Kako lahko plastika presenetljivo pomaga pri boju proti podnebnim spremembam

Kaj imata skupnega vaš avto, telefon, sodo in čevlje? Vsi so večinoma narejeni iz nafte. Ta neobnovljiv vir se predeluje v vsestranski nabor kemikalij, ki se imenujejo polimeri - ali bolj pogosto, plastika. Več kot 5 milijard galon nafte se vsako leto pretvori v plastiko.

Polimeri zaostajajo za mnogimi pomembnimi izumi zadnjih desetletij, kot je 3D tiskanje. Tako imenovane „inženirske plastike“, ki se uporabljajo v aplikacijah, od avtomobilskih do gradbenih in pohištvenih, imajo odlične lastnosti in lahko celo pomagajo pri reševanju okoljskih problemov. Na primer, zahvaljujoč inženirski plastiki, so vozila zdaj lažja, zato dobijo boljšo kilometrino goriva. Ker pa se število uporab poveča, se povečuje tudi povpraševanje po plastičnih masah. Svet proizvaja več kot 300 milijonov ton plastike vsako leto. Do leta 2050 bi lahko bilo šestkrat več.

Petroplastika ni v bistvu vse tako slaba, vendar je zamujena priložnost. Na srečo obstaja alternativa. Prehod s polimerov na osnovi nafte na biološko zasnovane polimere bi lahko zmanjšal emisije ogljika za več sto milijonov ton na leto. Polimeri na biološki osnovi niso samo obnovljivi in ​​okolju prijaznejši za proizvodnjo, ampak lahko dejansko imajo neto ugoden učinek na podnebne spremembe, tako da delujejo kot ponor ogljika. Vendar niso vsi biopolimeri enaki.

Razgradljivi biopolimeri

Morda ste že prej naleteli na „bioplastiko“, zlasti kot pripomočke za enkratno uporabo - te plastike pridobivajo iz rastlin namesto olja. Takšni biopolimeri so narejeni z dodajanjem sladkorjev, najpogosteje iz sladkornega trsa, sladkorne pese ali koruze, mikroorganizmom, ki proizvajajo prekurzorske molekule, ki jih je mogoče očistiti in kemično povezati, da tvorijo polimere z različnimi lastnostmi.

Plastike, pridobljene iz rastlin, so za okolje boljše iz dveh razlogov. Prvič, dramatično zmanjšanje energije, ki je potrebna za proizvodnjo plastičnih mas na rastlinski osnovi - kar za 80 odstotkov. Medtem ko vsaka tona plastike, pridobljene iz nafte, proizvede od dve do tri tone CO₂, se to lahko zmanjša na približno 0,5 tone CO ton na tono bio-polimera in postopki se le izboljšujejo.

Drugič, rastlinska plastika je lahko biorazgradljiva, zato se ne kopičijo na odlagališčih.

Čeprav je za biorazgradljive izdelke za enkratno uporabo, kot so plastične vilice, super, je včasih pomembna daljša življenjska doba - verjetno ne želite, da se armaturna plošča vašega avtomobila sčasoma počasi spremeni v kup gob. Številne druge aplikacije zahtevajo enako vrsto odpornosti, kot so gradbeni materiali, medicinski pripomočki in gospodinjski aparati. Biološko razgradljivi biopolimeri se tudi ne dajo reciklirati, kar pomeni, da je treba rastline in rastline stalno gojiti in predelovati, da bi zadostili povpraševanju.

Biopolimeri kot shranjevanje ogljika

Plastika, ne glede na vir, je v glavnem narejena iz ogljika - približno 80 masnih odstotkov. Medtem ko plastike, pridobljene iz nafte, CO₂ ne izpuščajo na enak način kot pri gorenju fosilnih goriv, ​​pa tudi ne pomagajo zapreti presežka tega plinastega onesnaževala - ogljik iz tekočega olja se preprosto pretvori v trdno plastiko.

