Чем отсвечивает мусор

Обычно люди в лучшем случае разделяют мусор на два-три вида. Пока он доедет до конвейера, он прессуется, перемешивается, становится грязным, непрозрачным для анализа и, по сути, неразделимым. И вывозящей компании проще его сжечь или закопать на полигоне. До переработки доезжают только отдельные канистры, бутылки, узнаваемые предметы, которые работник сортировки выдергивает из общей массы, и их анализировать не нужно.

Решением мусорной проблемы по всей стране занимается множество организаций самого разного профиля. Приведем лишь несколько примеров. Так, группа компаний EcoPartners с собственными перерабатывающими мощностями развивает одну из самых крупных в стране сетей фандоматов, эти автоматы для сбора бутылок и банок представлены в 18 регионах. Кроме того, EcoPartners разрабатывает и производит оборудование для сортировки отходов и контейнеры для раздельного сбора.

В Москве действует многофункциональное общественное пространство «Экоцентр “Сборка”». Эта организация объединяет пункт приема вторсырья, музей переработки, лекторий и другие активности, направленные на популяризацию раздельного сбора отходов и экологичного образа жизни.

У экологического движения «РазДельный Сбор» есть отделения более чем в 20 городах (Москва, Санкт-Петербург, Владивосток, Хабаровск и др.). Активисты организации помимо сбора вторсырья ведут просветительскую работу, организуют акции, помогают открывать пункты приема.

На базе московского отделения этого волонтерского движения в 2018 году был организован экопроект «Собиратор». Его участники не только занимаются сбором мусора, но и помогают бизнесу внедрять экологичные практики, развивают сеть экоцентров, где люди могут сдать вторсырье и получить консультацию.

Мы побеседовали с основателем «Собиратора» Леонидом Синицыным. Прежде всего, говорит он, пластик не надо демонизировать. Это полезный, нужный человечеству материал. «Для пищевых продуктов он подходит больше, чем все остальные. Пищевая упаковка сберегает миллионы тонн еды на планете, благодаря ей не тратятся ресурсы на производство новых продуктов. А предотвратить превращение пластика в мусор — это не только экономическая, но и общественная, культурологическая задача. Круговорот любого материала — пластика или другого, — в котором человек участвует своим небольшим усилием, порождает культуру обращения с материалами. Люди начинают заботиться о чистоте окружающей среды, и им уже не хочется ни мусорить, ни выбрасывать то, что можно еще раз применить. Это развивает бережное отношение ко всему, улучшает человека, становится частью его культуры. Так что надэкономические факторы очень важны», — подчеркивает Леонид Синицын.

Основатель экопроекта «Собиратор» Леонид Синицын

Леонид Синицын

Самым эффективным считается разделение мусора у источника образования, то есть в квартире или офисе, в общепите — везде, где деятельность человека сопровождается образованием отходов.

«Но пластиков в быту настолько много видов, что для переработки их нужно было бы сепарировать на 20—30 баков, как сделано у нас в экоцентре, — рассказала в беседе со “Стимулом” сооснователь Экоцентра “Сборка” Анна Нафиева. — Мы работаем напрямую с переработчиками, им требуются чистые однородные партии вторсырья. Конечно, два-три десятка баков — это 99-й уровень сложности сортировки и не очень подходит для массового пользователя. Собственно говоря, и у нас нередки ошибки у тех, кто сдает пластиковые отходы, даже у опытных. В такой ситуации, когда есть сомнения в виде пластика, очень полезен прибор для облегчения сортировки».

Но на данный момент это дорогое удовольствие, и, к примеру, «Сборка», как некоммерческий самостоятельный экоцентр, позволить себе подобный прибор не может. Организация копит средства на самый бюджетный и простой анализатор.

Сооснователь Экоцентра «Сборка» Анна Нафиева

Экоцентр «Сборка»

Оптимальное решение

Над созданием именно такого устройства сейчас работают ученые МГУ им. М. В. Ломоносова. Как утверждают исследователи, на основе разработанного ими метода можно создать систему идентификации, которая будет значительно дешевле, проще и быстрее существующих аналогов.

