Bilang petrolyo-based polymers napakarumi ating mga karagatan at magkalat ating buhay, mga mananaliksik humingi mas kapaligiran friendly na mga paraan upang matugunan ang demand para sa matibay, maraming nalalaman mga materyales. Flickr: Photo by Bo Eide (Flickr / Creative Commons) 

Hulyo 29, 2015 - Ang kapalaran ng mga karagatan sa mundo ay maaaring magpahinga sa loob ng isang hindi kinakalawang na tangke ng bakal na hindi gaanong sukat ng isang maliit na serbesa ng serbesa. Sa loob, binago ng genetically modified bacteria ang mais syrup sa isang nakakalasing na mass ng polymers na maaaring magamit upang makagawa ng maraming iba't ibang mga karaniwang plastik.

"Ito ay kagaya ng paggawa ng yogurt," sabi ni Oliver Peoples, punong siyentipikong opisyal ng Metabolix, Inc.

Ang Cambridge, Massachusetts-based na kumpanya na kung saan ang bioplastics tumanggap ng hugis sa laboratoryo-scale pagbuburo kamara ay isa sa isang lumalagong bilang ng mga negosyo at institusyon nagtatrabaho upang bumuo ng cost-competitive, mas kapaligiran friendly replacements para sa maginoo plastics, na kung saan ay ginawa mula sa Fossil fuels, mabibigo mabulok at Ino ating mga karagatan sa dagat ng mga lumulutang na plastic.

"Nakita namin ang malaking pagtaas sa produksyon sa plastic na nagreresulta sa pagtaas sa basura," sabi ni Jenna Jambeck, isang miyembro ng environmental engineering faculty sa University of Georgia. "Hindi tulad ng materyal na biodegrades, ang plastic ay may lahat ng mga isyung ito. Madali itong naglalakbay sa mga daanan ng tubig, ito ay mga pisikal na mga fragment sa mas maliliit na piraso na napakahirap o imposible upang mangolekta, at [ito ay may kaugaliang] sumipsip ng mga kemikal na contaminants na nasa kapaligiran na. "

Ang ilang mga 4.8 milyon sa 12.7 milyong metrikong tonelada (5.3 milyon hanggang 14 milyong tonelada) ng plastik, o hanggang sa 4 porsiyento ng humigit-kumulang na 300 milyong metrikong tonelada (330 milyong tonelada) ng plastik na ginawa bawat taon, ay pumasok sa karagatan bilang basura sa 2010. Ang figure ay inaasahang tumaas ang 10-fold sa susunod na dekada dahil mas maraming plastic ang ginawa at kasunod ay nag-iwas sa pangangasiwa ng basura at pag-recycle, ayon sa pag-aaral ng Jambeck at mga kasamahan na inilathala nang mas maaga sa taong ito sa journal agham.

Ano ang epekto ng lahat ng plastik na ito sa mga nabubuhay na bagay, kabilang ang mga tao, ay nananatiling hindi maliwanag. Ang ilang mga kamakailang mga pag-aaral ay nagpapakita na ang mga kemikal sa maliliit na piraso ng plastik, at maging ang mga plastik na piraso mismo, ay maaaring maipon sa mga ibon, isda at iba pang buhay sa dagat. Ang pagsusuri sa laboratoryo ay nagpapakita ng mga kemikal na bumubuo sa kanila ay maaaring maging sanhi ng masamang epekto sa kalusugan, kabilang ang pinsala ng atay at pagkasira ng endokrin sa pamamagitan ng binagong ekspresyon ng gene. Kung ang mga katulad na epekto ay nangyari sa labas ng laboratoryo o kung pinalawak nila ang kadena ng pagkain sa mga tao na kumakain ng mga organismo ng dagat ay nananatiling hindi kilala, gayunpaman ay tila ang lahat ng ito ay lubos na makatwiran.

