Как мусор в океане влияет на глобальное потепление
Пластмассовый мусор, плавающий в реке. Фото: Эмилиан Роберт Викол
В связи с недавним бумом гидроразрыва пласта, вызвавшим низкие цены на газ, компании, работающие на ископаемом топливе, ищут другие способы увеличить свою прибыль — за счет производства большего количества пластика. В то время как мир начинает решать огромную проблему загрязнения пластиком, эти компании удваивают ставку на пластик, что может иметь огромные последствия для климата и окружающей среды.
Избыток природного газа привел к самым низким ценам на газ с 2016 года. Следовательно, некоторые компании, работающие на ископаемом топливе, вынуждены останавливать буровые установки и подавать заявление о защите от банкротства. Крупные компании, такие как Exxon Mobil, Shell и Saudi Aramco, которые видят признаки приближающегося сокращения использования ископаемого топлива, компенсируют низкие цены, инвестируя в производство пластмасс, поскольку пластмассы производятся из нефти, газа и их побочных продуктов. В результате Всемирный экономический форум ожидает, что производство пластика удвоится к 2040 году.
Природный газ содержит этан, который является структурным элементом пластика. Поскольку США добыли так много этана с помощью природного газа, по состоянию на конец 2019 года более 200 миллиардов долларов было инвестировано в 333 новых химических и пластмассовых проекта.
Рост производства, потребления и экспорта этана. Фото: ЮСЭИА
Джудит Энк, бывший региональный директор Агентства по охране окружающей среды и основатель Beyond Plastics, сказала, что 2020 год является критическим, поскольку многие новые предприятия по производству пластмасс в США находятся в процессе получения разрешений; «Если хотя бы четверть этих заводов по крекингу этана будет построена, — сказала она, — это запирает нас в пластиковом будущем, из которого будет трудно выйти». Один аналитик из компании данных и аналитики IHS Markit сказал, что, если производство пластика не замедлится, «они просто найдут что-то еще, что можно обернуть в пластик».
Этановые крекеры
Этан представляет собой бесцветный и не имеющий запаха компонент природного газа.Чтобы сделать пластик, компании отделяют его от смеси природного газа и подают в жидком виде по трубопроводу на «установку крекинга этана» — крупную промышленную установку, которая использует сильное тепло для расщепления или разрушения молекул этана. Эти молекулы затем преобразуются в этилен, основной строительный блок нефтехимической промышленности, который используется для производства смол, клеев, химикатов и пластмасс. При этом установки для крекинга этана могут выделять загрязняющие вещества, такие как оксиды азота, диоксид серы и твердые частицы, а также бензол, который является канцерогенным, и летучие органические соединения, которые могут реагировать с солнечным светом с образованием приземного озона.
Соединенные Штаты уже производят около 40 процентов мировых нефтехимических продуктов на основе этана и являются крупнейшим экспортером этана, продавая его в Норвегию, Великобританию и Шотландию, а также в Китай и Индию, где спрос на пластик растет.
Министерство энергетики (DOE) ожидает, что к 2025 году восточная часть США, включая Аппалачи, будет производить в 20 раз больше этана, чем в 2013 году.
В 2018 году Министерство энергетики опубликовало отчет о том, что Аппалачи могут стать новым «этановым центром» из-за своих сланцевых ресурсов Марселлус и Ютика, а администрация Трампа рекламирует пластмассовую и нефтехимическую промышленность как следующее большое дело для региона.
Строительство новой установки для взлома Shell на реке Огайо в Пенсильвании. Фото: Drums600
Доля Огайо, Пенсильвании и Западной Вирджинии в добыче природного газа в США увеличилась с двух процентов в 2008 году до 27 процентов в 2017 году. природного газа к 2040 году, достаточно для поддержки пяти крупных установок крекинга этана. Shell в настоящее время строит установку крекинга этана стоимостью 6 миллиардов долларов в 25 милях к северо-западу от Питтсбурга.
Новые нефтехимические заводы также планируются вблизи побережья Мексиканского залива в Техасе и Луизиане и в нижнем течении реки Миссисипи, в районе, уже названном «Аллеей рака» из-за токсичных выбросов существующих нефтехимических заводов. В декабре на побережье Мексиканского залива были введены в эксплуатацию две большие установки крекинга этана, а в ближайшее время планируется открыть еще две установки меньшего размера.
