Kaip Plastikai gali stebėtinai padėti kovoti su klimato kaita

Ką turi jūsų automobilis, telefonas, sodos butelis ir batai? Jie visi gaminami iš naftos. Šis neperdirbamas išteklius apdorojamas įvairiapusiu cheminių medžiagų rinkiniu, vadinamu polimerais - arba dažniau - plastikais. Kiekvienais metais daugiau kaip 5 milijardai galonų aliejaus paverčiami tik plastikais.

Polimerai yra už daugelio svarbių pastarųjų dešimtmečių išradimų, pavyzdžiui, 3D spausdinimas. Vadinamieji „inžineriniai plastikai“, naudojami taikymuose nuo automobilių iki statybos iki baldų, pasižymi geresnėmis savybėmis ir netgi gali padėti išspręsti aplinkos problemas. Pavyzdžiui, dėl plastikinių plastikų, transporto priemonės dabar yra lengvesnės, todėl jos gauna geresnį degalų rida. Bet kaip padidėja naudojimo atvejų skaičius, taip pat ir plastikų paklausa. Pasaulyje jau kasmet gaminama daugiau kaip 300 mln. Tonų plastiko. Šis skaičius gali būti šešis kartus didesnis nei iki 2050 m.

Petro-plastikai iš esmės nėra tokie blogi, tačiau jie praleidžiami. Laimei, yra alternatyva. Perėjimas iš naftos pagrindu pagamintų polimerų į biologiškai pagrįstus polimerus kasmet galėtų sumažinti šimtus milijonų tonų anglies dioksido. Biologiniai polimerai yra ne tik atsinaujinantys ir aplinkai nekenksmingesni, bet ir iš tikrųjų gali turėti teigiamą poveikį klimato kaitai, veikdami kaip anglies kriauklė. Tačiau ne visi biologiniai polimerai yra lygūs.

Suardomi biologiniai polimerai

Gali būti, kad anksčiau susidūrėte su „bioplastikais“, ypač vienkartiniais indais - šie plastikai yra gaminami iš augalų, o ne iš aliejaus. Tokie biologiniai polimerai yra pagaminti šeriant cukrus, dažniausiai iš cukranendrių, cukrinių runkelių ar kukurūzų, į mikroorganizmus, kurie gamina prekursorių molekules, kurios gali būti išvalytos ir chemiškai susietos, kad susidarytų įvairių savybių turintys polimerai.

Augalų kilmės plastikai aplinkai yra geresni dėl dviejų priežasčių. Pirma, yra labai sumažėjęs energijos kiekis, reikalingas augalų pagrindu pagamintiems plastikams gaminti - net 80 proc. Nors kiekviena iš naftos gautos plastiko tonų sudaro nuo dviejų iki trijų tonų CO₂, tai gali būti sumažinta iki maždaug 0,5 tonos CO₂ už toną bio-polimero, o procesai tik gerėja.

Antra, augalų pagrindu pagaminti plastikai gali būti biologiškai skaidūs, todėl jie nesikaupia sąvartynuose.

Nors puikiai tinka vienkartinėms medžiagoms, pavyzdžiui, plastikinėms šakėms, biologiškai suskaidyti, kartais svarbu ilgesnis tarnavimo laikas - tikriausiai nenorėtumėte, kad jūsų automobilio prietaisų skydelis laikui bėgant lėtai virstų grybų krūva. Daugeliui kitų programų reikia tokio pat atsparumo, kaip antai statybinės medžiagos, medicinos prietaisai ir buitinė technika. Biologiškai skaidomi biologiniai polimerai taip pat nėra perdirbami, o tai reiškia, kad augalai turi būti auginami ir perdirbami nuolat, kad patenkintų paklausą.

Bio-polimerai kaip anglies kaupimas

Plastikai, nepriklausomai nuo jų šaltinio, daugiausia gaminami iš anglies - apie 80% masės. Nors iš naftos gautų plastikų CO₂ neišleidžia taip pat, kaip deginant iškastinį kurą, jie taip pat nepadeda suskaidyti šio dujinio teršalo pertekliaus - anglies, gautos iš skysto aliejaus, tiesiog paverčiama kietais plastikais.

