Sökningen är på för hållbar plast

Sökningen är på för hållbar plast

Som petroleumsbaserade polymerer stör våra hav och kullar våra liv, söker forskare mer miljövänliga sätt att möta efterfrågan på hållbara och mångsidiga material. Flickr: Foto av Bo Eide (Flickr / Creative Commons) 

Juli 29, 2015 - Ödet av världens hav kan vila inuti en rostfri tank, inte riktigt lika stor som en liten ölkål. Inuti sätter genetiskt modifierade bakterier majs sirap in i en slående massa polymerer som kan användas för att producera en mängd olika vanliga plaster.

"Det är lite som att göra yoghurt", säger Oliver Peoples, vetenskaplig chef för Metabolix, Inc.

Cambridge, Massachusetts-baserade företag där bioplaster bildar sig i laboratorieskalferkammare är ett av ett växande antal företag och institutioner som arbetar för att utveckla kostnadskompatibla och mer miljövänliga ersättare för konventionell plast, som är gjorda av fossila bränslen, misslyckas att sönderdela och vrida våra oceaner i hav av flytande plast.

"Vi har sett den här enorma ökningen av produktionen i plast som också resulterar i en ökning av avfallsflödet också", säger Jenna Jambeck, en miljöingenjörs fakultetsmedlem vid University of Georgia. "Till skillnad från material som biologer, har plast alla dessa problem. Det reser lätt i vattendrag, det fysiskt fragmentar i mindre bitar som är extremt svåra eller omöjliga att samla, och [det tenderar att] absorbera kemiska föroreningar som redan finns i miljön. "

Några 4.8 miljoner till 12.7 miljoner ton (5.3 miljoner till 14 miljoner ton) av plast eller upp till 4 procent av den ungefär 300 miljoner ton (330 miljoner ton) plast som produceras varje år, gick in i havet som skräp i 2010. Siffran förväntas öka 10-vikten under det närmaste decenniet, eftersom mer plast produceras och efterföljare försvinner avfallshantering och återvinning, enligt en studie Jambeck och kollegor publiceras tidigare i år i tidskriften Vetenskap.

Vilken effekt har denna plast på levande saker, inklusive människor, är fortfarande oklart. Ett antal senaste studier visar att kemikalier i små bitar av plast och även plastbitarna själva kan ackumuleras i fåglar, fiskar och andra marina liv. Laboratorietestning har visat att de kemikalier som utgör dem kan orsaka negativa hälsoeffekter, inklusive leverskador och endokrina störningar genom förändrat genuttryck. Huruvida liknande effekter uppstår utanför laboratoriet eller om de sträcker sig upp i livsmedelskedjan till människor som äter marina organismer är fortfarande okända, men båda verkar helt trovärdiga.

Och det är inte allt. Plast är också ökända i växthusgasavdelningen. Omkring 8 procent av petroleum som används över hela världen varje år går för att göra plast direkt eller för att driva plasttillverkningsprocesserna, enligt en den senaste rapporten från Worldwatch Institute.

"Även om folk tycker om att de skulle vilja använda mindre plast istället för mer, är det faktum att plast är moderna material som gör bilarna lättare, renar vatten och ger enorm fördel för hälso- och säkerhetsapplikationer." - Marc Hillmyer Varför inte bara minska vår användning? För en sak är plast otroligt mångsidigt och möter ett spektrum av behov av flexibilitet, kostnad och andra parametrar som substitutmaterial skulle vara svåra att matcha. Inte bara det, men ersättande material presenterar sina egna negativa miljö-, sociala och hälsoeffekter.

"Även om människor känner att de skulle vilja använda mindre plast istället för mer, är det faktum att materia är moderna material som gör bilar lättare, renar vatten och ger enorm fördel för hälso- och säkerhetsapplikationer, säger Marc Hillmyer, direktör för Centrum för hållbara polymerer vid University of Minnesota i Minneapolis.

Det finns med andra ord solida skäl för att driva mer hållbara alternativ till konventionell plast - nämligen växtbaserad plast. Sådana så kallade bioplaster kan försämras, vilket dramatiskt minskar risken för att de kommer att hamna förorenande mark eller hav. De minskar också vårt beroende av fossila bränslen, vilket minskar plastens koldioxidavtryck. Utsläppen av växthusgaser i samband med bioplaster är 26-procent lägre än de som är förknippade med konventionell plast enligt en ny livscykelanalys av majsbaserad och petroleumbaserad plast av forskare vid Michigan State University.

