Удивительная история про мусор в океане и как его придумали вылавливать

Спасти океан
Наука и технологии
ЭКОЛОГИЯ
Заур Мамедьяров
«Эксперт» №38 (1089) 17 сентября 2018

После многих лет подготовки и неудачных испытаний голландский стартап The Ocean Cleanup запустил систему сбора пластиковых отходов в океане

Проект 24-летнего инноватора из Голландии Бояна Слата по сбору мусора в океане прошел путь от мечты подростка до компании The Ocean Cleanup, которая смогла привлечь более 30 млн долларов инвестиций. Боян создал полноценное исследовательское подразделение, которое три года занималось изучением жизненного цикла различных видов пластика в океане. Команде инженеров проекта пришлось решить множество проблем, и последняя модификация системы действительно близка к успеху. Система Слата представляет собой огромный невод — плавающую в форме буквы U трубу, которая движется под воздействием волн и ветра, собирая с поверхности воды мусор.

Судно The Ocean Cleanup отчалило из залива Сан-Франциско 8 сентября. На борту — System 001 для сбора мусора. Первые две недели система будет работать в тестовом режиме в 250 морских милях от берега. После завершения тестовых испытаний, во время которых состояние и эффективность системы будут отслеживать специалисты компании, систему перевезут к Большому тихоокеанскому мусорному пятну — гигантскому скоплению мусора в северной части Тихого океана, простирающемуся от Гавайев до Японии. Площадь пятна превышает 700 тыс. квадратных метров (это больше, чем вся территория Франции) — по оценкам исследователей, в зоне пятна находится более 87 тыс. тонн мусора (или 1,8 трлн единиц пластиковых отходов). В эту зону антропогенный мусор приносят воды Тихоокеанской системы течений. Удаление Большого тихоокеанского мусорного пятна — это первоочередная цель проекта The Ocean Cleanup: в компании утверждают, что смогут уменьшить его вдвое всего за пять лет, а к 2040 году и вовсе избавиться от 90% пластика в океане.

Как это работает

Разработанная Бояном Слатом система кажется незамысловатой. Это плавающая труба длиной 600 метров, собранная из соединенных между собой легких пластиковых труб, произведенных австрийской компанией AGRU по специальному заказу. Труба выполнена из материалов, устойчивых к воздействию гигантского давления, ультрафиолета и соленой воды. По заявлениям производителя, она способна выдерживать штормы практически любой силы. Внутри труба полая, и в ней расположены специальные перегородки, обеспечивающие максимальную устойчивость и плавучесть.

Изначально инженеры The Ocean Cleanup пытались сделать систему в виде стационарной U-образной трубы, закрепив ее в одной точке океана, но быстро пришли к выводу о низкой эффективности такого проекта. Затем в компании попытались использовать плавучий якорь, который должен был «тормозить» U-трубу относительно движения пластика на поверхности, заставляя мусор заплывать внутрь. Но идея провалилась. В компании не учли, что даже маленькие волны, разбиваясь о массивную трубу, передают ей энергию, которая приводит всю систему в движение. При наличии плавучего якоря такая система оказалась неспособна собирать мусор, поскольку воздействие ветра и волн было сильнее, чем течение океана, и система просто разворачивалась по ветру своей внешней частью. В результате мусор не захватывался. Но в этом году в компании придумали, как справиться этой проблемой.

Во-первых, было решено отказаться от якоря. Во-вторых, конфигурация трубы была изменена таким образом, что теперь она принимает U-образную форму естественным путем — как раз благодаря воздействию волн и ветра. Инженеры отметили, что волны и ветер влияют на куски мусора в океане гораздо меньше, чем на массивную трубу. Однако воздействие океанического течения на любые объекты, находящиеся в воде, одинаково. Следовательно, было решено приделать к трубе снизу специальный фартук, который имеет максимальную глубину три метра в центре трубы, а к краям постепенно сужается до двух метров. При этом последние 35 метров трубы с обоих краев фартуком не оснащены. Такая конфигурация приводит к разнице в сопротивлении воды в центре и по краям, что делает систему устойчивой (подобно килю корабля) и заставляет поворачиваться при смене направления ветра. Соответственно, труба под действием течения изгибается в форме буквы U и всегда движется открытой частью вперед, что позволяет постоянно и довольно быстро собирать мусор. Чтобы конструкция не раскрылась и мусор не уплыл, если ветер резко изменит направление на 180 градусов, края трубы скреплены тросами.

