Πάνω από το 99 τοις εκατό των σημερινών πλαστικών προέρχονται από λάδι, αλλά νέες επιλογές βιολογικής βάσης γίνονται διαθέσιμες. Εικονίδια από Vectors Market, Freepik και srip, CC BY

Τι κοινό έχουν το αυτοκίνητο, το τηλέφωνο, το μπουκάλι και τα παπούτσια σας; Είναι όλα σε μεγάλο βαθμό κατασκευασμένα από πετρέλαιο. Αυτός ο μη ανανεώσιμος πόρος μετατρέπεται σε ένα ευέλικτο σύνολο χημικών ουσιών που ονομάζονται πολυμερή - ή συνηθέστερα, πλαστικά. Πάνω από 5 δισεκατομμύρια γαλόνια πετρελαίου κάθε χρόνο μετατρέπονται μόνο σε πλαστικά.

Τα πολυμερή βρίσκονται πίσω από πολλές σημαντικές εφευρέσεις των τελευταίων δεκαετιών, όπως 3D εκτύπωση. Τα λεγόμενα «πλαστικά μηχανικής», που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές από αυτοκίνητα έως κατασκευές έως έπιπλα, έχουν ανώτερες ιδιότητες και μπορούν ακόμη και να βοηθήσουν στην επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων. Για παράδειγμα, χάρη στα πλαστικά μηχανικής, τα οχήματα έχουν μικρότερο βάρος, έτσι παίρνουν καλύτερα χιλιόμετρα καυσίμου. Αλλά καθώς ο αριθμός των χρήσεων αυξάνεται, το ίδιο και η ζήτηση για πλαστικά. Ο κόσμος παράγει ήδη πάνω από 300 εκατομμύρια τόνους πλαστικού κάθε χρόνο. Ο αριθμός θα μπορούσε να είναι εξαπλάσιος από αυτόν μέχρι το 2050.

Τα πλαστικά πλαστικά δεν είναι βασικά τόσο άσχημα, αλλά είναι μια χαμένη ευκαιρία. Ευτυχώς, υπάρχει μια εναλλακτική λύση. Η μετάβαση από πολυμερή με βάση το πετρέλαιο σε πολυμερή που έχουν βιολογική βάση θα μπορούσε να μειώσει τις εκπομπές άνθρακα κατά εκατοντάδες εκατομμύρια τόνους κάθε χρόνο. Βιολογικά πολυμερή δεν είναι μόνο ανανεώσιμες και πιο φιλικές προς το περιβάλλον για παραγωγή, αλλά μπορούν πραγματικά να έχουν μια καθαρή ευεργετική επίδραση στην κλιματική αλλαγή λειτουργώντας ως νεροχύτης άνθρακα. Αλλά δεν δημιουργούνται όλα τα βιοπολυμερή ίσα.

Τα βιοπλαστικά δεν εξαρτώνται από τη γεώτρηση για πετρέλαιο αφού παίρνουν τον άνθρακα τους από το CO; ήδη στην ατμόσφαιρα. QiuJu Song / Shutterstock.com

Αποικοδομήσιμα βιοπολυμερή

Μπορεί να έχετε συναντήσει "βιοπλαστικά»Πριν, ως σκεύη μιας χρήσης ειδικότερα - αυτά τα πλαστικά προέρχονται από φυτά αντί για λάδι. Τέτοια βιοπολυμερή παράγονται με τη σίτιση σακχάρων, συχνότερα από ζαχαροκάλαμο, ζαχαρότευτλα ή καλαμπόκι, σε μικροοργανισμούς που παράγουν πρόδρομα μόρια που μπορούν να καθαριστούν και να συνδεθούν χημικά μεταξύ τους για να σχηματίσουν πολυμερή με διάφορες ιδιότητες.

Τα πλαστικά που προέρχονται από φυτά είναι καλύτερα για το περιβάλλον για δύο λόγους. Πρώτον, υπάρχει μια δραματική μείωση της ενέργειας που απαιτείται για την κατασκευή πλαστικών φυτικής προέλευσης- έως και 80 τοις εκατό. Ενώ κάθε τόνος πλαστικού που προέρχεται από πετρέλαιο παράγει 2 έως 3 τόνους CO0.5, αυτό μπορεί να μειωθεί σε περίπου XNUMX τόνους CO? ανά τόνο βιο-πολυμερούς, και οι διαδικασίες γίνονται μόνο καλύτερες.

