На Гавайях, где проблема накопления пластиковых отходов приобретает всё более острые очертания, ученые обратили внимание на нестандартный способ утилизации морского мусора. Утилизация отходов на островах сопряжена с высокими затратами и технологическими трудностями; значительные объёмы пластика продолжают оседать на побережье или дрейфовать в прибрежных водах. В ответ на это исследователи приступили к изучению возможности использования выброшенных рыболовных сетей и бытовых пластиковых изделий в качестве компонента дорожного асфальта. Предварительные данные свидетельствуют о том, что такой подход может стать практичным решением для пластика, которому иначе грозило бы попадание на свалки или в океан.
Джереми Эксуорси, представляющий Центр исследования морского мусора (CMDR) Гавайского Тихоокеанского университета, обнародовал полученные результаты на весеннем собрании Американского химического общества (ACS). «Мы пытаемся выяснить, возможно ли применение переработанного пластика на дорогах Гавайев, — пояснил Эксуорси. — Используя пластиковые отходы, уже находящиеся на островах, мы способны снизить экологическую нагрузку и избежать затрат, связанных с вывозом мусора за пределы архипелага, его сжиганием или захоронением на местных полигонах».
Почему Гавайи тестируют дороги из переработанного пластика
Начиная с 2020 года, значительная часть дорожного покрытия на Гавайях создаётся с применением полимерно-модифицированного асфальта (ПМА), который призван улучшить прочностные характеристики и долговечность трасс. В сравнении с традиционным асфальтом, ПМА отличается большей гибкостью и устойчивостью к образованию трещин, колейности и разрушению под воздействием влаги — свойства, особенно ценные в условиях тропического климата Гавайев.
Технология производства ПМА предполагает расплавление гранул стирол-бутадиен-стирола (SBS), относящегося к классу сополимеров, в вязком асфальтовом связующем на нефтяной основе. Полученная смесь затем соединяется с нагретыми заполнителями — камнями и песком, покрывая материал перед его укладкой на дорожное полотно. Перед учёными встал вопрос: можно ли частично заместить первичный полимер выброшенным пластиком? Их также интересовало, насколько эффективно будут служить дороги из переработанного пластика и не приведёт ли их использование к выделению микропластика или иных химических соединений в окружающую среду. Этими вопросами занялся Департамент транспорта Гавайев (HDOT) в сотрудничестве с химиком-экологом Дженнифер Линч, директором CMDR и руководителем исследовательской группы.
Переработка рыболовных сетей в асфальте
Перед командой Линч, по запросу HDOT, были поставлены две ключевые задачи. Первая из них касалась оценки возможности интеграции переработанных пластиковых отходов в дорожное покрытие, вторая — анализа потенциального воздействия таких дорог на экологию. Исследователи уже приступили к сбору образцов дорожной пыли на участках, где был уложен переработанный асфальт, армированный пластиком, чтобы оценить его безопасность и долговечность.
чалось в выводе брошенных рыболовных сетей, собранных в водах Гавайских островов, для использования в экспериментальном переработанном пластиковом асфальте.
«Иностранные пластиковые рыболовные снасти являются крупнейшими производителями проблем морского мусора на Гавайях»; – рассуждает Линч. «На сегодняшний день в рамках проекта Bounty CMDR, который дает финансовое вознаграждение континентальным коммерческим рыболовам за удаление морского мусора, вывезено 84 тонны крупных заброшенных рыболовных снастей из Тихого океана».
Вторая цель заключалась в том, чтобы определить, что альтернативное дорожное покрытие из переработанного пластика больше микропластика, чем стандартный асфальт, модифицированный SBS.
«Лаборатория CMDR оснащена новейшим химическим оборудованием для количественного определения и определения характеристик микропластика в пробах окружающей среды», — сказал он. спасибо Линч. «Эта невероятная возможность уникальна и эффективна, особенно в рамках нашего проекта по удалению морского мусора и нашей миссии по переработке мусора в долгосрочные, обеспечиваемые на локальном уровне инфраструктурные продукты».
После того, как американская компания переработала восстановленный пластик в материалы, пригодные для производства асфальта, HDOT реализовала проект в первый раз в мире. Местная компания по дорожному покрытию генератора установила участок жилой улицы на острове Оаху, используя три различных асфальтовых смеси: одну со стандартным SBS, другую, содержащую переработанный полиэтилен из программы утилизации жилых домов Гонолулу, и одну, изготовленную из полиэтилена, полученного из выброшенных рыболовных сетей.
Примерно через 11 месяцев команда Линча вернулась, чтобы собрать дорожную пыль из каждой секции, чтобы измерить количество микропластика, выброшенного в окружающую среду.
