Революция в области технологий переработки пластика на базе облучения

Несмотря на все усилия в области переработки пластика, переработано лишь менее 10 процентов из 7 млрд тонн пластиковых отходов, образовавшихся в мире на сегодняшний день. Пластик не разлагается естественным образом. Вместо этого он распадается на мелкие фрагменты, в результате чего образуется микропластик. Его можно обнаружить буквально везде — и в воздухе, которым мы дышим, и в морской воде в Антарктиде.

Два основных применяемых в настоящее время метода переработки — это механическая и химическая переработка. Механическая переработка — самая распространенная технология, при которой из аналогичных видов пластика получают сырье, пригодное для использования в производстве. Процесс включает в себя сбор, сортировку, промывку и измельчение пластика для последующей переплавки и переработки в новые материалы.

Несмотря на относительную дешевизну, для этого вида переработки различные полимеры необходимо сортировать, что затрудняет переработку многослойных или смешанных пластиков. Кроме того, этот процесс можно применять не более двух раз (с каждым циклом качество переработанного материала ухудшается) и только в отношении термопластов (видов пластика, которые можно переплавлять и придавать им новую форму).

С другой стороны, метод химической переработки подходит для большего числа видов смешанных пластиковых отходов, включая загрязненные и низкокачественные отходы: они разлагаются на молекулярные компоненты и превращаются в вещества, которые могут быть использованы для производства новых пластиковых изделий или других товаров, например, топлива. Этот метод является довольно дорогостоящим из-за значительных энергозатрат, а создание крупных предприятий по химической переработке отходов требует значительных инвестиций в инфраструктуру.

Радиационные технологии с использованием пучков гамма- и электронного излучения обеспечивают уникальные преимущества, связанные с сокращением объема пластиковых отходов путем повышения экологичности и энергоэффективности процесса производства и переработки без использования потенциально вредных добавок.

«Основное преимущество облучения при переработке пластика обусловлено его способностью менять химическую структуру пластика на молекулярном уровне, — рассказывает Азилла Бинти Отман, специалист МАГАТЭ по радиационной обработке. — Радиационные технологии могут вести к сокращению объемов пластиковых отходов двумя способами: за счет наращивания объемов переработки трудно перерабатываемых пластиков в ценные материалы и за счет разработки видов пластика на основе биополимеров для снижения зависимости от пластиков на основе нефти».

Облучение — очень эффективный инструмент сортировки переработанного пластика, который уже был промыт и измельчен, в зависимости от типа полимеров. Это повышает однородность переработанного пластика, а, значит, и его стоимость.

Кроме того, технологии на базе облучения могут дополнить и улучшить традиционные методы переработки. В процессе радиолиза, совмещенного с химическим методом переработки, известным как пиролиз,  содержащиеся в пластиковых отходах полимеры могут быть расщеплены и превращены в топливо или химические компоненты для создания новых продуктов без добавления первичных (непереработанных) полимеров.

Помимо традиционных методов переработки, облучение открывает дорогу для использования инновационных подходов, позволяя смешивать пластиковые отходы с другими материалами для создания более долговечных изделий. Это облегчает производство материалов с высокими эксплуатационными характеристиками, которые находят применение в автомобильной и строительной промышленности. Например, на Филиппинах облучают такие строительные материалы с добавлением переработанного пластика, как плитка, кирпич, пиломатериалы и доски, чтобы повысить их прочность и предел прочности при изгибе, устойчивость к истиранию и улучшить другие механические свойства.

Кроме того, технологии с использованием облучения открывают перспективы для создания более долговечных конечных продуктов на основе биомассы, которая является возобновляемым ресурсом. Это позволяет создавать биопластик и другие ценные соединения, например, для изготовления новых упаковочных материалов, которые станут заменой привычным видам пластика на основе нефти.

МАГАТЭ в рамках своей инициативы «НУТЕК пластикс» использует возможности радиационных технологий для содействия странам в борьбе с загрязнением пластиком по двум направлениям: при производстве пластика путем внедрения новых технологий для упрощения переработки, и для мониторинга мирового океана, где в итоге оказывается большая часть пластиковых отходов.

«На первом направлении основное внимание уделяется таким аспектам, как сокращение пластиковых отходов за счет инновационных методов переработки, перепрофилирование трудно перерабатываемых пластиков для создания ценных изделий, а также разработка биопластика, — объясняет Селина Хорак, начальник Секции радиоизотопных продуктов и радиационной технологии МАГАТЭ. — По линии инициативы «НУТЕК пластикс» девять стран в Азии, Латинской Америке и Африке уже создают первые предприятия по радиационной обработке отходов».

Роль облучения в борьбе с загрязнением пластиком будет обсуждаться на предстоящей третьей Международной конференции МАГАТЭ по применению радиационной науки и технологий. Конференция #ИКАРСТ‑2025, которая пройдет 7–11 апреля 2025 года в Вене, Австрия, станет местом встречи сотен экспертов в области радиационной физики, химии, материаловедения, биологии и инженерии, и прямая трансляция с нее будет доступна широкой публике.

В октябре 2025 года в Республике Корея пройдут международные мероприятия, на которых будут представлены инструменты МАГАТЭ для оценки экономики замкнутого типа и уровня технологической зрелости, а в ноябре 2025 года на Филиппинах состоится первый международный форум высокого уровня по линии «НУТЕК пластикс». В рамках обоих мероприятий будет затронут и другой аспект инициативы «НУТЕК пластикс» — компонент мониторинга морской среды, в интересах которого для выявления, отслеживания и мониторинга пластика, особенно микропластика, в морской воде используются методы ядерной науки.