Ученые: вот как использовать меньше пластика и решить экологическую проблему

Познакомьтесь с исследователями, которые делают науку более экологичной.

В Бристольском университете технические специалисты Джорджина Мортимер и Саранна Чиппер-Китинг также разработали схемы сортировки и переработки лабораторных отходов. "Людям было очень легко увидеть отходы в лаборатории. Они говорили: "Я делаю это дома", - говорит Мортимер.

Они опробовали переработку перчаток и пакетов для льда через компанию, которая специализируется на трудноперерабатываемых отходах, включая контактные линзы, пачки сухариков и окурки, а также виды пластика, которые поступают из лабораторий. Они также стремятся больше думать о повторном использовании и сокращении, понимая, что переработка может помочь им только в этом. Они продумали, как по возможности делать оптовые закупки, чтобы, например, сократить количество упаковочных отходов.

Пластмасса для них - лишь часть головоломки экологичной лаборатории. "У нас много морозильных камер ULT, морозильных камер с ультранизкой температурой", - говорит Мортимер. В этих морозильниках "хранятся тысячи, тысячи образцов более чем 20-летней давности". И все они хранятся при температуре минус 80ºC. По крайней мере, так было раньше. Анна Льюис, менеджер по устойчивому развитию науки в Бристоле, показала им результаты исследования, проведенного в Университете Колорадо в Боулдере, где было продемонстрировано, что большинство образцов можно безопасно хранить при температуре минус 70, экономя при этом до трети энергии. Теперь они повысили температуру в своих морозильных камерах ULT.

Бристольские техники также думают о том, что они хранят в этих морозильных камерах, как и нужно ли это. "Есть образцы, которые просто лежали там годами, - говорит Мортимер. Мы выясняем, что это на самом деле, можно ли их еще использовать, консолидируем пространство". Это не только сэкономило энергию и деньги, но и сделало работу с морозильными камерами более удобной. Просто стало легче находить вещи".

Мартин Фарли занял первую в Великобритании должность специалиста по устойчивому развитию лаборатории в Эдинбургском университете в 2013 году. Сейчас он специализируется на том, как исследовательские лаборатории могут стать более устойчивыми, работая в аналогичной с Льюисом роли в нескольких лондонских университетах. Сначала он занялся этим вопросом из-за пластика, но быстро нашел целый ряд проблем, над которыми ему предстоит работать.

Фарли отмечает, что эти морозильные камеры ULT могут потреблять столько же энергии, сколько дом. Так что если вы беспокоитесь об энергопотреблении в домах на вашей улице, то должны беспокоиться и о холодильниках в вашем университете. Фарли утверждает, что в конечном итоге, по мере усиления чрезвычайной ситуации, связанной с климатом, "каждая грань общества должна измениться".

Лаборатории, возможно, не являются "гигантскими", как нефтегазовая промышленность, говорит он, но они оказывают значительное и часто игнорируемое воздействие на окружающую среду. Фарли считает, что в университетах с интенсивными исследованиями на лаборатории приходится около двух третей расходов на электроэнергию. Если университет стремится сократить потребление энергии, научные лаборатории - хорошее место для начала.

"У нас есть люди, которые перерабатывают дома, но ничего не делают в своих лабораториях. Я сделал приблизительный расчет", - говорит он мне, и в зависимости от области исследований "ваше воздействие на окружающую среду в 100-125 раз больше, чем дома".

Прослеживая историю науки, трудно сказать, когда именно одноразовые пластики появились в лабораториях. "Это еще предстоит сделать, чтобы выяснить, когда пластик начал использоваться в научных приборах, научной материальной культуре, и как, и как он меняется", - говорит Саймон Верретт, историк из Калифорнийского университета, специализирующийся на материалах науки. Он говорит, что пластик присутствует во многих исторических научных предметах, но поскольку музеи не каталогизируют предметы в таких терминах, трудно точно их датировать. Тем не менее, он подозревает, что проблема пластика в науке последовала за всеми остальными.

В чем причина появления одноразового пластика?

Производство того, что мы называем пластиком, началось в конце 19 века. Сегодня мы все чаще привыкли видеть в пластике угрозу для дикой природы, но в те времена синтетические продукты спасали природу от пережевывания человеком. Когда игра в бильярд стала популярной, производители искали способ производить шары из чего-то более надежного, чем торговля слоновой костью. Одна фирма объявила конкурс на 10 000 долларов на поиск альтернативного материала, в результате которого американский изобретатель Джон Уэсли Хайатт в 1870 году запатентовал целлулоид (смесь камфары и хлопка).

Хайатт вместе со своим братом Исайей основал компанию Celluloid Manufacturing Company и разработал процесс "выдувного формования", который позволил им производить полые трубки из целлулоида, проложив путь к массовому производству дешевых игрушек и украшений. Одним из преимуществ целлулоида было то, что его можно было смешивать с красителями, в том числе пестрых оттенков, что позволило Хайяттам производить не только искусственную слоновую кость, но и кораллы и черепаховый панцирь.