Emerging Alternatives

Att hitta icke-petroleumsbaserade, nedbrytbara alternativ till dagens plast är dock inte lätt. Plast gjord av majs, sockerrör eller annat växtbaserat material är inte nödvändigtvis nedbrytbart och att nedbrytning uppstår när du vill att det kan vara svårt.

"Du vill inte ha din plastpåse att försämras medan du använder den, säger Hillmyer. "Å andra sidan vill du att det försämras snabbt när det sätts i en annan miljö."

Medan kemister har haft svårigheter att omforma petroleumsbaserad plast så att de kan försämras uppstår ett antal biobaserade, nedbrytbara alternativ.

Trots dessa och andra framgångar på senare tid förblir bioplaster en liten del av branschen som helhet. Natureworks, ett företag baserat i Minnetonka, Minnesota, är en av världens ledande tillverkare av bioplast. Företaget tillverkar polymjölksyra eller PLA, en biologiskt nedbrytbar plast som den härrör från majsstärkelse och tillverkar till ett brett utbud av konsumentprodukter - inklusive bestick, engångsbestick, koppar och förpackningar - som sönderfaller i slutet av deras livslängd. Företagets ursprungliga produktionsanläggning i Blair, Nebraska, kom online 2002 och kan producera 140,000 150,000 ton (XNUMX XNUMX ton) PLA per år. Företaget tillkännagav nyligen planer på att öppna en andra anläggning i Sydostasien som skulle använda sockerrör som råvara.

En annan ledande tillverkare av bioplast är Coca-Cola Company, som i 2009 lanserade PlantBottle, en dryckesflaska gjord av polyetylentereftalat -PET - som innehåller upp till 30-procent biobaserat material. Flaskorna är inte nedbrytbara men kan, till skillnad från de flesta biobaserade plastmaterial, återvinnas tillsammans med konventionell PET, en vanlig återvunnen plast. Sedan 2009 har företaget producerat 35 miljarder av sina ursprungliga PlantBottles. I juni 2015 presenterade företaget en ny version som är 100 procent biobaserad.

Trots dessa och andra senaste framgångar är bioplaster en liten del av branschen som helhet. Materialen är väl lämpade för engångsprodukter som skedar och flaskor där konsumenterna är villiga att betala premie för mer hållbara produkter. Hög hållbarhet, mindre synliga tillämpningar - till exempel vattenrör av PVC som vanligen används i bostads- och kommersiell rörmokare - tillverkas fortfarande av konventionell plast. Sammantaget kommer mindre än 0.5 procent av all plast från icke-petroleumkällor, enligt Society of the Plastics Industry, en branschhandelskoncern med säte i Washington, DC

Regeringsreglering leder emellertid till ökad användning av bioplaster. I 2014 Illinois förbjudna microbeads, små plast slipmedel som vanligtvis används i ansiktsskrubb, schampo och tandkräm, på grund av oro över miljöförstöring i de stora sjöarna. Vid mindre än en millimeter i diameter är mikropärlor för små för att filtreras av avloppsreningssystem och har hittats i både sötvatten och marina miljöer.

organisk plast 8 7Konsumtionsvaror som kan tillverkas av biologiskt nedbrytbar PHA inkluderar påsar, redskap och elektriska kabeljackor. Foto med tillstånd av Metabolix.

Med ett federalt förbud mot mikrobitar förväntas Metabolix samarbeta med Honeywell i mars för att producera ett biologiskt nedbrytbart alternativ till mikrokulor. De mikroföretag som de två företagen utvecklar är gjorda av polyhydroxialkanoater eller PHA, en biobaserad plast som är dyrare men också mer mångsidig än PLA. Mikropärlorna som de två företagen utvecklar är gjorda genom jäsning av majsstärkelse, även om de också kan göras från icke-livsmedelsgrödor som switchgrass. PHA-mikrobitar kommer att försämras till koldioxid och vatten i några månader i samma takt som cellulosa eller papper, säger folk.

Runt ner sidorna

När vi ökar vårt beroende av plast som kommer från grödor som majs eller sockerrör, kan vi oavsiktligt introducera nya miljöhänsyn. En ny studie i tidningen Renare produktion noterade bioplaster odlade från jordbruksråvaror använd betydande mängder vatten, bekämpningsmedel och gödningsmedel som kan orsaka luft och vattenförorening och konkurrera om mark med gröda som odlas för mat.