Δεύτερον, τα πλαστικά φυτικής προέλευσης μπορεί να είναι βιοδιασπώμενα, επομένως δεν συσσωρεύονται σε χώρους υγειονομικής ταφής.

Ενώ είναι ιδανικό για βιοδιασπώμενα μίας χρήσης όπως τα πλαστικά πιρούνια, μερικές φορές η μεγαλύτερη διάρκεια ζωής είναι σημαντική - πιθανότατα δεν θα θέλατε το ταμπλό του αυτοκινήτου σας να μετατραπεί αργά σε ένα σωρό μανιτάρια με την πάροδο του χρόνου. Πολλές άλλες εφαρμογές απαιτούν τον ίδιο τύπο ανθεκτικότητας, όπως δομικά υλικά, ιατρικές συσκευές και οικιακές συσκευές. Τα βιοδιασπώμενα βιοπολυμερή δεν είναι επίσης ανακυκλώσιμα, πράγμα που σημαίνει ότι περισσότερα φυτά πρέπει να καλλιεργούνται και να επεξεργάζονται συνεχώς για να καλύψουν τη ζήτηση.

Βιοπολυμερή ως αποθήκευση άνθρακα

Τα πλαστικά, ανεξάρτητα από την πηγή, είναι κυρίως κατασκευασμένα από άνθρακα - περίπου 80 τοις εκατό κατά βάρος. Ενώ τα πλαστικά που προέρχονται από το πετρέλαιο δεν απελευθερώνουν CO; Με τον ίδιο τρόπο που κάνει η καύση ορυκτών καυσίμων, δεν βοηθούν επίσης στην απομάκρυνση της περίσσειας αυτού του αέριου ρύπου – ο άνθρακας από το υγρό πετρέλαιο απλώς μετατρέπεται σε στερεό πλαστικό.

Τα βιο-πολυμερή, από την άλλη πλευρά, είναι προέρχονται από φυτά, που χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση για να μετατρέψουν το CO;, το νερό και το ηλιακό φως σε σάκχαρα. Όταν αυτά τα μόρια σακχάρου μετατρέπονται σε βιοπολυμερή, το Ο άνθρακας είναι αποτελεσματικά κλειδωμένος από την ατμόσφαιρα - αρκεί να μην είναι βιοαποικοδομημένα ή αποτεφρωμένα. Ακόμα κι αν τα βιο-πολυμερή καταλήξουν σε χωματερή, θα εξακολουθούν να εξυπηρετούν αυτόν τον ρόλο αποθήκευσης άνθρακα.

CO; είναι μόνο περίπου 28 τοις εκατό άνθρακα κατά βάρος, έτσι τα πολυμερή αποτελούν μια τεράστια δεξαμενή στην οποία αποθηκεύεται αυτό το αέριο του θερμοκηπίου. Εάν η τρέχουσα παγκόσμια ετήσια προσφορά περίπου 300 εκατομμυρίων τόνων πολυμερών ήταν όλα μη βιοαποδομήσιμα και βιοαποδομήσιμα, αυτό θα ισοδυναμούσε με έναν γιγατόνο —ένα δισεκατομμύριο τόνους— δεσμευμένου CO;, περίπου το 2.8 τοις εκατό του τρέχουσες παγκόσμιες εκπομπές. Σε μία πρόσφατη έκθεση, η Διακυβερνητική Ομάδα για την Κλιματική Αλλαγή περιέγραψε τη δέσμευση, την αποθήκευση και την επαναχρησιμοποίηση του άνθρακα ως βασική στρατηγική για τον μετριασμό της κλιματικής αλλαγής. Τα πολυμερή βιολογικής βάσης θα μπορούσαν να συμβάλουν σημαντικά, έως και το 20 τοις εκατό του CO; απαιτείται αφαίρεση για τον περιορισμό της υπερθέρμανσης του πλανήτη στους 1.5 βαθμούς Κελσίου.

Η μη βιοδιασπώμενη αγορά βιοπολυμερών

Τρέχουσες στρατηγικές δέσμευσης άνθρακα, συμπεριλαμβανομένων γεωλογική αποθήκευση που αντλεί CO; εξάτμιση υπόγεια ή αναγεννητική γεωργία που αποθηκεύει περισσότερο άνθρακα στο έδαφος, βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην πολιτική για να οδηγήσει τα επιθυμητά αποτελέσματα.