Распространение пластика и загрязнение
Ежегодный спрос на пластик почти удвоился с 2000 года. Согласно отчету Международного энергетического агентства (МЭА), рост населения планеты, улучшение экономических условий и технический прогресс создадут еще больший спрос на пластик в будущем. В настоящее время США и другие развитые страны используют в 20 раз больше пластика на человека, чем Индия, Индонезия и другие развивающиеся страны.
Пластиковые сумки для покупок. Фото: Петеруец
США также производят больше отходов пластиковой упаковки на душу населения, чем любая другая страна. Эта одноразовая пластиковая упаковка составляет 40 процентов всего пластика, большая часть которого оказывается на свалках; остальное сжигается или перерабатывается. Отчет Центра международного экологического права (CIEL), Пластик и климат, обнаружили, что по состоянию на конец 2015 года в мире было произведено 8 300 миллионов метрических тонн первичного пластика, две трети которого остаются в окружающей среде.
Каждый год почти 10 миллионов метрических тонн пластика попадает в океан, где его потребляют морские животные, а пластиковые отходы находят на пляжах даже в самых отдаленных уголках Земли. Пластик также загрязняет землю, особенно на фермах, где осадок сточных вод используется в качестве удобрения.
Тюлень, застрявший в пластиковом загрязнении. Фото: Нельс Исраэльсон
Бисфенол А (BPA), химический компонент пластика некоторых бутылок с водой и покрытия жестяных банок, был обнаружен в пуповинной крови девяти из 10 младенцев и в моче 95 процентов протестированных взрослых американцев. Некоторые исследования показывают, что он может нарушить работу гормональной и репродуктивной систем.Микропластик и крошечные пластиковые волокна были обнаружены в меде, сахаре, пиве, обработанных пищевых продуктах, моллюсках, соли, моющих средствах, воде в бутылках и водопроводной воде; однако влияние микропластика на здоровье до сих пор неясно.
Климатические последствия пластика
Пластик не только создает огромную проблему загрязнения, но и усугубляет изменение климата. Отчет CIEL предупреждает, что выбросы парниковых газов из пластика ставят под угрозу нашу способность удерживать рост глобальной температуры ниже 1,5°C. Если производство пластика останется на прежнем уровне, к 2030 году выбросы парниковых газов от пластикас может достичь 1,34 миллиарда тонн в год, что эквивалентно выбросам 300 новых угольных электростанций мощностью 500 МВт. Это связано с тем, что более 99 процентов пластика производится из ископаемого топлива, как природного газа, так и сырой нефти, а также потому, что пластик приводит к выбросам парниковых газов на каждом этапе своего жизненного цикла.
Добыча и транспорт
Первоначально выбросы парниковых газов возникают, когда лесные массивы и поля расчищаются, чтобы освободить место для буровых площадок и труб для бурения на нефть и природный газ.
Леса расчищены для бурения. Фото: Джейсон Вудхед
Если одна треть из 19,2 млн акров в США, расчищенных для добычи, когда-то была покрыта лесом, это означает, что в результате обезлесения было выброшено почти 1,7 млрд метрических тонн двуокиси углерода; более того, способность лесных угодий ежегодно поглощать дополнительно 6,5 млн метрических тонн углерода была исключена.
В процессе фрекинга выделяется метан, парниковый газ, который за 20 лет удерживает в атмосфере в 84 раза больше тепла, чем углекислый газ. Метан образуется в результате сжигания в факелах и утечек, которые могут происходить где угодно, от скважины до конечного пользователя.
Выбросы также образуются при сжигании топлива для работы бурового оборудования.
В 2015 году выбросы при добыче и транспортировке пластика в США составили 9,5–10,5 млн метрических тонн CO2.в одиночку — эквивалент выбросов 2,1 миллиона легковых автомобилей, эксплуатируемых в течение года.
Переработка и производство
«Пластмассы являются одними из самых энергоемких материалов для производства», — сказал глава CIEL. Крекинг этана является энергоемким из-за необходимости большого количества тепла и приводит к значительным выбросам, как и процессы химической очистки, при которых производятся другие пластмассы.