Измерение выделения микропластика
Ученые выделили из дорожной пыли различные виды полимеров, в том числе микропластик, более крупные фрагменты пластика и резину. Затем они использовали пиролизную газовую хроматографию-масс-спектрометрию (Py-GC-MS), чтобы определить контрольные материалы. В ходе анализа были обнаружены стирол и бутадиен в стандартном ПМА, полиэтилен в переработанном пластике и покрытиях рыболовных сетей, а также изопреновый и бутадиеновый каучук в автомобильных шинах.
Первые результаты показали, что дорожное покрытие, содержащее переработанный полиэтилен, не пользуется популярностью, чем обычное дорожное покрытие из СБС. Та же картина наблюдалась при лабораторных испытаниях производительности и при моделировании ливневых вод, собранных на экспериментальных участках дорог.
Хотя исследователи обнаружили частицы размером с микропластик, лишь очень небольшое их количество было идентифицировано как полиэтилен, независимо от типа дорожного покрытия, из которого они образовались. Исследователи предполагают, что это происходит потому, что пластик перемещается с асфальтовым связующим. По мере того как дорога со временем изнашивается, откалываются меньшие частицы из камня, связующего и полимерного асфальта вместе, а не из пластика, как такого.
Команда также проводит отбор полимера с дорожных покрытий с содержанием блесток материала, обнаруженных в дорожной пыли.
«В наших первоначальных данных Py-GC-MS» — продолжает Линч, — «мы видели, как износ шин подавляет сигнал полиэтилена на порядки, как будто гигантские пики!» Нам пришлось искать хроматограмму, чтобы найти следы полиэтилена».
Возможно, есть новое будущее пластиковых отходов
Все еще необходимы дополнительные испытания, чтобы оценить, насколько хорошо эти дороги из переработанного пластика сохраняют свой потенциал в большей перспективе. Несмотря на это, исследователи полагают, что этот подход может в конечном итоге сократить количество отходов на свалках и морском мусоре на Гавайях.
"Некоторые люди думают, что переработка пластика – это обман, что это не работает; это слишком сложно», – заявил Линч. «Но эта работа показывает, что переработка отходов может работать, когда общество уделяет приоритетное внимание устойчивому развитию».
Исследование финансирования Министерства транспорта Гавайев.
Встреча
САУ, весна 2026 г.
Название
Сбор океанского пластика для покрытий гавайских дорог: оценка мирового микропластика и пластиковых элементов из асфальта с использованием переработанного пластика из различных потоков отходов
Аннотация
Полимерно-модифицированный асфальт (ПМА) используется для повышения прочности и устойчивости дорог. В Гавайях ПМА обычно производят с использованием первичного сополимера стирола, бутадиена и стирола (SBS). Переработанные пластмассы, такие как полиэтилен высокой плотности (HDPE), также могут быть добавлены в асфальт для улавливания пластиковых отходов. В штате Гавайи заброшенные рыболовные снасти (DFG) представляют собой серьезную проблему, но они также представляют собой полиэтилен высокой плотности, который можно использовать при переработке. Однако характеристики асфальта и последствия добавления в асфальт переработанных полимеров изучены недостаточно. Центр исследования морского мусора (CMDR) в правительстве Министерства транспорта Гавайева (HDOT) и Гавайского университета (UH) тестирует возможность использования переработанного HDPE в асфальте путем количественного преобразования чистого микропластика и пластиковых материалов с дорогими, покрытыми асфальтом, изготовленными из различных комбинаций первичных и переработанных полимеров. Тестируются следующие ключевые моменты: SBS (Контроль-PMA), DFG с SBS и без него (DFG-PMA и DFG-neat), HDPE, переработанные характеристики отходами, с SBS и без него (LW-PMA и LW-neat) и коммерчески доступный промышленный переработанный HDPE с SBS и без него (CA-PMA и CA-neat). Выделение микропластика и пластиковых частиц в лабораторных условиях проводилось с использованием теста Hamburg Wheel Tracker Test (HWTT) с анализом пробной воды. Полевые испытания проходят на жилой дороге на острове Оаху, Гавайи. Дорожную пыль собирали и анализировали на микропластике путем прямого анализа и экстракции растворителем для отделения связанного пластика от асфальта и пластиковых методов путем водной экстракции. Для анализа образцов микропластика использовали пиролизную газовую хроматографию и масс-спектрометрию. Пластические добавки осуществляют твердофазную экстракцию с анализом методом газовой хроматографии и масс-спектрометрии. Результаты, полученные с помощью этих новых аналитических методов, дают рекомендации по использованию переработанного пластика вместо первичного пластика на дорогах. Более того, результаты этого исследования могут обеспечить герметичность пластикового оконного морского мусора, что делает его более чистым и безопасным для окружающей среды.