над тем, чтобы полиэтилен и полипропилен, которые у нас всегда были, сделать более разлагаемыми, - продолжает Пантюхов. - Будет тренд на биоразлагаемые материалы, не будет его, в любом случае, полиэтилен производили и будут производить. Просто есть очень много изделий, которые и не должны быть биоразлагаемыми, их из него делают и будут делать. Поэтому очень актуальна задача создать на основе полиэтилена материал, который будет разлагаться хотя бы в какой-то степени. В этом и есть наша научная работа, потому что никто за это не берется. Мы много лет над этим трудимся и уже есть материалы, которые мы готовы предлагать, например, добывающей промышленности».

Мискантус - многолетнее травянистое корневищное растение, триплоидный видовой гибрид с 57 хромосомами, появившийся в естественной флоре Японии при случайном скрещивании. Фото: miscanthus.eco

Тарелки из миканутса

Весной 2023 года в Московской области, в городе Ликино-Дулёво, компания «Биотехкомпозит» открыла опытное производство целлюлозы из растения мискантус. Предприятие планирует выпускать из нее биоразлагаемую упаковку.

По цене целлюлозная тарелка будет сравнима с пластиковой, но при этом она полностью растворяется в почве за полтора месяца. Разместить основное производство компания планирует на территории технопарка «Дулевский фарфор», создав более 100 новых рабочих мест. Объем инвестиций в производство составит 700 млн рублей. При этом, создание нового материала финансировала программа Минобрнауки России «Приоритет 2030» (национальный проект «Наука и университеты»).

В ближайшие месяцы в Москве по заказу компании из Омска начнут выпускать биоразлагаемую канистру для моторного масла, рассказал Петр Пантюхов.

«15 ноября 2023 года мы должны сдать заказчикам проект, на основе которого они начнут выпуск. Где выпускать продукцию – понятно, как выпускать – мы тоже им все напишем. На том заводе сейчас делают емкости из обычных полимеров и там же можно оптимизировать состав, изменить его так, чтобы канистры стали биоразлагаемыми. Но чтобы по своим эксплуатационным свойствам не уступали тому, что есть сейчас. Это самое сложное. Еще проект у нас был - посуда из отрубей. У нас это даже запатентовано. Сейчас есть заинтересованный заказчик, который готов это выпускать», - говорит Пантюхов.

Есть и другие примеры. В 2021 году на Петербургском международном экономическом форуме глава Чувашии Олег Николаев подписал соглашение о сотрудничестве с гендиректором компании «Био Планета» Ярославом Кузнецовым. Речь шла об инвестпроекте по созданию пилотных линий первого в России производства биоосновных и биоразлагаемых пластиков и волокон на основе полилактида. На том же форуме «Био Планета» подписала еще один договор о сотрудничестве , с «Почтой России» о разработке упаковки из биоразлагаемого пластика. Дальше следы этих сообщений теряются.

В пресс-службе главы Чувашии MASHNEWS, со ссылкой на ПАО «Химпром» сообщили, что сегодня проект находится на стадии проработки, однако в силу изменения главных направлений развития химической отрасли Минпромторга России и санкционного положения приоритетность проекта снизилась.

Активная фаза работы над проектом будет возобновлена по мере стабилизации макроэкономических показателей, которые создадут для него необходимые экономические условия. Ранее проект вёлся в тесном партнёрстве с западными лицензиарами, сейчас - переориентируется на привлечение партнёров из Китая.