Higit sa 99 porsiyento ng mga plastik ngayon ay nagmumula sa langis, ngunit ang mga bagong opsyon na batay sa bio ay nagiging available. Mga Icon sa pamamagitan ng Vectors Market, Freepik at srip, CC BY

Ano ang karaniwan sa iyong sasakyan, telepono, bote ng soda at sapatos? Lahat sila ay higit sa lahat ginawa mula sa petrolyo. Ang non-renewable na mapagkukunan na ito ay naproseso sa isang maraming nalalaman na hanay ng mga kemikal na tinatawag na polymers - o mas karaniwan, plastik. Higit sa 5 bilyong gallons ng langis bawat taon ay binago sa mga plastik na nag-iisa.

Ang mga polimer ay nasa likod ng maraming mahahalagang imbensyon ng nakaraang ilang dekada, tulad ng 3D pag-print. Ang tinatawag na "engineering plastics," na ginagamit sa mga application ranging mula sa automotive hanggang sa konstruksiyon sa mga kasangkapan, ay may superior properties at maaaring makatulong sa paglutas ng mga problema sa kapaligiran. Halimbawa, salamat sa engineering plastics, ang mga sasakyan ay mas magaan ang timbang ngayon, kaya nakakakuha sila ng mas mahusay na fuel mileage. Ngunit habang lumalaki ang bilang ng paggamit, kaya ang demand para sa mga plastik. Ang mundo ay naglalabas ng higit sa 300 milyong tonelada ng plastik bawat taon. Ang numero ay maaaring anim na beses na sa pamamagitan ng 2050.

Ang mga petro-plastics ay hindi sa panimula ng lahat na masama, ngunit ito ay isang napalampas na pagkakataon. Sa kabutihang palad, may isang alternatibo. Ang paglipat mula sa mga polimer na nakabatay sa petrolyo sa mga polymer na biologically based ay maaaring makabawas ng carbon emissions ng daan-daang milyong tonelada bawat taon. Bio-based polymers ay hindi lamang nababagong at mas madaling gamitin sa kapaligiran, ngunit maaari silang magkaroon ng netong kapaki-pakinabang na epekto sa pagbabago ng klima sa pamamagitan ng pagkilos bilang isang carbon sink. Ngunit hindi lahat ng bio-polymers ay nilikha pantay.

Ang bioplastics ay hindi nakadepende sa pagbabarena para sa langis dahil nakukuha nila ang kanilang carbon mula sa CO? nasa kapaligiran na. QiuJu Song / Shutterstock.com

Degradable bio-polymers

Maaaring nakatagpo ka ng "bioplastics"Bago, tulad ng mga disposable na kagamitan sa partikular - ang mga plastik na ito ay nagmula sa mga halaman sa halip na langis. Ang ganitong mga bio-polymers ay ginagawa sa pamamagitan ng pagpapakain ng sugars, kadalasan mula sa tubo, asukal, o mais, sa mga microorganism na gumagawa ng mga molecule ng pasimula na maaaring mapadalisay at chemically naka-link na magkasama upang bumuo ng polymers na may iba't ibang mga katangian.

Ang planta na nakuha ng planta ay mas mahusay para sa kapaligiran para sa dalawang kadahilanan. Una, mayroong isang dramatic pagbabawas sa enerhiya na kinakailangan sa paggawa planta-based na plastik - sa pamamagitan ng mas maraming porsiyento ng 80. Habang ang bawat tonelada ng petroleum-derived plastic ay bumubuo ng 2 hanggang 3 tonelada ng CO?, ito ay maaaring bawasan sa humigit-kumulang 0.5 tonelada ng CO? bawat tonelada ng bio-polymer, at ang mga proseso ay pagpapabuti lamang.

Pangalawa, ang planta na nakabatay sa planta ay maaaring maging biodegradable, kaya hindi sila makapagtipon sa mga landfill.

Habang ito ay mahusay para sa disposables tulad ng plastic forks upang biodegrade, kung minsan isang mas mahabang buhay ay mahalaga - marahil hindi mo gusto ang dashboard ng iyong kotse sa dahan-dahan maging isang tumpok ng mga kabute sa paglipas ng panahon. Maraming iba pang mga application ay nangangailangan ng parehong uri ng katatagan, tulad ng mga materyales sa konstruksiyon, mga aparatong medikal at mga kasangkapan sa bahay. Ang mga biodegradable na bio-polymers ay hindi rin maaring ma-recycle, ibig sabihin, ang mga halaman ay kailangang lumaki at patuloy na naproseso upang matugunan ang pangangailangan.

Bio-polymers bilang carbon storage

Ang mga plastik, kahit na pinagmumulan, ay higit sa lahat na gawa sa carbon – humigit-kumulang 80 porsiyento sa timbang. Habang ang mga plastik na nagmula sa petrolyo ay hindi naglalabas ng CO? sa parehong paraan na ginagawa ng nasusunog na fossil fuels, hindi rin sila nakakatulong sa pag-agaw ng alinman sa sobra nitong gaseous pollutant – ang carbon mula sa likidong langis ay ginagawang solidong plastik.

Ang mga bio-polymers, sa kabilang banda, ay nagmula sa mga halaman, na gumagamit ng photosynthesis upang gawing asukal ang CO?, tubig at sikat ng araw. Kapag ang mga molekula ng asukal na ito ay na-convert sa bio-polymer, ang Ang carbon ay epektibong naka-lock ang layo mula sa himpapawid - hangga't hindi sila nababawi o sinunog. Kahit na ang bio-polymers ay natapos sa isang landfill, sila ay magsisilbi pa rin sa papel na ito ng carbon storage.

