Meer as 99 persent van vandag se plastiek kom uit olie, maar nuwe bio-gebaseerde opsies word beskikbaar. Ikone deur vektore Market, Freepik en srip, CC BY

Wat het jou motor, telefoon, koeldrank en skoene gemeen? Hulle word almal grootliks van petroleum gemaak. Hierdie nie-herwinbare hulpbron word verwerk tot 'n veelsydige stel chemikalieë wat polimere genoem word, of meer algemeen plastiek. oor 5 miljard liter olie elke jaar word slegs in plastiek omskep.

Polimere is agter baie belangrike uitvindings van die afgelope paar dekades, soos 3D druk. Sogenaamde "ingenieursplastiek", wat gebruik word in toepassings wat wissel van motor tot konstruksie tot meubels, het uitstekende eienskappe en kan selfs help met die oplos van omgewingsprobleme. Byvoorbeeld, danksy ingenieursplastiek, voertuie is nou ligter gewig, dus kry hulle beter brandstofkwaliteit. Maar soos die aantal gebruike styg, so ook die vraag na plastiek. Die wêreld produseer elke jaar meer as 300 miljoen ton plastiek. Die getal kan ses keer wees deur 2050.

Petro-plastiek is nie basies so sleg nie, maar dit is 'n gemiste kans. Gelukkig is daar 'n alternatief. Om oor te skakel van petroleumgebaseerde polimere na polimere wat biologies gebaseer is, kan jaarliks ​​koolstofvrystellings deur honderde miljoene ton verminder. Bio-gebaseerde polimere is nie net hernubare en meer omgewingsvriendelik om te produseer nie, maar hulle kan eintlik net 'n positiewe uitwerking op klimaatsverandering hê deur as 'n koolstofafwas op te tree. Maar nie alle bio-polimere word gelyk geskep nie.

Bioplastiek is nie afhanklik van boor vir olie nie, aangesien hulle hul koolstof van CO kry? reeds in die atmosfeer. QiuJu Song / Shutterstock.com

Afbreekbare bio-polimere

Jy mag dalk gekry het "bioplastics"Voorheen, veral as besteebare werktuie, word hierdie plastiek uit plante in plaas van olie afgelei. Sulke bio-polimere word gemaak deur suikers, meestal suikerriet, suikerbiet, of koring te voed aan mikroörganismes wat voorlopermolekules produseer wat gesuiwer en chemies verbind kan word om polimere met verskillende eienskappe te vorm.

Plant-afgeleide plastiek is om twee redes beter vir die omgewing. Eerstens is daar 'n dramatiese verlaging in die energie wat nodig is om plant-gebaseerde plastiek te vervaardig - met soveel as 80 persent. Terwyl elke ton petroleum-afgeleide plastiek 2 tot 3 ton CO? genereer, kan dit verminder word tot ongeveer 0.5 ton CO? per ton bio-polimeer, en die prosesse word net beter.

Tweedens, plant-gebaseerde plastiek kan biologisch afbreekbaar wees, sodat hulle nie op stortingsterreine akkumuleer nie.

Alhoewel dit goed is om wegwerp soos plastiekvurke te biodegrade, is soms 'n langer leeftyd belangrik - jy sal waarskynlik nie wil hê dat die dashboard van jou motor stadig oor die tyd in 'n stapel sampioene verander nie. Baie ander toepassings verg dieselfde soort veerkragtigheid, soos konstruksiemateriaal, mediese toestelle en huishoudelike toestelle. Biodegradeerbare bio-polimere is ook nie herwinbaar nie, wat beteken dat meer plante voortdurend gekweek en verwerk moet word om aan die vraag te voldoen.

Bio-polimere as koolstofopslag

Plastiek, ongeag die bron, is hoofsaaklik van koolstof – ongeveer 80 persent per gewig. Terwyl petroleum-afgeleide plastiek nie CO vrystel nie? op dieselfde manier as wat die verbranding van fossielbrandstowwe doen, help hulle ook nie om enige van die oormaat van hierdie gasvormige besoedeling te sekwestreer nie – die koolstof van vloeibare olie word eenvoudig in soliede plastiek omgeskakel.

Bio-polimere, aan die ander kant, is afkomstig van plante, wat fotosintese gebruik om CO?, water en sonlig na suikers om te skakel. Wanneer hierdie suikermolekules in bio-polimere omgeskakel word, word die koolstof word effektief toegesluit uit die atmosfeer - solank dit nie biodegraded of verbrand word nie. Selfs as bio-polimere beland in 'n stortingsterrein, sal hulle steeds hierdie koolstofopslagrol dien.