Ett möjligt sätt att komma runt de nedre sidorna av växtbaserad plast och samtidigt minska beroendet av petroleum är att använda CO2 som ett råmaterial istället. Novomer, ett företag som spunnits ut från forskning vid Cornell University i Ithaca, New York, sänder avfall CO2 från etanolproduktionsanläggningar till plast. Företaget tillverkar polyoler - polymerer som används för att göra böjligt skum som finns i madrasser, sittkuddar och isolering, samt en rad specialbeläggningar och tätningsmedel.

"Om din madrass gjordes med vårt material skulle det vara ungefär 22 viktprocent koldioxid", säger Peter Shepard, Novomers vice vd för polymerer. "Det tar en växthusgas som är ett avfall och gör det till en värdefull produkt. "

Typiskt CO2 är för inert att reagera med andra föreningar, vilket gör dess användning i plast eller andra tillämpningar svår. Geoffrey Coates, en kemiprofessor vid Cornell University i Ithaca och en medgrundare av Novomer, utvecklade en katalysator som ökade CO-reaktiviteten2 samtidigt som reaktionen hos en annan viktig polyolbeståndsdel sänks, vilket gör det lättare att införliva CO2 in i den resulterande polymeren.

"Det är som om du har barn och du ger dem pizza och broccoli och du berätta för dem varje gång du tar en bit pizza måste du ta en bit broccoli", säger Coates, som också är medlem i Centrum för hållbara polymerer .

Den största utmaningen för bioplaster är att de konkurrerar mot konventionell plast, otroligt billiga material som har blivit honed under de senaste 60-åren. Scheer säger. Polyolerna som tillverkas av Novomer är nedbrytbara men förlorar sin nedbrytbarhet i kombination med petroleumbaserade kemikalier för att göra skum.

Fastän bolaget idag fokuserar på att göra skum och tätningsmedel, säger Shepard Novoms CO2baserade polymerer kan användas för att göra nedbrytbar plast med en CO2 innehåll så hög som 50 procent.

Största utmaningen

Trots stark tillväxt de senaste åren säger vissa att bioplaster inte har levt upp till sin potential.

"Bioplastindustrin har inte kunnat skapa polymerer som är tillräckligt attraktiva när det gäller prissättning och egenskaper som gör världen villig att förändras", säger Frederick Scheer, tidigare VD för Cereplast, ett ledande bioplastföretag som deklarerade konkurs i 2014.

Den största utmaningen för bioplaster är att de konkurrerar mot konventionell plast, otroligt billiga material som har blivit honed för de senaste 60-åren, säger Scheer.

"Människor är lite medvetna om miljöpåverkan av oljebaserade material som inte kommer att brytas ned, men de är inte villiga att spendera extra dollar för att driva [nya] materialtyper", säger han.

Konkurrensen med petroleumsbaserad plast har bara intensifierats under det senaste året då oljepriset har sjunkit i hälften. "För att vara konkurrenskraftig med traditionellt oljebaserat material behövde vi priset på olja vara någonstans runt $ 130, $ 140 per fat", säger Scheer. "Det är klart att vid $ 50 ett fat är vi långt ifrån att kunna konkurrera."

Scheer säger att det finns kapacitet att göra hela världens plast från icke-petroleumskällor, men att göra det skulle kräva betydande statligt stöd. "Det måste drivas av reglering som kommer att tvinga kostnaden för plast och oljepriset att vara betydligt högre än det är just nu", säger han.

Polyeten konkurrent?

Om hållbar plast som minskar vårt beroende av fossila bränslen och försämras i slutet av deras livslängd, kommer att bli vanliga, de måste kunna dela in inte bara för mikrobitar, skum och andra specialanvändningar utan också för termoplaster - låg -kostnader, formbara polymerer som omfattar mer än 80 procent av de hundratals miljoner ton plast som produceras varje år.

Coates jobbar nu med en ny biopolymer med egenskaper som är jämförbara med eller kanske bättre än polyeten, den mest producerade termoplast som används för att göra allt från papperskorgen till vattenflaskor till plastleksaker.