CO? ay halos 28 porsiyentong carbon lamang base sa bigat, kaya ang mga polymer ay binubuo ng isang napakalaking reservoir kung saan itatabi ang greenhouse gas na ito. Kung ang kasalukuyang taunang supply ng mundo na humigit-kumulang 300 milyong tonelada ng mga polimer ay lahat ay hindi nabubulok at nakabatay sa bio, ito ay katumbas ng isang gigaton — isang bilyong tonelada — ng sequestered CO?, mga 2.8 porsiyento ng kasalukuyang global emissions. Sa isang kamakailang ulat, binalangkas ng Intergovernmental Panel on Climate Change ang pagkuha, pag-iimbak at muling paggamit ng carbon bilang isang pangunahing diskarte para sa pagpapagaan ng pagbabago ng klima; bio-based polymers ay maaaring gumawa ng isang mahalagang kontribusyon, hanggang sa 20 porsiyento ng CO? kinakailangan ang pag-alis upang limitahan ang global warming sa 1.5 degrees Celsius.

Ang non-degradable biopolymer market

Mga estratehiya sa kasalukuyang pagsamsam ng carbon, kabilang geological storage na pump CO? tambutso sa ilalim ng lupa o nagbabagong buhay na agrikultura na nag-iimbak ng mas maraming carbon sa lupa, masyado nang husto sa patakaran upang itaboy ang nais na mga kinalabasan.

Habang ang mga ito ay mga kritikal na mekanismo para sa pagpapagaan ng pagbabago ng klima, ang pagsamsam ng carbon sa anyo ng mga bio-polymers ay may posibilidad na magamit ang ibang driver: pera.

Ang kumpetisyon batay sa presyo nag-iisa ay mahirap para sa bio-polymers, ngunit maagang tagumpay ipakita ang isang landas patungo sa mas malawak na pagtagos. Isang kapana-panabik na aspeto ang kakayahang ma-access ang mga bagong chemistries na kasalukuyang hindi matatagpuan sa polimer na nagmula sa petrolyo.

Ang mga bote ng Petro-plastic ay maaari lamang i-recycle ng ilang beses na max. hans / pixabay, CC BY

Isaalang-alang ang recyclability. Ang ilang mga tradisyunal na polymers ay tunay na maaring mai-recycle. Ang mga materyales na ito ay talagang madalas na downcycled, ibig sabihin ang mga ito ay angkop lamang para sa mga mababang halaga ng mga application, tulad ng mga materyales sa konstruksiyon. Salamat sa mga kasangkapan ng genetic at enzyme engineering, gayunman, tulad ng mga pag-aari kumpletong recyclability - na nagpapahintulot sa paggamit ng materyal na paulit-ulit para sa parehong application - ay maaaring idinisenyo sa bio-polymers mula sa simula.

Bio-polymers ngayon ay higit sa lahat batay sa mga natural na produkto ng pagbuburo ng ilang uri ng bakterya, tulad ng produksyon ng Lactobacillus ng lactic acid - ang parehong produkto na nagbibigay ng galing sa mga maasim na beers. Habang ang mga ito ay bumubuo ng isang mahusay na unang hakbang, ang lumilitaw pananaliksik ay nagpapahiwatig na ang tunay na kagalingan ng maraming mga bio-polymers ay nakatakda upang ma-ilalabas sa mga darating na taon. Salamat sa modernong kakayahang mag-engineer ng mga protina at baguhin ang DNA, ang custom na disenyo ng mga bio-polymer precursor ay naaabot na ngayon. Sa pamamagitan nito, nagiging posible ang isang mundo ng mga bagong polimer – mga materyales kung saan ang CO ngayon? ay naninirahan sa isang mas kapaki-pakinabang, mas mahalagang anyo.

Ang mga eroplano ay nagsisimula na ginawa ng polymers pati na rin - bio-polymers ang susunod na hakbang. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Para sa pangarap na ito ay maisasakatuparan, kailangan ng mas maraming pananaliksik. Habang ang maagang mga halimbawa ay narito ngayon - tulad ng bahagyang bio-based Coca-Cola PlantBottle - Ang bioengineering na kinakailangan upang makamit ang marami sa mga pinaka-maaasahan bagong bio-polymers ay pa rin sa yugto ng pananaliksik - tulad ng isang Renewable alternatibo sa carbon fiber na maaaring magamit sa lahat ng bagay mula sa mga bisikleta sa hangin ng mga bloke ng turbina.

Ang mga patakaran ng pamahalaan na sumusuporta sa carbon sequestration ay makakatulong din sa pag-aampon. Sa ganitong uri ng suporta sa lugar, ang makabuluhang paggamit ng bio-polymers bilang carbon storage ay posible sa lalong madaling panahon ng susunod na limang taon - isang timeline na may potensyal na gumawa ng isang makabuluhang kontribusyon sa pagtulong malutas ang krisis sa klima.

Tungkol sa Ang May-akda

Joseph Rollin, Postdoctoral Researcher sa Bioenergy, Pambansang Renewable Energy Laboratory at Jenna E. Gallegos, Postdoctoral Researcher sa Chemical and Biological Engineering, Colorado State University

Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.

Mga Kaugnay Books

at InnerSelf Market at Amazon