Kita vertus, biologiniai polimerai yra gaunami iš augalų, kurie naudoja fotosintezę, kad konvertuotų CO sun, vandenį ir saulės šviesą iki cukrų. Kai šios cukraus molekulės konvertuojamos į biologinius polimerus, anglis veiksmingai užfiksuojama nuo atmosferos, jei jos nėra biologiškai skaidomos ar deginamos. Net jei biologiniai polimerai patektų į sąvartyną, jie vis tiek tarnaus šiam anglies dioksido saugojimui.

CO₂ yra tik apie 28 proc. Anglies pagal masę, todėl polimerai sudaro milžinišką rezervuarą, kuriame galima laikyti šiltnamio efektą sukeliančias dujas. Jei dabartinė pasaulinė apytiksliai 300 mln. Tonų polimerų pasiūla būtų biologiškai neskaidoma ir biologiškai pagrįsta, tai būtų lygus gigatonui - milijardui tonų išskaidytų CO₂, ty apie 2,8 proc. Naujausioje ataskaitoje Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija apibūdino anglies surinkimą, saugojimą ir pakartotinį naudojimą kaip pagrindinę klimato kaitos mažinimo strategiją; biomasės pagrindu pagaminti polimerai galėtų labai prisidėti, iki 20 proc. CO₂ šalinimo, kurio reikia norint apriboti pasaulinį atšilimą iki 1,5 laipsnio Celsijaus.

Biologiškai neskaidoma biopolimerų rinka

Dabartinės anglies sekvestracijos strategijos, įskaitant geologinį saugojimą, kuris siurbia CO₂ išmetamųjų teršalų požeminę arba regeneracinę žemdirbystę, kuri saugo daugiau anglies dirvožemyje, labai priklauso nuo politikos, kuria siekiama pasiekti norimus rezultatus.

Nors tai yra labai svarbūs klimato kaitos švelninimo mechanizmai, anglies dioksido sekvestracija biologinių polimerų pavidalu gali panaudoti kitą vairuotoją: pinigus.

Vien tik kaina pagrįsta konkurencija buvo sudėtinga biologiniams polimerams, tačiau ankstyvosios sėkmės rodiklis rodo didesnį skverbimąsi. Vienas iš įdomių aspektų yra galimybė naudotis naujomis cheminėmis medžiagomis, kurios šiuo metu nerastos iš naftos gautų polimerų.

Apsvarstykite perdirbimo galimybes. Nedaug tradicinių polimerų yra tikrai perdirbami. Šios medžiagos iš tikrųjų dažniausiai yra sumažintos, o tai reiškia, kad jos tinka tik mažos vertės programoms, pvz., Statybinėms medžiagoms. Genetinių ir fermentų inžinerijos įrankių dėka savybės, tokios kaip visiškas perdirbimas, leidžiantis pakartotinai naudoti tą pačią medžiagą, gali būti suprojektuotos į biologinius polimerus nuo pat pradžių.

Šiandien biologiniai polimerai daugiausia grindžiami tam tikrų bakterijų rūšių natūraliais fermentacijos produktais, pvz., Pieno rūgšties Lactobacillus produkcija - tas pats produktas, kuris suteikia rūgštų alų. Nors tai yra geras pirmasis žingsnis, nauji tyrimai rodo, kad tikrasis biologinių polimerų universalumas ateinančiais metais bus išnaudotas. Dėl šiuolaikiško gebėjimo inžinieruoti baltymus ir modifikuoti DNR, dabar pasiekiamas individualus biologinių polimerų pirmtakų dizainas. Su juo atsiranda naujų polimerų pasaulis - medžiagos, kuriose dabartinė CO₂ bus naudingesnė, vertingesnė.

Kad ši svajonė būtų realizuota, reikia daugiau tyrimų. Nors šiandien yra ankstyvieji pavyzdžiai - kaip ir iš dalies biologiškai pagrįstas „Coca-Cola PlantBottle“ - bioinžinerija, reikalinga daugeliui perspektyviausių naujų biopolimerų, vis dar yra mokslinių tyrimų etape - kaip ir atsinaujinanti alternatyva anglies pluoštui, kurį galima naudoti viskas nuo dviračių iki vėjo turbinų peilių.

Vyriausybės politika, remianti anglies sekvestraciją, taip pat padėtų įvaikinti. Esant tokiai paramai, biologiniai polimerai, kaip anglies dioksido saugojimas, gali būti panaudoti, kai tik ateinančius penkerius metus - tai laikas, galintis labai prisidėti sprendžiant klimato krizę.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas Joseph Rollin ir Jenna E. Gallegos pokalbyje. Skaitykite originalų straipsnį čia.