Bio-polimeri pa so pridobljeni iz rastlin, ki uporabljajo fotosintezo za pretvorbo CO₂, vode in sončne svetlobe v sladkorje. Ko se te molekule sladkorja pretvorijo v biopolimere, se ogljik učinkovito zaklene stran od atmosfere - dokler niso biorazgradljivi ali sežgani. Tudi če biopolimeri končajo na odlagališču, bodo še vedno služili tej vlogi za shranjevanje ogljika.

CO₂ je le okoli 28 odstotkov masnega deleža ogljika, zato polimeri obsegajo ogromen rezervoar, v katerem se lahko shranjuje ta toplogredni plin. Če bi bila sedanja svetovna letna dobava okoli 300 milijonov ton polimerov nebiorazgradljiva in biološka, ​​bi to pomenilo, da bi bil milijon ton sekvestriranega CO₂, približno 2,8 odstotka sedanjih svetovnih emisij. V nedavnem poročilu je Medvladni forum o podnebnih spremembah predstavil zajemanje, shranjevanje in ponovno uporabo ogljika kot ključne strategije za ublažitev podnebnih sprememb; biološki polimeri bi lahko bistveno prispevali, do 20 odstotkov odstranitve CO₂, ki je potrebno za omejitev globalnega segrevanja na 1,5 stopinje Celzija.

Nerazgradljiva biopolimerna tržnica

Sedanje strategije za skladiščenje ogljika, vključno z geološkim shranjevanjem, ki črpa CO₂ izpušno podzemno ali regenerativno kmetijstvo, ki skladišči več ogljika v tleh, se močno opirajo na politiko, da bi dosegli želene rezultate.

Medtem ko so to kritični mehanizmi za blažitev podnebnih sprememb, lahko zaseg ogljika v obliki biopolimerov izkoristi drugačen dejavnik: denar.

Konkurenca, ki temelji samo na ceni, je za biopolimere izziv, vendar zgodnji uspehi kažejo pot k večji prodornosti. Zanimiv vidik je možnost dostopa do novih kemij, ki jih trenutno ne najdemo v polimerih, pridobljenih iz nafte.

Razmislite o možnosti recikliranja. Le redki polimeri so resnično primerni za recikliranje. Ti materiali so najpogosteje obarvani navzdol, kar pomeni, da so primerni le za aplikacije z nizko vrednostjo, kot so gradbeni materiali. Zahvaljujoč orodjem genetskega in encimskega inženiringa pa se lahko lastnosti, kot je popolna možnost recikliranja, ki omogoča, da se material večkrat uporablja za isto uporabo, oblikujejo v biopolimere od začetka.

Biopolimeri danes v veliki meri temeljijo na naravnih proizvodih fermentacije nekaterih vrst bakterij, kot je proizvodnja mlečne kisline Lactobacillusa - enak izdelek, ki zagotavlja kislino v kislih pivih. Medtem ko ti predstavljajo dober prvi korak, nove raziskave kažejo, da se bo resnična vsestranskost biopolimerjev sprostila v prihodnjih letih. Zahvaljujoč sodobni zmožnosti inženirstva beljakovin in spreminjanju DNK, je zdaj na voljo tudi oblikovanje bio-polimernih prekurzorjev po meri. S tem postane možen svet novih polimerov - materiali, v katerih bo današnji CO₂ živel v bolj koristni, bolj dragoceni obliki.

Da bi uresničili te sanje, je potrebno več raziskav. Danes so danes primeri, kot je delno biološki Coca-Cola PlantBottle - bioinženiring, ki je potreben za doseganje številnih najbolj obetavnih novih biopolimerov, še vedno v fazi raziskovanja - kot obnovljiva alternativa ogljikovim vlaknom, ki se lahko uporablja vse od koles do lopatic turbin.

Vladne politike, ki podpirajo skladiščenje ogljika, bi prav tako pripomogle k sprejetju. S to vrsto podpore je mogoča znatna uporaba biopolimerov kot shranjevanja ogljika že v naslednjih petih letih - časovni okvir, ki lahko pomembno prispeva k reševanju podnebne krize.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovorih Joseph Rollin in Jenna E. Gallegos. Preberite izvirni članek tukaj.