Подводный фартук также мешает мусору ускользнуть из ловушки по низу. Мусор не может преодолеть трубу и по верху — во-первых, из-за массивности трубы, а во-вторых, из-за того, что волны бьют преимущественно по ее внешней стороне. Внутри возникает тихая заводь, полная мусора. В центре конструкции находятся две HD-камеры с 360-градусным обзором. С каждого края установлено по спутниковому блоку, с помощью которых специалисты The Ocean Cleanup могут получать фотографии и данные о местоположении System 001. Каждый край System 001 оснащен навигационным блоком — с них система отправляет данные о своем местоположении другим судам. Через каждые сто метров труб на конструкции установлены фонари. По словам создателей System 001, вся установленная электроника работает на солнечной энергии.

Как только система соберет достаточно отходов, специальный корабль определит ее местоположение, заберет собранный мусор и отвезет его на сушу. Там отходы обещают сортировать и отдавать на переработку.

Описанная система способна свободно плавать в Мировом океане вслед за крупнейшими течениями, а значит, неизбежно будет оказываться и в мусорных пятнах. Еще в конце 1980-х ученые, исследовавшие тихоокеанское побережье в районе Аляски, обратили внимание на тонны дрейфующего пластика в зонах, где преобладающие океанические течения создают спокойные водные лакуны. Это позволило предположить, что в будущем в различных точках Мирового океана возникнут области исключительной загрязненности, куда мусор будет приплывать со всей поверхности океана. Так и случилось.

Всего в Мировом океане пять основных систем океанических течений. Большое тихоокеанское мусорное пятно находится в центре Северо-Тихоокеанского субтропического круговорота. Океанический круговорот представляет собой систему течений, образованных розой ветров и вращением Земли. Северо-Тихоокеанский субтропический круговорот медленно вращается по часовой стрелке на территории, занимающей примерно 20 млн квадратных километров, и объединяет четыре крупных океанических течения. При этом воды в центре круговорота очень спокойные, в результате чего вращательное движение по краям круговорота завлекает отходы в своеобразную ловушку в центре.

В мусорных пятнах концентрация пластикового мусора исключительно высока (на вид это словно пластиковый суп), при этом мусорные пятна в диаметре огромны и медленно вращаются, что, по оценкам Бояна Слата, делает невозможной уборку мусора традиционным методами — сетями и тралами.

  

Деньги на воду

Впервые Боян Слат загорелся идеей очистить воды океана, когда в 2010 году побывал в Греции и обратил внимание на большое количество пластика в море. По возвращении он начал исследовать вопрос загрязнения Мирового океана и собрал команду, вместе с которой разработал первую концепцию проекта The Ocean Cleanup. В 2012 году предприниматель представил свою идею на конференции TED Talks, а вскоре после этого запустил краудфандинговую кампанию на платформе CrunchBase. За первые два раунда команде Слата удалось собрать 3,9 млн долларов. Третий этап краудфандинга прошел еще удачнее: The Ocean Cleanup получила 31,5 млн долларов инвестиций. Наибольшие суммы вложили американский миллиардер и гендиректор корпорации Salesforce.com Марк Бениофф, его жена Линн и анонимный инвестор. Кроме того, в проект инвестировали швейцарский фонд Юлиуса Бэра, нидерландская компания Royal DSM, специализирующаяся на высокотехнологичных материалах и промышленной химии, а также основатель PayPal Питер Тиль.
К 2040 году компания планирует на 90% снизить концентрацию пластика в океанах по сравнению с уровнем 2018 года. Чтобы достичь этой амбициозной цели, необходимо не только проводить чистку, но и предотвращать попадание пластика в океаны. Как сообщается в отчете The Ocean Cleanup за 2017 год, компания инвестирует в исследования и разработки, которые обещают сократить выбросы пластика в океаны.
Боян Слат планирует коммерциализировать проект. Собранный в океане пластик будет возвращаться на сушу и отправляться на переработку компаниям-партнерам. Сначала материал будет сортироваться по качеству. Пластик низкого качества посредством пиролиза будет перерабатываться в дизельное топливо, на котором будут работать вспомогательные суда The Ocean Cleanup. Высококачественный пластик будет перерабатываться в сырье для новых продуктов. Компания планирует в перспективе самостоятельно финансировать свои проекты и расширять географию очистки океана. Слат считает, что добытые отходы могут стать настоящим брендом: например, из пластика можно производить солнцезащитные очки или рюкзаки и затем продавать их под маркой The Ocean Cleanup.