Även ett tunt lager av polyeten är oerhört stark, vilket gör att till exempel postkuvert som är nästan omöjliga att öppna utan sax eller mjölkkanna som inte går sönder när de släpps på golvet. "Det mesta är att det är ett semikristallint material, säger Coates. "De [polymera] kedjorna packar bredvid varandra på ett mycket snävt och specifikt sätt som övergripande ger ganska imponerande egenskaper."

I en 2014 studie publicerad i Journal of American Chemical SocietyCoates och kollegor i Cornell beskrev ett nytt material med en halvkristallin struktur som är gjord av ett sockermaterial och har egenskaper som liknar polyeten, men kan bättre sönderfalla i slutet av dess livslängd.

"Det händer inte över natten, men jag tror att det finns vissa positiva [tecken på att det] kan vara en riktig konkurrent för en plast som polyeten", säger Hillmyer.

Det nya materialet, känt som poly (polypropylensuccinat), har inte testats för att se hur snabbt det skulle sönderfalla i en deponi eller havsmiljö. Men baserat på dess sammansättning, säger Coates, bör det börja bryta ned i vatten efter flera månader, en tidsperiod som skulle överstiga användbarheten för de flesta engångsprodukter. Poly (polypropylensuccinat) bryts ner i propylenglykol och bärnstenssyra, icke-toxiska material som ytterligare reduceras till CO2 och vatten när de intas av mikrober.

"Om du var tvungen att äta polymernedbrytningsprodukter, skulle de vara de du vill," säger Coates.

Det är osannolikt att poly (polypropylensuccinat) någonsin kommer att kosta mindre pund-för-pund än konventionell polyeten, men dess unika kristallina struktur tyder på att den kan fungera bättre än sin petroleum motsvarighet. Om så är fallet kan tillverkare av bioplaster någonsin kunna tävla med dagens plastindustri genom att göra saker som mjölkkanna med betydligt mindre material än petroleumsbaserad plast.

Uphill Battle

Kortfattat försvinnande regeringsförordningar som sätter pris på kol eller kräver att alla plaster ska bionedbrytas, måste bioplaster hitta sätt att utkonkurrera konventionell plast om de någonsin kommer att fylla mer än nischapplikationer.

Det är ett uppåtstridigt slag - men en som en annan en-nischprodukt, solpanelen, vinns alltmer.

I 2007 gjorde solkraft mindre än 0.1 procent av den amerikanska elproduktionen. Tack vare uppfinningsrikedom och innovation har priset på fotovoltaiska moduler sjunkit från US $ 4 per watt till US $ 0.50 per watt, vilket gör solen till den snabbast växande energikällan i landet.

Kan de som arbetar med bioplaster se en liknande förändring av havet? I slutändan kommer en hel del sannolikt att rida inte bara på hur bra deras produkter bryter ner, utan om hur mycket de kan bryta ner konventionell plasts konkurrenskraft.Visa Ensia hemsida

Om författaren

mckenna philPhil McKenna är en frilansskribent intresserad av konvergensen av fascinerande individer och spännande idéer. Han skriver i första hand om energi och miljö med fokus på individerna bakom nyheterna. Hans arbete förekommer i Du har nu möjlighet New York Times, Smithsonian, WIRED, Audubon, New Scientist, Technology Review, MATTER och NOVA, där han är en bidragande redaktör.

Denna artikel publicerades ursprungligen på Ensia

Relaterade Bok:

{amazonWS: searchindex = Böcker, nyckelord = 163220665X; maxresults = 1}

 

 


