Гавайи сталкиваются с растущей проблемой пластиковых отходов. Переработка на островах стоит дорого и устроена сложно, а морской мусор продолжает выбрасывать на берег или оставаться в окружающих водах. Теперь исследователи проверяют необычное решение: превращать старые рыболовные сети и бытовой пластиковый мусор в асфальт для дорог.
Первые результаты показывают, что такой подход может стать практичным новым способом использовать пластик, который иначе оказался бы на свалке или в океане.
Исследователь Джереми Аксворти из Центра изучения морского мусора при Hawaiʻi Pacific University представил результаты на весенней встрече Американского химического общества. По его словам, работа проверяет, насколько ответственно использовать переработанный пластик в дорогах Гавайев. Если повторно применять отходы, которые уже находятся на островах, можно снизить экологические и экономические последствия их перевозки, сжигания или захоронения на переполненных местных свалках.
С 2020 года большинство дорог на Гавайях строят с использованием полимер-модифицированного асфальта. Он должен быть прочнее и долговечнее обычного: лучше сопротивляться трещинам, колеям и повреждениям от воды. Для тропического климата Гавайев это особенно важно.
Обычно для такого асфальта используют специальные гранулы полимера SBS. Их расплавляют в вязком нефтяном асфальтовом связующем, а затем смешивают с нагретым камнем и песком. Так получается материал, который укладывают как дорожное покрытие.
Ученые задались вопросом: можно ли часть нового полимера заменить выброшенным пластиком? И если да, будут ли такие дороги достаточно надежными? Не начнут ли они выделять микропластик или другие вещества в окружающую среду?
Эти вопросы привели Департамент транспорта Гавайев к сотрудничеству с экологическим химиком Дженнифер Линч, директором Центра изучения морского мусора и руководителем исследовательской команды.
Перед ее группой поставили две главные задачи. Первая — предоставить брошенные рыболовные сети, собранные в водах Гавайев, для экспериментального асфальта с переработанным пластиком.
Линч объяснила, что иностранные брошенные пластиковые рыболовные снасти являются крупнейшим источником морского мусора на Гавайях. По ее словам, проект CMDR’s Bounty Project, который выплачивает лицензированным коммерческим рыбакам вознаграждение за удаление морского мусора, уже убрал из Тихого океана 84 тонны крупных брошенных снастей.
Вторая задача — выяснить, выделяет ли покрытие с переработанным пластиком больше микропластика, чем обычный асфальт с SBS.
После того как американская компания переработала собранный пластик в материал, пригодный для производства асфальта, проект вышел из лаборатории на реальную дорогу. Местная дорожная компания обновила участки жилой улицы на острове Оаху, используя три разные смеси: стандартную с SBS, смесь с переработанным полиэтиленом из программы бытовой переработки Гонолулу и смесь с полиэтиленом, полученным из выброшенных рыболовных сетей.
Примерно через 11 месяцев команда Линч вернулась, чтобы собрать дорожную пыль с каждого участка и измерить, сколько микропластика могло попасть в окружающую среду.
Ученые отделили из дорожной пыли разные типы полимеров: микропластик, более крупные пластиковые фрагменты и резину от шин. Затем они использовали метод пиролизной газовой хроматографии с масс-спектрометрией, чтобы понять происхождение этих материалов.
Анализ выявил стирол и бутадиен из стандартного полимер-модифицированного асфальта, полиэтилен из покрытий с переработанным пластиком и рыболовными сетями, а также изопрен и бутадиеновый каучук от автомобильных шин.
Ранние результаты показали, что покрытие с переработанным полиэтиленом не выделяло больше полимеров, чем обычный асфальт с SBS. Похожая картина появилась и в лабораторных испытаниях, и в образцах искусственно смоделированной ливневой воды с экспериментальных участков дороги.
Хотя исследователи обнаружили частицы размером с микропластик, только очень небольшая их часть была определена как полиэтилен — независимо от типа дорожного покрытия. Ученые считают, что это связано с тем, что пластик смешивается с асфальтовым связующим. Когда дорога постепенно изнашивается, от нее отделяются частицы, состоящие не из одного пластика, а из камня, асфальта и полимера вместе.
Команда также сравнивает выделение полимеров из покрытия с количеством материала от шин в дорожной пыли. Линч отметила, что в первых данных сигнал от износа шин был на порядки сильнее сигнала полиэтилена. По ее словам, признаки полиэтилена приходилось буквально искать среди мелких деталей хроматограммы.
Исследователям еще предстоит провести дополнительные проверки, чтобы понять, насколько хорошо такие дороги выдерживают долгую эксплуатацию. Но уже сейчас они считают, что этот подход может со временем помочь Гавайям сократить и количество отходов на свалках, и объем морского мусора.
Линч говорит, что некоторые люди считают переработку пластика обманом: якобы она не работает и слишком сложна. Но, по ее словам, эта работа показывает, что переработка может работать, если общество действительно ставит устойчивость в приоритет.