Исследования показывают, что в Большом тихоокеанском мусорном пятне продолжает накапливаться пластиковый мусор

Море мусора
Проблема загрязнения океанов становится все более острой: каждый год в них попадает до восьми миллионов тонн пластиковых отходов. Некоторые типы пластика могут плавать на поверхности долгие годы, прежде чем ультрафиолетовое излучение разрушает их структуру. Ранее в научных кругах бытовало мнение, что большая часть пластиковых отходов в Большом тихоокеанском мусорном пятне — как раз разрушившиеся элементы микроскопического размера, а значит, собрать их и извлечь на сушу будет невозможно. Однако команда The Ocean Cleanup опровергла эту теорию.
В августе 2015 года компания направила 30 кораблей, которые пересекли Большое тихоокеанское мусорное пятно и собрали образцы мусора. Участники экспедиции выяснили, что в действительности микроскопические частицы пластика составляют всего 8% всех отходов в мусорном пятне. При этом в океане содержится множество крупного мусора размером около полуметра. Среди них особенно много рыболовных сетей, которые представляют опасность и для морских обитателей, и для моторов кораблей. За морской экспедицией 2015 года последовала серия полетов над Большим тихоокеанским мусорным пятном, которые подтвердили результаты первой экспедиции. Так, в ходе полета, продолжавшегося два с половиной часа, над северной границей пятна исследователи насчитали более тысячи крупных элементов.
На основании данных, полученных в полевых исследованиях, специалисты The Ocean Cleanup построили компьютерные модели загрязнения океана в районе Большого тихоокеанского мусорного пятна. Модели учитывают глубину погружения отходов в воду, скорость движения мусора, зоны наибольшей концентрации. С помощью построенных моделей ученые рассчитали длину фартука System 001 — достаточную, чтобы не пропускать мусор, но при этом не слишком большую, чтобы фартук не препятствовал движению морских обитателей.

Экологи неоднозначно восприняли проект The Ocean Cleanup: по мнению ученых, нидерландские инноваторы чрезмерно упрощают невероятно сложную проблему загрязнения океанов. В частности, остаются нерешенными вопросы, как уменьшить попадание пластикового мусора в океан и построить устойчивые бизнес-модели для распространения переработки пластика.
Кроме того, они указывают, что System 001 не сможет достать мусор с морского дна. Океанограф Кара Лоу из Ассоциации морских исследований считает, что проект Бояна Слата может даже навредить экологии. Исследовательница не верит в высокую прочность материалов, из которых изготовлена труба, и считает, что от нее будут постепенно отслаиваться мельчайшие кусочки пластика, загрязняя воду еще сильнее. Есть также мнение, что сбор пластиковых отходов в открытом море менее эффективен, чем очистка рек и пляжей от мусора. Но в любом случае уже имеющийся в океане пластик необходимо убирать, и The Ocean Cleanup — первый действительно обнадеживающий проект. Даже если какой-то вред от системы будет, он ничтожно мал по сравнению с вредом от миллионов тонн пластика, ежегодно попадающих в воды океана.

http://expert.ru/expert/2018/38/spasti-okean/