На рубеже веков постоянно развивающаяся электротехническая промышленность испытывала нехватку шеллака - смолы, выделяемой самкой жука-щелкуна, которую можно было использовать в качестве изоляционного материала. Заметив рынок, Лео Бэкеланд в 1909 году запатентовал искусственную альтернативу, которую назвал бакелитом. В 1920-х годах его стали рекламировать как "материал с тысячей применений", а в 1930-х и 1940-х годах к нему присоединилось множество новых пластмасс. Нейлон, изобретенный в 1935 году, представлял собой своего рода синтетический шелк, полезный для парашютов, а также чулок. Плексиглас был полезен в развивающейся авиационной промышленности. Научно-исследовательские работы военного времени придали ракетный импульс инновациям в области пластмасс, и так же, как пластмассовые изделия начали быстро заполнять послевоенные дома, множество пластмассовых товаров появилось и в послевоенных лабораториях.

Верретт подчеркивает, что сегодняшние проблемы - это продукт не только пластика, но и возникновения культуры одноразовости. Раньше мы не выбрасывали вещи. Одноразовость появилась несколько раньше пластика. Машины конца промышленной революции, примерно в середине 19 века, значительно упростили производство ткани и бумаги. В то же время люди все больше узнавали и беспокоились о существовании микробов - например, после того, как Джон Сноу определил, что источником вспышки холеры в лондонском Сохо в 1854 году был водокачка на Брод-стрит. Так же, как Джозеф Листер стал пионером в использовании антисептиков в медицине, начиная с 1860-х годов, одноразовые перевязочные средства постепенно стали нормой. "Так появились такие вещи, как ватные палочки, презервативы и тампоны, лейкопластыри, - объясняет Верретт, - а также бумажные салфетки и бумажные стаканчики". По мере развития массового производства вскоре стало дешевле и проще выбрасывать вещи, чем чистить и повторно использовать их - или платить за это кому-то другому.

Одноразовые изделия из ткани и бумаги появились в течение относительно короткого периода времени, но новая культура выбрасывания, которую они породили, заложила основу для возникновения проблемы пластика, которую мы имеем сегодня. Бумажные стаканчики и соломинки вскоре превратились в пластиковые, а идея "произвести, использовать, выбросить" стала нормой.

Тем не менее, внедрение одноразового пластика в послевоенную науку и медицину не всегда было простым. Изучая медицинские журналы 1950-х и 1960-х годов, Верретт обнаружил несколько жалоб.

"Существует традиция, что у хирургов есть пара перчаток, и они пользуются ими всю свою карьеру, - объясняет он. Эти перчатки должны были быть резиновыми - их впервые ввел Уильям Стюарт Холстед в больнице Джона Хопкинса в Мэриленде в 1890-х годах, - но они были рассчитаны на длительный срок службы, их кипятили для стерилизации и ремонтировали, а не выбрасывали в пользу новой пары. "К концу своей карьеры они имеют ремонт и пятна, - говорит Верретт, - и это знак или отметка вашего опыта как хирурга". Затем появились одноразовые перчатки, и не все были рады оставить после себя эти следы опыта.

Медсестер пришлось учить выбрасывать вещи, а не хранить их, отмечает он. "Не было самоочевидно, что одноразовость - это ценная вещь. Если уж на то пошло, по умолчанию принято использовать вещи повторно. Вы должны научить людей воспринимать одноразовость как ценную практику".

Для тех, кто ищет будущее науки без пластика, технологическое решение вполне может быть найдено в истории. Вернувшись в Бристоль, Джорджина Мортимер присматривается к старым стеклянным шкафам. "Мы пытаемся вернуться к стеклянной посуде, пытаясь сделать ее снова крутой в нашем отделе", - говорит она, улыбаясь.

В Брюсселе Люси Гиллиам рассказывает мне о своей бабушке, которая работала в больничной лаборатории, и о том, как ей приходилось мыть посуду, чтобы поддержать использование стеклянной посуды. "А теперь мы все делаем сами. Мы как маленькие исследовательские острова. И вы знаете, пластик - и одноразовые вещи - заполняют пробел людей".

"Было время, когда мы занимались действительно передовой наукой без использования пластика. И это не значит, что вся наука, которой мы занимаемся сейчас, может быть сделана без пластика. Но есть наука, которой мы занимались тогда, и которой мы занимаемся сейчас, которая может быть сделана без пластика".

Пластик стал, по-видимому, незаменим для современной науки. Он может сохранять материалы в защищенном состоянии, даже когда мы их транспортируем. Он защищает нас от них (для материалов, которые мы не хотим загрязнять) и их от нас (для опасных материалов, которые могут причинить нам вред). Он может быть сформован в различные формы. Некоторые области науки - не в последнюю очередь исследования ДНК - выросли в эпоху одноразовых пластиков.