В основе предложенного решения — анализ спектров отражения различных видов пластика, измеренных в ближнем инфракрасном диапазоне оптического излучения. Авторы исследования определили минимально необходимый набор спектральных характеристик, позволяющих безошибочно различать типы пластика.

В ходе исследований ученые проанализировали спектры 12 наиболее часто используемых видов пластика, в том числе применяемых для 3D-печати. И на основе этого анализа выработали алгоритм определения типов материала, основанный на характерных особенностях каждого спектра в диапазоне длин волн от 1,2 до 1,7 микрометра. Этот диапазон был выбран специально, поскольку для него производится множество точечных или матричных фотодетекторов, которые стоят недорого и при этом имеют высокую обнаружительную способность. В результате можно создать систему на основе самых распространенных оптических интерференционных светофильтров InGaAs (арсенид галлия-индия) или германиевых фотодетекторов.

Профессор кафедры физики колебаний физического факультета МГУ

Сергей Манцевич

Принцип следующий. Образец облучают белым светом и измеряют значения коэффициента отражения на заранее определенных длинах световых волн — всего их 11. Коэффициент отражения показывает, какая часть падающего на поверхность излучения отражается обратно, не поглощаясь и не проходя сквозь материал. Длины волн выбраны таким образом, что появляется возможность установить наличие уникальной для каждого типа пластика комбинации полос поглощения (областей спектра, где поглощение излучения веществом максимально). Причем определяется именно наличие полосы поглощения, а не ее глубина, что значительно проще.

«Представим, что с помощью системы мы хотим определить тип пластика бутылки, которая у нас в руках. Проводим эти 11 измерений, можно последовательно, можно параллельно. Получаем 11 значений сигнала фотоприемника, сравниваем их между собой по созданному нами алгоритму. И на выходе получаем тот тип пластика, из которого сделана бутылка. То есть для применения нашего метода не нужен никакой эталон или другой образец. Это и есть основная мысль», — пояснил «Стимулу» автор метода, профессор кафедры физики колебаний физического факультета МГУ Сергей Манцевич.

Он рассказал также, почему его заинтересовала эта тема. Долгое время Сергей сдавал пластик в пункты для сбора вторсырья проектов «Собиратор» и «Сборка».

«Там требуется рассортировать мусор по типам, и делается это вручную, что довольно муторно, так как на каждом куске пластика надо либо найти маркировку, либо, при ее отсутствии, определить тип по характерным признакам, как-то хруст или цвет изгиба. Поинтересовавшись вопросом, как происходит сортировка в промышленных масштабах, я выяснил, что по большей части это делается все равно руками. Хотя есть системы автоматической сортировки для определенных пластиковых изделий. Поэтому мне стало интересно, можно ли сделать какую-то более или менее автоматическую систему или ручной прибор так, чтобы он был еще и относительно дешевым», — рассказывает Сергей Манцевич.

И в «Собираторе», и в «Сборке» считают, что прибор, который разрабатывают ученые МГУ, очень пригодился бы для ручной сортировки в пунктах подобных экоцентров.

«Важно понимать, — отмечает основатель "Собиратора", — что разработчик основывает свою систему на определении шести основных видов пластика. Действительно, есть маркировка на шесть видов, но по этой маркировке пластик не перерабатывается. Каждый вид нужно разделить еще на 5-20 подвидов. К примеру, по цвету, текучести, толщине, и каждый из этих подвидов перерабатывается отдельно. То есть спектр у них будет одинаковый, но технологии переработки абсолютно разные, даже разные перерабатывающие заводы. Причем пластик еще должен поступать в специально подготовленном виде, не содержащий этикеток, клея, каких-то включений и так далее. Поэтому таким прибором можно было бы определить вид пластика, а дальнейшую сортировку по подвидам уже делать на глаз — по внешним признакам».

Леонид Синицын приводит другой яркий пример. В «Собираторе» однажды был организован проект по сбору одноразовых бритвенных станков. Оказалось, что они могут быть одного производителя, одинакового цвета, быть совершенно неотличимы на глаз друг от друга, но при этом делаться на разных заводах из разных видов пластика. И сортировке бритв разработка ученых из МГУ очень бы помогла.

