Экологический спектр: столичные ученые разработали доступный способ сортировки различных видов пластика

Проблема утилизации пластикового мусора уже несколько десятилетий держится в повестке экологических проблем всего земного шара. К счастью, разработки ученых помогают снизить шансы надвигающейся экокатастрофы. Ученые из МГУ имени Ломоносова рассказали «Вечерней Москве» о новом методе, который поможет удешевить и упросить способ сортировки различных видов пластика.

На физическом факультете МГУ имени Ломоносова разработали новый метод сортировки пластикового мусора. Он значительно проще, эффективнее и дешевле зарубежных аналогов. О том, что это за метод и как он работает, «Вечерней Москве» рассказал Сергей Манцевич, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой физики колебаний физфака МГУ.

— Сергей Николаевич, как родилась идея разработать такую технологию?

— Довольно долго я сдавал пластик в «Собиратор» (экоцентр по приему вторсырья и вещей. — «ВМ»). Там требуется рассортировать его по типам, и делается это вручную, что иногда бывает непросто, ведь на каждой пластиковой вещи надо либо найти маркировку, либо, при ее отсутствии, определить тип по характерным признакам — например, хрусту или цвету изгиба. Я задавался вопросом: а как происходит сортировка в промышленных масштабах? Оказалось, что по большей части это делается все равно вручную, хотя существуют системы автоматической сортировки для определенных пластиковых изделий. Мне стало интересно, можно ли сделать автоматическую систему или ручной прибор для идентификации, чтобы при этом он был еще и относительно дешевым.

— Как работает ваш метод?

— В начале мы анализируем, как каждый типа пластика отражает свет. Дело в том, что состав и внутренняя структура пластиков различны, поэтому они отражают свет по-разному — на каких-то длинах волн световое излучение поглощается, а на каких — нет. Таким образом формируется своеобразный «паспорт» для каждого вида пластика. Наша задача — сделать наиболее простой и безошибочный метод распознавания данного «паспорта». Мы изначально закладывали идею в нашу разработку, чтобы метод получился дешевым и быстрым.

В дальнейшем это определило диапазон длин волн света, в котором проводятся измерения, и методику распознавания «паспорта» — выбрали ближний инфракрасный (ИК) диапазон светового излучения.

— Почему ваш метод дешевле остальных?

— Тут все просто: для ближнего ИК-диапазона выпускаются более дешевые и эффективные по характеристикам устройства регистрации светового излучения. Также для ближнего ИК-диапазона можно использовать недорогие светофильтры, которые не производятся для других спектральных диапазонов.

Кстати, в процессе исследования выяснилось, что иногда нанесенная маркировка пластика не соответствует его реальному типу. Если же применять наш метод, ошибок в идентификации быть не может.

— Есть ли что-то подобное в России и в мире или это уникальная разработка?

— Безусловно, что в мире существуют системы сортировки пластика, основанные на измерениях коэффициентов отражения, но они работают несколько иным образом. В нашем методе величины коэффициентов отражения (измерены на выбранных в соответствии с «паспортом» длинах волн света) сравниваются между собой, а не с другими видами пластиков. Это позволяет убрать влияние физических характеристик конкретного образца — цвета, толщины, шероховатости, что значительно упрощает и ускоряет процесс определения конкретного вида пластика и его переработки.

— Какие перспективы есть у этого метода сортировки?

— Такое устройство можно использовать не только для сортировки пластиковых отходов, которую оно значительно ускорит, но и для определения типа пластика при ремонте изделий из него, например для подбора соответствующего клея.

— Как будет выглядеть такой прибор, если его запустят в массовое производство?

— Это камера, которая ведет одновременную съемку одной и той же области пространства или объекта на разных длинах волн. Компактная, легкая, доступная для применения в промышленности и в быту. Ее стоимость будет определяться в большей степени стоимостью приемника регистрации светового излучения. Такие в нашей стране делают, но не для сортировки пластика и пока не массово.

— Не возникнет ли неожиданных проблем при реализации вашего метода?

— Как у любого метода, у нашего есть определенные ограничения. Например, им нельзя идентифицировать темные пластики — не из-за цвета, а из-за их низкого коэффициента отражения, хотя часто это одно и то же.

— Эту проблему можно решить?

— Принципиальное решение есть: в рамках разработанного метода надо снимать спектр в более дальнем ИК-диапазоне, но там уже нужны другие, более дорогостоящие приемники излучения, а светофильтры на эти длины волн пока не делают. Но стоит отметить, что темного пластика не так уж и много, не больше 10–15 процентов от общего количества. Их можно отделять на предварительном этапе. Сейчас мы ищем индустриального партнера, который помог бы претворить эти идеи в жизнь.

ДОСЬЕ

Сергей Николаевич Манцевич — доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой физики колебаний физфака МГУ имени Ломоносова. С отличием окончил физический факультет МГУ. По окончании аспирантуры физического факультета МГУ в 2012 году защитил кандидатскую диссертацию по теме «Акустооптическое взаимодействие волновых пучков со сложной амплитудно-фазовой структурой».

В ТЕМУ

Каждую минуту в мире используется около миллиона пластиковых пакетов. В среднем время пользования — около 12 минут (столько мы несем домой купленное из магазина), период разложения — 400 лет. Учитывая то, что пакеты производят с 50-х годов 20 века, пока что ни один пакет на планете не разложился.