Однако в некоторых случаях возврат к стеклу может стать решением экологических проблем

"Используйте стеклянную посуду - она есть, она доступна, она стерилизуется", - воодушевляет Мортимер. "Во всех университетах есть стеклянные комнаты, заполненные до потолка вещами, которые мы можем использовать вместо пластика". Вместе с Саранной Чиппер-Китинг ей было поручено подготовить расчет стоимости всего срока службы стекла в сравнении с пластиком. Теоретически, повторное использование стекла должно быть дешевле, чем покупка пластика снова и снова, тем более что часто возникают расходы, связанные с захоронением этих пластиков.

Но повторное использование стекла означает, что его нужно мыть и стерилизовать, а это тоже требует ресурсов. Это беспокоит Люси Стюарт из Лидса; они не хотят, чтобы их обещание не использовать пластик просто заменило одну экологическую проблему другой.

В Йорке Дэвид Кунтин также обеспокоен последствиями перехода на стекло.

"Каждый день мы используем такие реагенты, как среда для клеточных культур - питательный бульон, в котором клетки процветают, - говорит он мне. Эти бульоны разрабатывались десятилетиями, и поскольку большинство клеток выращивается на пластике, именно для этого и были оптимизированы реагенты".

Кроме того, исследователей, таких как Кунтин, интересуют мельчайшие детали поведения клеток, и то, на чем они выращиваются, может оказывать на них влияние. "Мы знаем, что клетки очень чутко реагируют на окружающую среду, и они могут чувствовать такие вещи, как шероховатость или жесткость поверхности, на которой они растут, - объясняет он. Неожиданные изменения в поведении могут быть неправильно истолкованы как следствие эксперимента, в то время как на самом деле клетки просто ведут себя по-другому на стекле".

Другая проблема - сколько времени может занять повторное использование стекла. Одноразовые наконечники для пипеток просто быстрее. А время, наряду с водой и теплом, может стоить лаборатории денег. В конечном счете, они не знают, пока не проведут полный анализ. "Мы можем провести расчет стоимости всего срока службы, и вполне может оказаться, что пластик намного дешевле", - говорит Анна Льюис. "В таком случае нам потребуются субсидии".

Льюис утверждает, что любые реальные изменения потребуют изменений в финансировании науки: в идеале университеты должны будут демонстрировать определенный уровень устойчивости, прежде чем подавать заявки на определенные схемы грантов. Они могут далеко зайти, работая только на доброй воле и интересе нескольких энтузиастов. Она видит возможности для решения этой проблемы, если не в следующей программе Research Excellence Framework (для оценки качества исследований в Великобритании) в 2021 году, то в последующих. Может ли экологический кризис подождать, пока мы будем медленно договариваться о еще одном десятилетии научной политики - это другой вопрос.

Мартин Фарли, безусловно, видит более сильный аппетит к переменам со стороны научного сообщества, чем в 2013 году, когда он только начинал заниматься экологизацией лабораторий.

"Пять или шесть лет назад, когда я говорил своим коллегам по лаборатории, что я этим занимаюсь, люди смеялись. Было немного интереса, типа "Конечно, я буду перерабатывать больше", и немного шуток. Теперь я получаю электронные письма почти еженедельно. Люди ни с того ни с сего спрашивают: "Как я могу что-то сделать? Я хочу делать больше"".

Университет Лидса стремится наладить связи и с другими организациями. Они создали сеть вокруг Лидса, включающую другие университеты, Йоркширскую службу скорой помощи, городской совет и Yorkshire Water. Они также ведут переговоры с одним из национальных исследовательских советов. Стюарт говорит, что такого рода сотрудничество необходимо, если они хотят решить проблему одноразового пластика в университетском городке, потому что все, что поступает в университет, является частью более широкой местной экономики. Но это также является частью всей сути проекта, рассматривая себя как "гражданский университет", гарантирующий, что их исследования и инновации используются с пользой для местного региона.

Для исследователей, желающих самостоятельно погрузиться в проблему пластиковых отходов, у Гиллиама есть несколько простых советов: "Прежде всего, попробуйте найти приятелей. Разошлите записку и соберите небольшую встречу. Скажите: "Я видел эти вещи, меня это беспокоит, есть ли у кого-нибудь идеи?"". Если никто не захочет с вами общаться, она советует просто начать сортировать пластик, складывать его в коробку и отправлять обратно, попутно выкладывая фото в социальных сетях. Вы вполне можете найти товарищей в других лабораториях, если не в своей собственной.

"Начните с того, что сделайте что-то другое, даже если кажется, что это очень мало и бессмысленно. Даже такие маленькие действия могут иметь эффект пульсации".

/по материалам https://mosaicscience.com/