Det överraskande sättet plast kan verkligen hjälpa till att bekämpa klimatförändringen

Det överraskande sättet plast kan verkligen hjälpa till att bekämpa klimatförändringen
Över 99-procenten av dagens plast kommer från olja, men nya biobaserade alternativ blir tillgängliga.
Ikoner av vektorer Market, Freepik och srip, CC BY

Vad har din bil, telefon, läskflaska och skor gemensamt? De är till stor del gjorda av petroleum. Denna nonrenewable resurs blir bearbetad till en mångsidig uppsättning kemikalier som kallas polymerer - eller oftare plast. Över 5 miljarder liter olja varje år omvandlas till enbart plast.

Polymerer är bakom många viktiga uppfinningar av de senaste decennierna, som 3D tryckning. Den så kallade "engineering plast", som används i applikationer från bil till byggnad till möbler, har överlägsna egenskaper och kan även hjälpa till att lösa miljöproblem. Till exempel tack vare plastplaster, fordon är nu lättare, så de får bättre bränsle körsträcka. Men när antalet användningsområden stiger, det gör också efterfrågan på plast. Världen producerar redan över 300 miljoner ton plast varje år. Numret kan vara sex gånger det med 2050.

Petroplast är inte i grunden allt så illa, men de är ett missat tillfälle. Lyckligtvis finns det ett alternativ. Byte från petroleumbaserade polymerer till polymerer som är biologiska baserade kan minska koldioxidutsläppen med hundratals miljoner ton varje år. Biobaserade polymerer är inte bara förnybara och mer miljövänliga att producera, men de kan faktiskt få en netto fördelaktig effekt på klimatförändringen genom att fungera som kolavlopp. Men inte alla biopolymerer skapas lika.

Bioplaster beror inte på borrning för olja eftersom de får kolet från CO2 redan i atmosfären. (det överraskande sättet att plast skulle kunna bidra till att bekämpa klimatförändringen)Bioplaster beror inte på borrning för olja eftersom de får kolet från CO2 redan i atmosfären. QiuJu Song / Shutterstock.com

Nedbrytbara biopolymerer

Du kan ha stött på "bioplaster"Framförallt, som engångsredskap i synnerhet - dessa plast härrör från växter istället för olja. Sådana biopolymerer framställs genom att mata sockerarter, oftast från sockerrör, sockerbetor eller majs till mikroorganismer som producerar prekursormolekyler som kan renas och kemiskt kopplas samman för att bilda polymerer med olika egenskaper.

Växtbaserad plast är bättre för miljön av två skäl. För det första är det en dramatisk minskning av den energi som krävs för att tillverka växtbaserad plast - med så mycket som 80 procent. Medan varje ton petroleum härledd plast genererar 2 till 3 ton CO₂, kan detta reduceras till omkring 0.5 ton CO2 per ton biopolymer och processerna blir bara bättre.

För det andra kan växtbaserad plast vara biologiskt nedbrytbar, så att de inte ackumuleras i deponier.

Medan det är bra för engångsartiklar som plastgafflar för biologisk nedbrytning, är det ibland en längre livstid viktigt - du skulle nog inte vilja att bilens instrumentpanel sakta blir till en hög med svampar över tiden. Många andra tillämpningar kräver samma typ av motståndskraft, som byggmaterial, medicintekniska produkter och hushållsapparater. Biologiskt nedbrytbara biopolymerer är inte heller återvinningsbara, vilket innebär att fler växter behöver odlas och bearbetas ständigt för att möta efterfrågan.

Biopolymerer som kolförvaring

Plast, oavsett källan, är huvudsakligen gjord av kol - ca 80 viktprocent Medan petroleum härledd plast inte släpper ut CO2 på samma sätt som brinnande fossila bränslen gör det, hjälper de inte heller till att kollidera något av överskottet av detta gasformiga förorenande ämne - kolet från flytande olja omvandlas helt enkelt till fast plast.

Bio-polymerer är å andra sidan härrörande från växter, som använder fotosyntes för att omvandla CO2, vatten och solljus till sockerarter. När dessa sockermolekyler omvandlas till biopolymerer, kol låses effektivt bort från atmosfären - så länge de inte är biologiska eller förbrända. Även om biopolymerer hamnar i en deponi, kommer de fortfarande att tjäna denna kollagerlagring.