CO? is slegs sowat 28 persent koolstof volgens gewig, so polimere bestaan ​​uit 'n enorme reservoir waarin hierdie kweekhuisgas gestoor kan word. As die huidige jaarlikse wêreldvoorraad van ongeveer 300 miljoen ton polimere almal nie-bioafbreekbaar en bio-gebaseer was, sou dit gelyk wees aan 'n gigaton - 'n miljard ton - gesekwestreerde CO?, ongeveer 2.8 persent van huidige globale uitstoot. in 'n onlangse verslag, die Interregeringspaneel oor Klimaatsverandering het die vaslegging, berging en hergebruik van koolstof uiteengesit as 'n sleutelstrategie om klimaatsverandering te versag; bio-gebaseerde polimere kan 'n belangrike bydrae lewer, tot 20 persent van die CO? verwydering wat nodig is om aardverwarming tot 1.5 grade Celsius te beperk.

Die nie-afbreekbare biopolimeermark

Huidige koolstof sekwestrasie strategieë, insluitend geologiese berging wat CO pomp? uitlaat ondergronds of regeneratiewe landbou wat meer koolstof in die grond stoor, leun swaar op die beleid om die verlangde uitkomste te bereik.

Terwyl dit kritiese meganismes vir mitigasie van klimaatsverandering is, het die sekwestrasie van koolstof in die vorm van bio-polimere die potensiaal om 'n ander bestuurder te gebruik: geld.

Kompetisie gebaseer op prys alleen is uitdagend vir bio-polimere, maar vroeë suksesse wys 'n pad na groter penetrasie. Een opwindende aspek is die vermoë om toegang te verkry tot nuwe chemikalieë wat nie tans in petroleum afgeleide polimere voorkom nie.

Petro-plastiekbottels kan slegs 'n paar keer maksimum herwin word. Hans / pixabay, CC BY

Oorweeg herwinbaarheid. Min tradisionele polimere is werklik herwinbaar. Hierdie materiaal is eintlik meestal afgerond, wat beteken dat hulle slegs geskik is vir lae-waarde toepassings, soos konstruksiemateriaal. Danksy die gereedskap van genetiese en ensiem ingenieurswese, egter, eienskappe soos volledige herwinbaarheid - wat die materiaal herhaaldelik vir dieselfde toediening kan gebruik - kan vanaf die begin in bio-polimere ontwerp word.

Bio-polymeren vandag is hoofsaaklik gegrond op natuurlike fermentasieprodukte van sekere spesies bakterieë, soos die produksie van Lactobacillus van melksuur - dieselfde produk wat die tert in suurbier bied. Alhoewel dit 'n goeie eerste stap is, dui daaropkomende navorsing dat die ware veelsydigheid van bio-polimere in die komende jare ontketen sal word. Dankie aan die moderne vermoë om proteïene te manipuleer en DNA te verander, pasgemaakte ontwerp van bio-polimeer voorlopers is nou in bereik. Daarmee word 'n wêreld van nuwe polimere moontlik – materiale waarin vandag se CO? sal in 'n meer bruikbare, meer waardevolle vorm woon.

Vliegtuie begin ook van polimere gemaak word - bio-polimere is die volgende stap. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Vir hierdie droom om besef te word, is meer navorsing nodig. Terwyl vroeë voorbeelde vandag hier is - soos gedeeltelik bio-gebaseerde Coca-Cola PlantBottle - Die bio-ingenieurswese wat benodig word om baie van die mees belowende nuwe bio-polimere te behaal, is nog in die navorsingsfase - soos a hernieubare alternatief vir koolstofvesel Dit kan gebruik word in alles van fietse tot windturbine lemme.

Regeringsbeleide wat koolstof-sekwestrasie ondersteun, sal ook help om aanneming te aanvaar. Met hierdie soort ondersteuning in plek is 'n belangrike gebruik van bio-polimere as koolstofopslag moontlik binne die volgende vyf jaar - 'n tydlyn met die potensiaal om 'n beduidende bydrae te lewer tot die oplossing van die klimaatkrisis.

Oor die skrywers

Joseph Rollin, Na-doktorale Navorser in Bio-energie, Nasionale Hernubare Energie Laboratorium en Jenna E. Gallegos, Na-doktorale Navorser in Chemiese en Biologiese Ingenieurswese, Colorado State University

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.

verwante Boeke

at InnerSelf Market en Amazon