Kako plastika može iznenaditi pomoć u borbi protiv klimatskih promjena

Što vaš automobil, telefon, bocu sode i cipele imaju zajedničko? Svi su uglavnom napravljeni od nafte. Ovaj neobnovljivi resurs prerađuje se u svestrani skup kemikalija nazvanih polimeri - ili češće, plastika. Preko 5 milijardi galona nafte svake godine pretvara se u plastiku.

Polimeri stoje iza mnogih važnih izuma u posljednjih nekoliko desetljeća, poput 3D tiska. Takozvana „inženjerska plastika“, koja se koristi u primjenama od automobilske do građevinske do namještaja, ima superiorna svojstva i čak može pomoći u rješavanju ekoloških problema. Na primjer, zahvaljujući inženjerskoj plastici, vozila su sada lakša, tako da dobivaju bolju kilometražu. Ali kako se broj upotreba povećava, povećava se i potražnja za plastikom. Svijet već godišnje proizvodi više od 300 milijuna tona plastike. Broj bi mogao biti šest puta veći nego do 2050. godine.

Petroplastika nije u osnovi toliko loša, ali je propuštena prilika. Srećom, postoji alternativa. Prelazak s polimera na bazi nafte na biološki bazirane polimere mogao bi smanjiti emisije ugljika za stotine milijuna tona godišnje. Polimeri na bazi biološkog podrijetla nisu samo obnovljivi i ekološki prihvatljiviji za proizvodnju, nego zapravo mogu imati neto blagotvoran učinak na klimatske promjene djelujući kao ponor ugljika. Ali nisu svi biopolimeri jednaki.

Razgradivi biopolimeri

Možda ste se prije susreli s “bioplastikom”, posebice kao pribor za jednokratnu uporabu - ove plastike se dobivaju od biljaka umjesto ulja. Takvi biopolimeri se dobivaju hranjenjem šećera, najčešće iz šećerne trske, šećerne repe ili kukuruza, mikroorganizmima koji proizvode prekursorske molekule koje se mogu pročistiti i kemijski povezati kako bi se formirali polimeri s različitim svojstvima.

Plastike dobivene iz biljaka bolje su za okoliš iz dva razloga. Prvo, dramatično se smanjuje energija potrebna za proizvodnju plastike na biljnoj bazi - za čak 80 posto. Dok svaka tona plastike dobivene iz nafte proizvodi dvije do tri tone CO₂, to se može smanjiti na oko 0,5 tona CO₂ po toni bio-polimera, a procesi se samo poboljšavaju.

Drugo, plastika na biljnoj bazi može biti biorazgradiva, tako da se ne nakupljaju na odlagalištima.

Iako je za biorazgradive materijale za jednokratnu upotrebu, kao što su plastične vilice, odlično, ponekad je važan duži životni vijek - vjerojatno ne biste željeli da se ploča vašeg automobila polako pretvori u hrpu gljiva tijekom vremena. Mnoge druge aplikacije zahtijevaju istu vrstu otpornosti, kao što su građevinski materijali, medicinski uređaji i kućanski aparati. Biorazgradivi biopolimeri također se ne mogu reciklirati, što znači da je potrebno uzgajati i obrađivati ​​više biljaka kako bi se zadovoljila potražnja.

Biopolimeri kao skladište ugljika

Plastika, bez obzira na izvor, uglavnom se sastoji od ugljika - oko 80 posto po težini. Premda plastike dobivene iz nafte ne oslobađaju CO way na isti način kao što to čini izgaranje fosilnih goriva, oni također ne pomažu u oduzimanju bilo kakvog viška ovog plinovitog zagađivača - ugljik iz tekućeg ulja jednostavno se pretvara u čvrstu plastiku.

Biopolimeri, s druge strane, potječu od biljaka koje koriste fotosintezu za pretvaranje CO₂, vode i sunčeve svjetlosti u šećere. Kada se te molekule šećera pretvore u biopolimere, ugljik se učinkovito zaključava izvan atmosfere - sve dok nisu biorazgradeni ili spaljeni. Čak i ako biopolimeri završe na odlagalištu, oni će i dalje služiti toj ulozi za pohranu ugljika.