At na hindi lahat. Plastics ay kilalang-kilala sa gas department greenhouse pati na rin. Sa pahapyaw na 8 porsiyento ng petrolyo ginagamit sa buong mundo sa bawat taon napupunta sa gumawa plastic tuwiran o sa kapangyarihan ang plastic manufacturing proseso, ayon sa isang kamakailang ulat ng Worldwatch Institute.

"Kahit na ang mga tao ay parang gusto nilang gumamit ng mas mababa sa plastic kaysa sa higit pa, ang katotohanan ng bagay na ang mga plastik ay mga modernong materyales na gumagawa ng mga sasakyan na mas magaan, nagpapadalisay ng tubig at nagdaragdag ng napakalaking benepisyo sa mga aplikasyon ng kalusugan at seguridad." - Marc HillmyerWhy not bawasan lamang ang aming paggamit? Para sa isang bagay, ang mga plastik ay hindi mapaniniwalaan o kapani-paniwala maraming nalalaman, nakakatugon sa isang spectrum ng mga pangangailangan para sa kakayahang umangkop, gastos at iba pang mga parameter na mga materyales na kapalit ay mahirap ilagay sa tugma. Hindi lamang iyon, subalit ang mga materyales na kapalit ay nagpapakita ng kanilang sariling masamang epekto sa kapaligiran, panlipunan at kalusugan.

"Kahit na ang mga tao pakiramdam tulad ng nais nilang gumamit ng mas kaunting plastic sa halip na higit pa, ang katotohanan ng bagay ay na ang mga plastik ay modernong mga materyales na gumawa ng mga kotse mas magaan, maglinis ng tubig at magdagdag ng napakalaking pakinabang sa mga aplikasyon sa kalusugan at seguridad," sabi ni Marc Hillmyer, direktor ng Center para sa Sustainable Polymers sa University of Minnesota sa Minneapolis.

Sa madaling salita, may mga solidong dahilan para sa paghawak ng mas sustainable na mga alternatibo sa mga konventional plastics - katulad, planta na nakabatay sa plastik. Ang mga naturang tinatawag na bioplastics ay nakakapagpawalang-saysay, na lubhang binabawasan ang panganib na ang mga ito ay mawawalan ng maruming lupa o dagat. Ibababa din nila ang aming pagtitiwala sa fossil fuels, pagbabawas ng carbon footprint ng plastic. Ang mga greenhouse gas emissions na nauugnay sa bioplastics ay mas mababa sa 26 kaysa sa mga nauugnay sa maginoo plastik, ayon sa isang kamakailang pag-aaral ng buhay-cycle ng corn-based at petroleum-based na plastic ng mga mananaliksik sa Michigan State University.

Umuusbong Alternatibo

Ang paghahanap ng non-petroleum-based, decomposable na mga alternatibo sa mga plastik ngayon, gayunpaman, ay hindi madali. Ang plastik na gawa sa mais, tubo o iba pang materyales na nakabatay sa planta ay hindi kinakailangang mahina, at nakakakuha ng marawal na kalagayan kung nais mo itong maging mahirap.

"Hindi mo gusto ang iyong plastic bag upang pababain ang sarili habang ikaw ay gumagamit ng ito," sabi ni Hillmyer. "Sa kabilang dako na gusto mo ito upang pababain ang sarili mabilis kapag ilagay sa isa pang kapaligiran."

Habang chemists nahirapan reformulating petrolyo-based plastics upang maaari silang pababain ang sarili, isang bilang ng mga bio-based, degradeable alternatibo ay umuusbong.