CO2 är endast omkring 28-procentigt kol efter vikt, så polymerer utgör en enorm reservoar för att lagra denna växthusgas. Om den nuvarande världsutbudet av cirka 300 miljoner ton polymerer var allt icke biologiskt nedbrytbart och biobaserat skulle detta motsvara en gigaton - en miljard ton - av sekvestrerad CO₂, omkring 2.8 procent av nuvarande globala utsläpp. I en senaste rapporten, den mellanstatliga panelen för klimatförändringar beskrev att fånga, lagra och återanvända kol som en nyckelstrategi för att mildra klimatförändringen. bio-baserade polymerer kan göra ett viktigt bidrag, upp till 20 procent av den CO₂-avlägsnande som krävs för att begränsa global uppvärmning till 1.5 grader Celsius.

Den icke nedbrytbara biopolymermarknaden

Aktuella kolsekvensstrategier, inklusive geologisk lagring som pumpar CO₂ avgaser under jord eller regenerativt jordbruk som lagrar mer kol i jorden, lutar kraftigt på politiken för att driva de önskade resultaten.

Även om dessa är kritiska mekanismer för minskning av klimatförändringen, har sekvestreringen av kol i form av bio-polymerer potential att utnyttja en annan förare: pengar.

Konkurrens baserad på pris ensam har varit utmanande för bio-polymerer, men tidiga framgångar visa en väg mot större penetration. En spännande aspekt är möjligheten att få tillgång till nya kemikalier som för närvarande inte finns i petroleum härledda polymerer.

Petro-plastflaskor kan endast återvinnas några gånger max. (det överraskande sättet att plast skulle kunna bidra till att bekämpa klimatförändringen)Petro-plastflaskor kan endast återvinnas några gånger max. hans / pixabay, CC BY

Tänk på återvinningsbarhet. Få traditionella polymerer är verkligen återvinningsbar. Dessa material är egentligen oftast nere, vilket betyder att de bara är lämpliga för applikationer med lågt värde, till exempel byggmaterial. Tack vare verktygen för genetisk och enzymteknik, men egenskaper som fullständig återvinningsbarhet - som tillåter materialet att användas flera gånger för samma tillämpning - kan utformas i bio-polymerer från början.

Bio-polymerer idag baseras i stor utsträckning på naturliga jäsningsprodukter av vissa bakteriearter, såsom produktion av Lactobacillus av mjölksyra - samma produkt som ger smaktillsättning i sura öl. Även om dessa utgör ett bra första steg, tyder på ny forskning att den verkliga mångsidigheten hos biopolymerer kommer att släppas ut under de närmaste åren. Tack vare modern förmåga att konstruera proteiner och modifiera DNA, anpassad design av biopolymerprekursorer är nu i räckhåll. Med det blir en värld av nya polymerer möjliga - material där dagens CO₂ kommer att ligga i en mer användbar och mer värdefull form.

Planer börjar också vara tillverkade av polymerer - bio-polymerer är nästa steg. (det överraskande sättet att plast skulle kunna bidra till att bekämpa klimatförändringen)Planer börjar också vara tillverkade av polymerer - bio-polymerer är nästa steg. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

För att denna dröm ska kunna realiseras behövs mer forskning. Medan tidiga exempel finns här idag - som delvis biobaserad Coca-Cola PlantBottle - Den bioteknik som krävs för att uppnå många av de mest lovande nya bio-polymererna finns fortfarande i forskningsfasen - som a förnybart alternativ till kolfiber som kan användas i allt från cyklar till vindturbinblad.

Regeringens politik som stöder koldioxiduppsägning skulle också bidra till att driva antagandet. Med denna typ av stöd på plats är betydande användning av biopolymerer som kollagring möjlig så snart som de närmaste fem åren - en tidslinje med potential att ge ett viktigt bidrag till att hjälpa till att lösa klimatkrisen.Avlyssningen

Om Författarna

Joseph Rollin, postdoktoral forskare inom bioenergi, National Renewable Energy Laboratory och Jenna E. Gallegos, postdoktoral forskare inom kemi- och bioteknik, Colorado State University

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

{amazonWS: searchindex = Böcker; nyckelord = koldioxiduppsättning; maxresultat = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}