Согласно прогнозам, ежегодные выбросы от новой установки для крекинга этана Shell и завода по производству этилена ExxonMobil в Бэйтауне, штат Техас, будут эквивалентны появлению на дорогах почти 800 000 новых автомобилей. Выбросы парниковых газов только на заводе Shell могут свести на нет все преимущества мер по сокращению выбросов углекислого газа в соседнем Питтсбурге. И это только два из более чем 300 запланированных нефтехимических проектов, строящихся в США в основном для производства пластика и сырья для производства пластика.
После использования пластик сжигается, перерабатывается или попадает на свалку.
Углерод из сырья для ископаемого топлива задерживается в пластиковых изделиях и выбрасывается при сжигании или разложении пластика. В 2015 году было сожжено 25 процентов мировых пластиковых отходов; в США выбросы от сжигания пластика были эквивалентны 5,9 миллионам метрических тонн CO2, что эквивалентно выбросам от отопления 681 000 домов в год.
Только около 8,4% пластика перерабатывается. Но, по словам ученых из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, даже переработка пластика приводит к выбросам парниковых газов, поскольку ископаемое топливо сжигается для работы машин, которые измельчают пластиковые отходы и нагревают их для производства других продуктов.
Загрязнение пластиком в Гане. Фото: Мунтака Часант
Исследователи Гавайского университета обнаружили, что пластмассы в окружающей среде, такие как те, которые сохраняются на свалках и замусоривают береговые линии по всему миру, выделяют парниковые газы метан и этилен, когда на них падает солнечный свет; более того, выбросы пластика на поверхность океана увеличиваются по мере разложения пластика.
Может ли микропластик повлиять на способность океана поглощать углекислый газ?
Океан поглощает углекислый газ из атмосферы, тем самым уменьшая количество выбросов, вызывающих потепление, если бы они оставались в атмосфере. Фитопланктон в океане играет важную роль в этом процессе, поглощая углекислый газ из атмосферы и сохраняя его в океане посредством фотосинтеза. Ученые в настоящее время пытаются определить, влияет ли микропластик в океане на способность фитопланктона улавливать углерод.
Хоаким Гоес, профессор-исследователь Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Института Земли, сказал, что, хотя он не видел никаких исследований, показывающих прямое влияние микропластика на фитопланктон, «мы видели, как микропластик прикрепляется к фитопланктону под микроскопом. Фитопланктон может выделять дополнительные липкие углеводы посредством фотосинтеза, а пластик может прикрепляться к липкому материалу. Одна вещь, которую вы можете предположить, заключается в том, что если у вас слишком много частиц микропластика, они конкурируют с фитопланктоном за свет».
Микропластик в водоразделе Чесапикского залива. Фото: Программа Чесапикского залива
Марко Тедеско, профессор Земной обсерватории Ламонт-Доэрти, который в настоящее время изучает микропластик в снегу и его эволюцию, сказал, что химические вещества, используемые для производства пластика, могут иметь неизвестные эффекты. «Химические вещества, которые использовались в течение их жизненного цикла, очень токсичны, и существует очень мало правил использования этих элементов, когда речь идет о пластмассах», — сказал Тедеско. «Поэтому обработка микропластика требует повышенного внимания из-за потенциального вреда, связанного с химическими веществами, которые используются для обработки пластмасс, чтобы сделать их красочными, более устойчивыми и непроницаемыми. Через определенный момент все химические вещества могут проникнуть сквозь пластик, и вы не знаете, каковы будут последствия».
Фактически, исследование 2019 года, проведенное учеными из Университета Маккуайри в Австралии, изучало, как вещества, вымытые из пластика, влияют на людей. Прохлорококк, крошечный тип фитопланктона, считающийся ключевым игроком в процессе фотосинтеза, который фиксирует углерод. Воздействие фильтрата поставило под угрозу его рост in vitro и способность к фотосинтезу и привело к изменениям в его геноме.
Ученые еще многого не знают о микропластиках, их воздействии на окружающую среду или о том, что с ними делать, но одно мы знаем точно: «Все, что мы производим, выбрасываем в атмосферу или на нашу планету — микропластики и CO2 — будут повсюду. Они никуда не денутся, — сказал Тедеско. — Вы можете прекратить производство пластмасс прямо сейчас и прекратить выбросы CO2 сейчас, но влияние того, что осталось в атмосфере или того, что вокруг, с точки зрения микропластика, все равно будет огромным… И на самом деле нет четкого технологического пути к удалению микропластика в любом масштабе».