Sa kabila ng mga ito at iba pang mga kasalukuyang tagumpay, ang bioplastics ay mananatiling isang maliit na bahagi ng industriya bilang isang buo. Ang Natureworks, isang kumpanya na nakabase sa Minnetonka, Minnesota, ay isa sa mga nangungunang paggawa ng bioplastics sa buong mundo. Ang kumpanya ay gumagawa ng polylactic acid, o PLA, isang biodegradable na plastik na pinagmumulan nito mula sa cornstarch at ginagawa sa isang malawak na hanay ng mga produktong consumer - kasama ang solong gamit na flatware, tasa at packaging - na nabubulok sa pagtatapos ng kanilang kapaki-pakinabang na buhay. Ang paunang pasilidad ng produksyon ng kumpanya sa Blair, Nebraska, ay online noong 2002 at maaaring gumawa ng 140,000 metric tone (150,000 tonelada) na PLA bawat taon. Kamakailan ay inanunsyo ng kumpanya ang mga plano na magbukas ng pangalawang halaman sa Timog-silangang Asya na gagamitin ang tubo bilang feedstock nito.

Ang isa pang nangungunang tagagawa ng bioplastic ay ang Coca-Cola Company, na sa 2009 inilunsad PlantBottle, ang inumin bote na ginawa mula sa polyethylene terephthalate -PET - na naglalaman ng hanggang sa 30 porsyento biobased materyal. Ang mga bote ay hindi degradable ngunit, hindi tulad ng karamihan biobased plastics, maaaring recycled kasama maginoo PET, isang karaniwang recycled plastic. Since 2009 ang kumpanya ay ginawa 35 billion ng kanyang orihinal na PlantBottles. Noong Hunyo 2015 ang kumpanya unveiled ng isang bagong bersyon na ay 100 porsyento biobased.

Sa kabila ng mga ito at iba pang kamakailang mga tagumpay, ang bioplastics ay nananatiling isang maliit na bahagi ng industriya sa kabuuan. Ang mga materyales ay angkop para sa mga nag-iisang paggamit ng mga produkto tulad ng mga kutsara at mga bote kung saan ang mga mamimili ay gustong bayaran ang isang premium para sa mas napapanatiling mga produkto. Mataas na tibay, hindi gaanong nakikitang mga application - halimbawa, ang mga pipa ng tubig na gawa sa PVC na karaniwang ginagamit sa tirahan at komersyal na pagtutubero - ay ginagawa pa rin ng maginoo na plastik. Sa kabuuan, mas mababa sa 0.5 porsyento ng lahat ng plastic ang nagmumula sa mga di-petrolyo, ayon sa Society of the Plastics Industry, isang grupo ng industriya ng kalakalan na nakabase sa Washington, DC

Gobyerno regulasyon, gayunpaman, ay humahantong sa nadagdagan ang paggamit ng bioplastics. Sa 2014 Illinois pinagbawalan microbeads, napakaliit plastic abrasives karaniwang ginagamit sa facial scrubs, shampoo at toothpaste, dahil sa mga alalahanin tungkol sa kapaligiran marawal na kalagayan sa Great Lakes. Sa mas mababa sa isang milimetro sa diameter, microbeads ay masyadong maliit upang i-filter sa pamamagitan ng dumi sa alkantarilya sistema ng paggamot at ay natagpuan sa parehong freshwater at marine environment.

Consumer kalakal na maaaring gawin mula sa biodegradable PHA isama bags, kagamitan at electric cable jackets. Larawan kagandahang-loob ng Metabolix.

Sa pamamagitan ng isang pederal na ban sa microbeads inaasahan, Metabolix nakipagsosyo sa Honeywell Marso upang makabuo ng isang biodegradable alternatibo sa microbeads Ang microbeads ang dalawang mga kumpanya ay pagbuo ay ginawa mula sa Polyhydroxyalkanoates, o PHA, isang bio-based na plastic na mas mahal ngunit din mas maraming nalalaman kaysa sa PLA. Ang microbeads na binubuo ng dalawang kumpanya ay ginawa ng fermenting cornstarch, kahit na maaari rin itong gawin sa mga non-food crops tulad ng switchgrass. Ang PHA microbeads ay pababain ang carbon dioxide at tubig sa loob ng ilang buwan sa parehong rate bilang selulusa o papel, sabi ng mga Tao.