Ενώ αυτοί είναι κρίσιμοι μηχανισμοί για τον μετριασμό της κλιματικής αλλαγής, η δέσμευση άνθρακα με τη μορφή βιοπολυμερών έχει τη δυνατότητα να αξιοποιήσει ένα διαφορετικό κίνητρο: το χρήμα.

Ο ανταγωνισμός που βασίζεται μόνο στην τιμή ήταν προκλητικός για τα βιοπολυμερή, αλλά πρώιμες επιτυχίες δείχνουν μια πορεία προς μεγαλύτερη διείσδυση. Μια συναρπαστική πτυχή είναι η δυνατότητα πρόσβασης σε νέες χημικές ουσίες που δεν βρίσκονται επί του παρόντος σε πολυμερή που προέρχονται από το πετρέλαιο.

Τα πλαστικά μπουκάλια μπορούν να ανακυκλωθούν μόνο δύο φορές το πολύ. hans/pixabay, CC BY

Σκεφτείτε την ανακυκλωσιμότητα. Λίγα παραδοσιακά πολυμερή είναι πραγματικά ανακυκλώσιμο. Αυτά τα υλικά στην πραγματικότητα συνήθως ανακυκλώνονται, πράγμα που σημαίνει ότι είναι κατάλληλα μόνο για εφαρμογές χαμηλής αξίας, όπως υλικά κατασκευής. Χάρη στα εργαλεία της γενετικής και της ενζυμικής μηχανικής, ωστόσο, ιδιότητες όπως πλήρη ανακυκλωσιμότητα -που επιτρέπει στο υλικό να χρησιμοποιείται επανειλημμένα για την ίδια εφαρμογή-μπορεί να σχεδιαστεί από βιο-πολυμερή από την αρχή.

Βιοπολυμερή σήμερα βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε φυσικά προϊόντα ζύμωσης ορισμένων ειδών βακτηριδίων, όπως η παραγωγή γαλακτικού οξέος από τον Lactobacillus - το ίδιο προϊόν που παρέχει την οξύτητα στις ξινές μπύρες. Ενώ αυτά αποτελούν ένα καλό πρώτο βήμα, η αναδυόμενη έρευνα υποδηλώνει ότι η πραγματική ευελιξία των βιοπολυμερών πρόκειται να αποκαλυφθεί τα επόμενα χρόνια. Χάρη στο σύγχρονη ικανότητα να κατασκευάζει πρωτεΐνες και να τροποποιεί το DNA, ο προσαρμοσμένος σχεδιασμός προδρόμων βιο-πολυμερών είναι πλέον διαθέσιμος. Με αυτό, ένας κόσμος νέων πολυμερών γίνεται δυνατός – υλικά στα οποία το σημερινό CO; θα διαμένει σε μια πιο χρήσιμη, πιο πολύτιμη μορφή.

Τα αεροπλάνα έχουν αρχίσει να κατασκευάζονται επίσης από πολυμερή-τα βιοπολυμερή είναι το επόμενο βήμα. Eric Salard/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Για να πραγματοποιηθεί αυτό το όνειρο, χρειάζεται περισσότερη έρευνα. Ενώ τα πρώτα παραδείγματα είναι εδώ σήμερα - όπως εν μέρει Βιολογικό Coca-Cola PlantBottle -η βιομηχανική που απαιτείται για την επίτευξη πολλών από τα πιο πολλά υποσχόμενα νέα βιοπολυμερή είναι ακόμη στο στάδιο της έρευνας-όπως εναλλακτική λύση ανανέωσης των ινών άνθρακα που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε οτιδήποτε, από ποδήλατα έως λεπίδες ανεμογεννητριών.

Οι κυβερνητικές πολιτικές που υποστηρίζουν τη δέσμευση άνθρακα θα βοηθήσουν επίσης στην υιοθέτηση. Με αυτό το είδος υποστήριξης, η σημαντική χρήση βιοπολυμερών ως αποθήκευση άνθρακα είναι δυνατή τα επόμενα πέντε χρόνια-ένα χρονοδιάγραμμα με τη δυνατότητα να συμβάλει σημαντικά στην επίλυση της κλιματικής κρίσης.

Σχετικά με τους συγγραφείς

Joseph Rollin, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής στη Βιοενέργεια, Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας και Jenna E. Gallegos, Μεταδιδακτορική Ερευνήτρια Χημικής και Βιολογικής Μηχανικής, Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά βιβλία

at InnerSelf Market και Amazon