Важно отметить, что большинство людей если и практикуют раздельный сбор мусора, то все же сдают свои отходы не в экоцентры, а в городскую систему — в Москве это синие контейнеры для вторсырья во дворах. Пользуются популярностью желтые и зеленые «колокольчики», для пластика и стекла соответственно, стоящие в парках и у метро. В обоих случаях все виды пластика предлагается собирать вместе для последующей досортировки — ручной и автоматизированной.

«Надеюсь, что исследования в данной сфере будут делать технологии более точными в работе и применимыми в реальной жизни с реальными пластиковыми упаковками и предметами. Сейчас на сортировочных комплексах возникает немало проблем со сложными настройками автоматизированных сортировочных линий под существующий поток отходов — упаковки часто имеют несколько компонентов, например бутылка ПЭТ с термоусадочной этикеткой из ПВХ, полипропиленовый контейнер от еды с бумажной этикеткой и, конечно же, многослойные дойпаки и паучи — это только три самых понятных примера. Часто определяется только внешний слой или материал в месте попадания луча. Затрудняет ситуацию и пищевое загрязнение упаковки», — отмечает Анна Нафиева.

А на глаз, по ее словам, различить виды пластика очень трудно, многие сильно похожи, а маркировка (цифра в треугольнике) есть не всегда или не всегда точна, да и в большом потоке вторсырья сверять маркировку невозможно.

Раздельный сбор мусора в Экоцентре «Сборка»

Экоцентр «Сборка»

Нужна помощь государства

Но главная проблема, как считает Леонид Синицын, даже не в методах сортировки. Дело в том, что вторичный пластик — чрезвычайно дешевый материал. Его крайне сложно переработать в такой же пластик, каким он был до переработки. Обычно он загрязнен чем-то и становится материалом для менее технологичных изделий. То есть круговорот его ограничен или требует постоянных затрат.

Причем даже если сам производитель заинтересован во вторичной переработке собственных изделий, это далеко не всегда получается организовать. Вот пример такой ситуации. Производители упаковки из листового PET (не бутылки, а контейнеры, коробочки, стаканчики) хотели сами заняться ее сбором и переработкой.

«Но чтобы запустить линию переработки, — рассказывает Леонид Синицын, — требуется минимум 50 тонн в месяц, или 500 тонн в год. Невозможно себе представить, каким образом можно собрать такое количество чистого пластика такого вида в одной точке. Даже все экопроекты вместе могут накопить в Московском регионе только 10 тонн в год, то есть в 50 раз меньше, чем нужно».

Поскольку переработка пластика стоит гораздо дороже, чем он сам, и предприятиям проще купить новый материал, чем извлечь ресурсы из старого, то вторичное использование множества видов пластика, кроме нескольких типичных, требует государственного финансирования. В мире такая практика существует только в самых богатых западных странах.

По мнению Леонида Синицына, в нашей стране массовый раздельный сбор мусора получится развивать, если государство будет выделять на это деньги. Он отмечает, что сейчас многие мусоровывозящие компании, у которых в каком-то виде еще осталась сортировка и которые применяют для этого определенные технологии, уже не могут финансировать такие направления и снова отправляют мусор общей кучей.

Возврат пластиков в оборот можно осуществить, если организовать программы массового образования в этой сфере, а также дотирование каждого этапа. Такая практика не только уменьшает количество мусора, но и повышает общий уровень культуры людей.

«Финансирование можно было бы направлять организациям вроде нашей, где мы учим людей сдавать уже по 50‒100 видов, то есть самим готовить вторсырье. И в рамках подобных программ, которые пока не могут быть массовыми, очень бы пригодился недорогой анализатор. Когда люди сами заинтересованы подойти и с помощью специального устройства более правильно определить какой-то пластиковый предмет. Я видел такой прибор в виде некоего, условно, светового пистолета, который использовался у переработчиков техники. К ним поступают сложные, корпусные пластики; они все разные, их нужно анализировать. На них нет маркировки, и вот там это использовалось. Но устройство стоило очень дорого, несколько миллионов», — отмечает Леонид Синицын.