Sa paligid ng Down Sides

Bilang namin madagdagan ang aming pag-uumasa sa plastik sourced mula sa mga pananim tulad ng mais o tubo, maaaring hindi namin sinasadyang ipakilala ang mga bagong kapaligiran alalahanin. Ang isang kamakailang pag-aaral sa journal Mas Malinis na Produksyon nabanggit bioplastics lumago mula sa agrikultura feedstocks gamitin ang malaking bilang ng tubig, pesticides at fertilizers na maaaring maging sanhi ng polusyon ng hangin at tubig at makipagkumpetensya para sa lupa na may mga pananim na lumago para sa pagkain.

Ang isang posibleng paraan upang makakuha ng paligid ang down panig ng halaman-based plastics habang pagbabawas ng pagtitiwala sa petrolyo ay ang paggamit ng CO₂ bilang feedstock sa halip. Novomer, isang kumpanya nangangala out mula sa pananaliksik sa Cornell University sa Ithaca, New York, ay nagiging basura CO₂ mula sa mga halaman ng produksyon ng ethanol sa plastik. Ang kumpanya ay gumagawa ng polyols - ginagamit ng mga polymer upang gumawa ng may kakayahang umangkop na foam na matatagpuan sa mga kutson, mga cushions ng upuan at pagkakabukod, pati na rin ang isang hanay ng mga specialty coatings at sealants.

"Kung ang iyong kutson ay ginawa gamit ang aming materyal, ito ay magiging halos 22 porsiyento ng timbang carbon dioxide," sabi ni Peter Shepard, executive vice president ng Novomer ng polymers. "Ito ay tumatagal ng greenhouse gas na isang basurang materyal at nagiging isang mahalagang produkto. "

Kadalasan CO₂ Masyadong inert upang umepekto sa iba pang mga compounds, na ginagawang ang paggamit nito sa plastik o iba pang mga application mahirap. Geoffrey Coates, isang kimika propesor sa Cornell University sa Ithaca at isang co-founder ng Novomer, nakabuo ng isang katalista na nadagdagan ang reaktibiti ng CO₂ habang sabay-sabay ang pagbagal ng reaktibiti ng isa pang key polyol ingredient - na ginagawang madali upang maisama ang CO₂ sa nagresultang polimer.

"Ito ay tulad ng kung mayroon kang mga bata at bigyan mo sila ng pizza at broccoli at sasabihin mo sa kanila tuwing magkakaroon ka ng isang kagat ng pizza kailangan mong kumuha ng isang kagat ng broccoli," sabi ni Coates, na miyembro din ng Center of Sustainable Polymers .

Ang pinakamalaking hamon para bioplastics ay na sila ay pakikipagkumpitensya laban sa maginoo plastics, incredibly murang materyales na na-honed para sa nakalipas na 60 taon, Scheer says.The polyols ginawa ng Novomer ay degradable ngunit mawala ang kanilang degradability kapag pinagsama sa petrolyo-based na mga kemikal na gumawa foam.

Kahit na ang kumpanya ay kasalukuyang nakatutok sa paggawa foams at sealants, Shepard sabi ni ni Novomer CO₂Ang mga polymers na nakabase ay maaaring magamit upang gumawa ng degradable na plastik na may CO₂ nilalaman bilang mataas na porsiyento ng 50.

Biggest Challenge

Sa kabila ng malakas na paglago sa mga nakaraang taon, ang ilang sabihin bioplastics hindi nanirahan hanggang sa ang kanilang mga potensyal na.

"Ang bioplastics industriya ay hindi pa makakapag upang lumikha polymers na kaakit-akit sapat sa mga tuntunin ng presyo at sa mga tuntunin ng mga katangian na gawin ang mga mundo gustong baguhin," sabi ni Frederick Scheer, ang dating CEO ng Cereplast, isang beses-nangungunang bioplastics kumpanya na ipinahayag bangkarota sa 2014.