Какие решения могут дать результаты?
Сейчас переработка пластика в США работает не очень хорошо. На протяжении десятилетий США отправляли переработанный пластик в Китай, но в 2017 году Китай запретил некоторые виды твердых отходов, в основном пластик. Без рынка переработанного пластика переработка становится экономически невыгодной для многих муниципалитетов. По оценкам Коалиции за загрязнение пластиком, в 2018 году в США было переработано только два процента бытовых пластиковых отходов, а пластика было сожжено в шесть раз больше, чем переработано.
В том же году США отправили 68 000 транспортных контейнеров с переработанным пластиком в такие страны, как Бангладеш, Лаос, Камбоджа, Филиппины, Турция, Эфиопия и Сенегал — страны, которые не в состоянии самостоятельно обрабатывать большую часть своих пластиковых отходов.
Раньше переработанный пластик был дешевле нового пластика, но из-за бума нефтехимического производства в США и из-за спроса на переработанный пластик со стороны устойчивых компаний первичный пластик становится дешевле, чем переработанный.Например, Nestle, которую часто считают одним из крупнейших в мире загрязнителей пластика, собирается платить за переработанный пластик выше рыночных ставок, пытаясь достичь своей цели по сокращению использования первичного пластика на одну треть к 2025 году.
Согласно отчету Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде, по состоянию на 2018 год в 127 странах действовало законодательство, регулирующее пластиковые пакеты. Эти законопроекты могут включать ограничение производства или использования сумок, их налогообложение или регулирование их утилизации. В 27 странах запрещены некоторые пластиковые изделия, такие как упаковка, тарелки, чашки и соломинки. Шестьдесят три страны требуют расширенной ответственности производителей за одноразовые пластмассы, где производители пластмасс несут финансовую или физическую ответственность за их утилизацию.
В США единственным федеральным запретом на пластик является Закон о воде без микрогранул от 2015 года, запрещающий использование микрогранул в косметике. Восемь штатов ввели другие ограничения на пластик, а 24 штата приняли около 330 местных законов о пластиковых пакетах.
Глобальная кампания против одноразового пластика может оказать большее влияние на спрос на нефть, чем электромобили.
Кристоф Рюль, старший научный сотрудник Центра глобальной энергетической политики Колумбийского университета, оптимистично оценивает эффективность этих запретов и утилизации. Он и его коллега исследовали потенциальные последствия небольшого снижения спроса на упаковочный материал и небольшого улучшения в переработке пластика. Они назвали три исхода. «Это переносит пиковый спрос на нефть примерно на пять лет вперед, к середине-концу 2020-х годов», — сказал Рюль. «Во-вторых, это создает безнадежные активы, потому что многие, особенно национальные компании, в настоящее время вкладывают значительные средства в новые нефтехимические предприятия, поскольку они считают, что спрос на пластик будет продолжать расти.И, в-третьих, я нашел это действительно удивительным: влияние успешной глобальной кампании против использования одноразового пластика оказало большее влияние на спрос на нефть, чем вмятина, вызванная электромобилями». Другими словами, эффективные правила в отношении пластика могут снизить спрос на нефть по крайней мере на столько же, сколько внедрение электромобилей через 20 лет.
В отчете CIEL были изучены возможные решения проблемы пластикового загрязнения и определены пять мер, которые максимально сократят выбросы парниковых газов и обеспечат экологические и социальные преимущества:
- Прекращение производства и использования одноразового пластика;
- Прекращение развития новой нефтегазовой и нефтехимической инфраструктуры;
- Продвижение безотходных сообществ;
- Требование расширенной ответственности производителя;
- Принятие и обеспечение выполнения амбициозных целей по сокращению выбросов парниковых газов во всех секторах, включая производство пластика.
Однако важно иметь в виду, что даже если бы удалось добиться этих мер и устранить весь спрос на пластик, «вам придется заменить пластик чем-то другим», — сказал Рюль. «Что-то еще будет использовать энергию и производить выбросы углерода. Например, стекло и бумага очень энергоемки. Так что для того, чтобы получить полную картину, вам пришлось бы изучить эти замены, но этого еще никто не сделал».