CO2 je samo oko 28 posto težine ugljika, tako da polimeri sadrže ogroman rezervoar u kojem se pohranjuje taj staklenički plin. Ako bi sadašnja svjetska godišnja opskrba od oko 300 milijuna tona polimera bila ne-biorazgradiva i bio-bazirana, to bi značilo gigaton - milijardu tona - izdvojenog CO, oko 2,8 posto trenutnih globalnih emisija. U nedavnom izvješću, Međuvladin panel o klimatskim promjenama opisao je hvatanje, skladištenje i ponovno korištenje ugljika kao ključne strategije za ublažavanje klimatskih promjena; Bio-polimeri bi mogli dati ključni doprinos, do 20 posto uklanjanja CO₂ potrebno za ograničavanje globalnog zatopljenja na 1,5 stupnjeva Celzija.

Nerazgradivo tržište biopolimera

Sadašnje strategije za sekvestraciju ugljika, uključujući geološko skladištenje koje ispušta CO2 iz podzemne ili regenerativne poljoprivrede koja skladišti više ugljika u tlu, uvelike se oslanjaju na politiku za postizanje željenih rezultata.

Iako su to kritični mehanizmi za ublažavanje klimatskih promjena, sekvestracija ugljika u obliku biopolimera ima potencijal da upregne različite vozače: novac.

Konkurencija utemeljena samo na cijeni bila je izazovna za biopolimere, ali rani uspjesi pokazuju put ka većoj penetraciji. Jedan uzbudljiv aspekt je mogućnost pristupa novim kemijama koje se trenutno ne nalaze u polimerima izvedenim iz nafte.

Razmotrite mogućnost recikliranja. Malo je tradicionalnih polimera koji se mogu reciklirati. Ti su materijali najčešće ispušteni, što znači da su prikladni samo za aplikacije male vrijednosti, kao što su građevinski materijali. Međutim, zahvaljujući alatima genetskog i enzimskog inženjeringa, svojstva kao što je potpuna mogućnost recikliranja - koja omogućuje da se materijal ponovno koristi za istu primjenu - može se od samog početka oblikovati u biopolimere.

Biopolimeri se danas uglavnom temelje na prirodnim proizvodima fermentacije određenih vrsta bakterija, kao što je proizvodnja mliječne kiseline Lactobacillus - isti proizvod koji daje kiselost u kiselim pivima. Iako to predstavlja dobar prvi korak, nova istraživanja ukazuju na to da će istinska raznovrsnost biopolimera biti oslobođena u nadolazećim godinama. Zahvaljujući modernoj sposobnosti projektiranja bjelančevina i modificiranju DNA, prilagođeni dizajn bio-polimernih prekursora je sada na dohvatu. Time je postao moguć novi svijet polimera - materijali u kojima će se današnji CO in nalaziti u korisnijem i vrijednijem obliku.

Da bi se taj san ostvario, potrebno je više istraživanja. Iako su danas ovdje prvi primjeri - kao što je djelomično biološki baziran Coca-Cola PlantBottle - bioinžinjering potreban za postizanje mnogih najperspektivnijih novih biopolimera još je u fazi istraživanja - kao obnovljiva alternativa ugljičnim vlaknima koja se može koristiti u svemu, od bicikala do lopatica turbina.

Vladina politika koja podržava sekvestraciju ugljika također bi pomogla u usvajanju. S takvom vrstom potpore, značajna upotreba biopolimera kao skladištenja ugljika je moguća već u sljedećih pet godina - vremenski okvir s potencijalom za značajan doprinos u rješavanju klimatske krize.

Ovaj je članak izvorno objavljen na razgovoru Josepha Rollina i Jenna E. Gallegosa. Pročitajte izvorni članak ovdje.