Ang pinakamalaking hamon para sa bioplastics ay nakikipagkumpitensya sila laban sa maginoo plastik, hindi kapani-paniwalang murang materyales na pinangalan para sa nakalipas na mga taon ng 60, sabi ni Scheer.

"Ang mga tao ay medyo may kamalayan sa epekto sa kapaligiran ng mga materyales na nakabatay sa langis na hindi makapagbubura, ngunit hindi sila gustong gumastos ng dagdag na dolyar upang itulak ang mga bagong uri ng mga materyales," sabi niya.

Ang kumpetisyon sa plastic na nakabatay sa petrolyo ay tumindi lamang sa nakalipas na taon dahil ang presyo ng langis ay bumaba sa kalahati. "Upang maging mapagkumpitensya sa tradisyunal na materyales na nakabatay sa langis na kailangan namin ang presyo ng langis na maging sa paligid ng $ 130, $ 140 isang bariles," sabi ni Scheer. "Maliwanag, sa $ 50 isang bariles tayo ay malayo sa kakayanang makipagkumpitensya."

Sinasabi ng Scheer na ang kakayahang gawin ang lahat ng plastik sa mundo mula sa mga hindi pinagkukunang petrolyo ay umiiral, ngunit upang gawin ito ay nangangailangan ng makabuluhang suporta ng gobyerno. "Ito ay dapat na hinihimok sa pamamagitan ng regulasyon na pilitin ang gastos ng plastic at gastos ng langis upang maging mas mataas kaysa sa ngayon," sabi niya.

Polyethylene Competitor?

Kung ang mga napapanatiling plastik na nagpapababa sa ating pag-asa sa fossil fuels at pababain ang dulo sa dulo ng kanilang kapaki-pakinabang na buhay ay pupunta sa mainstream, kakailanganin nilang ma-sub sa hindi lamang para sa microbeads, foam at iba pang specialty applications kundi para din sa thermoplastics - mababa Ang mga polimer, na binubuo ng higit sa 80 porsiyento ng daan-daang milyong toneladang plastik na ginawa kada taon.

Nagtatrabaho na ngayon si Coates sa isang bagong biopolymer na may mga katangian na maihahalintulad sa o marahil ay mas mahusay kaysa sa polyethylene, ang pinakakalat na thermoplastic na ginagamit upang gawing lahat mula sa mga bag ng basura hanggang sa mga bote ng tubig sa mga plastik na laruan.

Kahit na ang isang manipis na layer ng polyethylene ay hindi kapani-paniwala malakas, paggawa, halimbawa, ang mailing envelopes na halos imposible upang buksan walang gunting o gatas jugs na hindi masira kapag bumaba sa sahig. "Karamihan iyon ay dahil ito ay isang materyal na semicrystalline," sabi ni Coates. "Ang chains [polimer] ay magkakabit sa tabi ng bawat isa sa isang napaka-masikip at tiyak na fashion na pangkalahatang, ay nagbibigay ng medyo kahanga-hangang mga katangian."

Sa isang 2014 aaral na inilathala sa Journal ng mga Amerikano Society kimikal, Coates at kasamahan sa Cornell inilarawan ng isang bagong materyal na may isang semicrystalline istraktura na ginawa mula sa isang feedstock asukal at may mga katangian na katulad ng polyethylene, ngunit ay mas mahusay na ma-mabulok sa dulo ng kapaki-pakinabang na buhay nito.

"Hindi ito nangyayari sa isang gabi, ngunit sa palagay ko may mga tiyak na positibo [indications na ito] ay maaaring maging isang tunay na katunggali para sa isang plastic tulad ng polyethylene," sabi ni Hillmyer.