 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

Du kanske också gillar

INNERSELF VOICES

fullmåne över Stonehenge
Horoskop Aktuell vecka: 20 - 26 september 2021
by Pam Younghans
Den här astrologiska veckotidningen baseras på planetariska influenser och erbjuder perspektiv och ...
en simmare i stora vattenytor
Glädje och motståndskraft: Ett medvetet motgift mot stress
by Nancy Windheart
Vi vet att vi befinner oss i en stor övergångstid, att föda ett nytt sätt att vara, leva och ...
fem stängda dörrar, den ena gjorde gula, de andra vita
Var ska vi gå härifrån?
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Livet kan vara förvirrande. Det är så många saker som händer, så många val presenteras för oss. Även en…
Inspiration eller motivation: Vilket fungerar bäst?
Inspiration eller motivation: Vilket kommer först?
by Alan Cohen
Människor som är entusiastiska inför ett mål hittar sätt att uppnå det och de behöver inte bli förkrossade ...
fotosilhouett av bergsklättrare med hjälp av en plockning för att säkra sig
Tillåt rädslan, förvandla den, gå igenom den och förstå den
by Lawrence Doochin
Rädslan känns knäpp. Det finns ingen väg runt det. Men de flesta av oss svarar inte på vår rädsla i en ...
kvinna som sitter vid sitt skrivbord och ser orolig ut
Mitt recept för ångest och oro
by Jude Bijou
Vi är ett samhälle som gillar att oroa sig. Oron är så utbredd att det nästan känns socialt acceptabelt.…
svängig väg i Nya Zeeland
Var inte så hård mot dig själv
by Marie T. Russell, InnerSelf
Livet består av val ... vissa är "bra" val, och andra inte så bra. Men alla val ...
man som står på en brygga som lyser med en ficklampa mot himlen
Välsignelse för andliga sökande och för människor som lider av depression
by Pierre Pradervand
Det finns ett sådant behov i världen av den mest ömma och enorma medkänsla och djupare, mer ...
februari varcas 2 2
Det är februari: Tiden att vakna och luka kaffet
by Sarah Varcas
Februari kanske känns mycket mer som början på ett nytt år än i januari! Med kvicksilver retrograd ...
Vad är skillnaden mellan blåa moons: säsongsbundna, kalendriska eller astrologiska
Vad är skillnaden mellan de olika blåa moonen?
by Sarah Varcas
Då och då hör du att en fullmåne betecknas som en blåmåne och därför av ...
"Något att oroa sig för" tankar
Vad ska man göra med de "något att oroa sig för" tankar
by Ora Nadrich
Ibland är tankarna som stör oss inte baserade på något konkret, som hälsa eller karriär ...

MEST LÄS

Hur att bo på kusten är kopplat till dålig hälsa
Hur att bo på kusten är kopplat till dålig hälsa
by Jackie Cassell, professor i primärvårdsepidemiologi, hederskonsult i folkhälsa, Brighton and Sussex Medical School
De osäkra ekonomierna i många traditionella kuststäder har minskat ytterligare sedan ...
De vanligaste frågorna för Earth Angels: Kärlek, rädsla och förtroende
De vanligaste frågorna för Earth Angels: Kärlek, rädsla och förtroende
by Sonja Grace
När du upplever att vara en jordängel kommer du att upptäcka att tjänstens väg är full av ...
Hur kan jag veta vad som är bäst för mig?
Hur kan jag veta vad som är bäst för mig?
by Barbara Berger
En av de största sakerna jag har upptäckt när jag arbetar med kunder varje dag är hur extremt svårt ...
Ärlighet: Det enda hoppet om nya relationer
Ärlighet: Det enda hoppet om nya relationer
by Susan Campbell, Ph.D.
Enligt de flesta singlar jag har träffat på mina resor är den typiska dejtingsituationen fyllig ...
Vilka mäns roller 1970-talets kampanjer mot sexism kan lära oss om samtycke
Vilka mäns roller 1970-talets kampanjer mot sexism kan lära oss om samtycke
by Lucy Delap, University of Cambridge
1970-talets antisexistiska mänrörelse hade en infrastruktur av tidskrifter, konferenser, herrcentra ...
Chakra Healing Therapy: Dansar mot den inre mästaren
Chakra Healing Therapy: Dansar mot den inre mästaren
by Glen Park
Flamencodans är en fröjd att titta på. En bra flamencodansare utstrålar ett sprudlande självförtroende ...
Ta ett steg mot fred genom att ändra vårt förhållande med tanken
Steg mot fred genom att ändra vårt förhållande med tanken
by John Ptacek
Vi tillbringar våra liv nedsänkta i en flod av tankar, omedvetna om att en annan dimension av medvetande ...
bild av planeten Jupiter på horisonten av en stenig havsstrand
Är Jupiter en Planet of Hope eller en Planet of Missnöje?
by Steven Forrest och Jeffrey Wolf Green
I den amerikanska drömmen som den för närvarande uppdelas försöker vi göra två saker: tjäna pengar och förlora ...

följ InnerSelf på

Facebookikon ikon~~POS=HEADCOMPtwitter iconyoutube iconinstagram ikonpintrest ikonrss-ikonen

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

TILLGÄNGLIGA SPRÅK

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

Nya Attityder - Nya Möjligheter

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Publikationer. All Rights Reserved.