Ang bagong materyal, na kilala bilang poly (polypropylene succinate), ay hindi pa nasubok upang makita kung gaano kabilis ito ay mabulok sa landfill o marine environment. Ngunit batay sa komposisyon nito, sabi ni Coates, dapat itong magsimulang pababain ang tubig pagkatapos ng maraming buwan, isang panahon na lalampas sa kapaki-pakinabang na buhay ng karamihan sa mga nag-iisang paggamit ng mga produkto. Ang poly (polypropylene succinate) ay bumabagsak sa propylene glycol at succinic acid, nontoxic na mga materyales na karagdagang nabawasan sa CO₂ at tubig kapag ingested sa pamamagitan ng microbes.

"Kung kinakain mo ang mga produkto ng polimer ng degradasyon, ang mga ito ang gusto mo," sabi ni Coates.

Ito ay malamang na hindi na poly (polypropylene succinate) ay kailanman gastos mas mababa sa isang pound-for-pound na batayan kaysa sa maginoo polyethylene, ngunit nito natatanging mala-kristal na istraktura ay nagpapahiwatig maaaring ito gumanap ng mas mahusay kaysa sa kanyang petrolyo kapilas. Kung gayon, bioplastics mga tagagawa ay maaaring bukas-makalawa maging magagawang upang makipagkumpetensya sa plastik industriya ngayong araw sa pamamagitan ng paggawa ng mga bagay tulad ng gatas jugs sa makabuluhang mas mababa kaysa sa materyal petrolyo-based na plastik.

Pataas na labanan

Maikling ng pahapyaw regulasyon ng gobyerno na maglagay ng isang presyo sa carbon o nangangailangan ng lahat ng plastik upang biodegrade, bioplastics ay magkakaroon upang mahanap paraan upang outcompete maginoo plastik kung sila ay kailanman pagpunta sa punan ng higit sa mga aplikasyon niche.

Ito ay isang paakyat gera - ngunit isa na ang isa pang beses-niche produkto, ang solar panel, ay unting winning.

Sa 2007 solar power na ginawa mas mababa sa 0.1 porsyento ng US koryente henerasyon. Dahil sa katalinuhan at pagbabago, ang presyo ng photovoltaic modules ay bumaba mula sa US $ 4 bawat wat sa US $ 0.50 bawat wat, na gumagawa ng solar ang pinakamabilis na lumalaking pinagmumulan ng kuryente sa bansa.

Maaaring mga nagtatrabaho sa bioplastics makita ang isang katulad napakalaking pagbabago? Sa huli, ang isang pulutong ay malamang sumakay hindi lamang sa kung gaano kahusay ang kanilang mga produkto masira, ngunit sa kung magkano ang mga ito ay maaaring masira competitive gilid maginoo plastic ni.

Tungkol sa Ang May-akda

Si Phil McKenna ay isang freelance na manunulat na interesado sa tagpo ng mga kamangha-manghang mga indibidwal at nakakaintriga na mga ideya. Siya ay pangunahing nagsusulat tungkol sa enerhiya at sa kapaligiran na nakatutok sa mga indibidwal sa likod ng mga balita. Lumilitaw ang kanyang trabaho Ang New York Times, Smithsonian, naka-wire, Audubon, New Scientist, Teknolohiya Repasuhin, MATTER at NOVA, kung saan siya ay isang nag-aambag na editor.

Ang artikulong ito ay orihinal na lumitaw sa ensia

Mga Kaugnay Book:

at

Salamat sa pagbisita InnerSelf.com, Kung saan mayroon 20,000 + mga artikulong nagbabago sa buhay na nagtataguyod ng "Mga Bagong Saloobin at Bagong Posibilidad." Ang lahat ng mga artikulo ay isinalin sa 30+ wika. sumuskribi sa InnerSelf Magazine, na inilathala linggu-linggo, at Araw-araw na Inspirasyon ni Marie T Russell. InnerSelf Magazine ay nai-publish mula noong 1985.