Paano Nakapagtataka ang Plastics Tulong Fight Fight Climate

Ano ang karaniwan sa iyong kotse, 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 karaniwang, plastik. Higit sa 5 bilyong galon ng langis sa 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 printing. Ang tinatawag na "engineering plastics," na ginagamit sa mga application mula sa automotive hanggang sa konstruksiyon sa muwebles, 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 mga gamit, gayon din ang pangangailangan sa mga plastik. Ang mundo ay gumagawa na ng higit sa 300 milyong tons ng plastic bawat taon. Ang bilang ay maaaring anim na beses na sa pamamagitan ng 2050.

Ang mga petro-plastics ay hindi sa panimula ng lahat na masama, ngunit ang mga ito ay isang hindi nasagot na pagkakataon. Sa kabutihang palad, may isang alternatibo. Ang paglipat mula sa mga polimer na nakabatay sa petrolyo sa polymers na biologically based ay maaaring mabawasan ang emissions ng carbon sa daan-daang milyong tonelada bawat taon. Ang mga polimer na nakabatay sa bio ay hindi lamang nababagong at mas maraming kapaligiran na magaling upang makagawa, ngunit maaari silang aktwal na 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.

Degradable Bio-Polymers

Maaaring nakaranas 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 mikroorganismo na gumagawa ng mga molecule ng pasimula na maaaring mapadalisay at chemically linked 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 bilang 80 porsiyento. Habang ang bawat tonelada ng petrolyo na nagmula sa petrolyo ay bumubuo ng dalawa hanggang tatlong tonelada ng CO₂, maaaring mabawasan ito sa humigit-kumulang na 0.5 tonelada ng CO₂ bawat tonelada ng bio-polimer, at ang mga proseso ay nakakakuha lamang ng mas mahusay.

Pangalawa, ang planta na nakabatay sa planta ay maaaring biodegradable, kaya hindi sila makakaipon 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 sasakyan sa dahan-dahan maging isang tumpok ng mga kabute sa paglipas ng panahon. Maraming iba pang mga application ay nangangailangan ng parehong uri ng resilience, tulad ng mga materyales sa konstruksyon, mga aparatong medikal, at mga kasangkapan sa bahay. Ang mga biodegradable na bio-polymers ay hindi rin maaring ma-recyclable, 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 - mga 80 porsiyento sa timbang. Bagaman hindi nilalabas ng mga plastik na petrolyo ang CO₂ sa parehong paraan na ang nasusunog na fossil fuels ay hindi rin nila tinutulungan ang pag-usbaw ng anumang sobra sa gaseous pollutant na ito - ang carbon mula sa likidong langis ay simpleng binago sa mga solidong plastik.

Ang mga bio-polymers, sa kabilang banda, ay nagmula sa mga halaman, na gumagamit ng potosintesis upang i-convert ang CO₂, tubig, at sikat ng araw sa mga sugars. Kapag ang mga molecule ng asukal ay binago sa bio-polymers, ang carbon ay epektibong naka-lock ang layo mula sa kapaligiran - hangga't hindi sila biodegraded o incinerated. Kahit na ang bio-polymers ay natapos sa isang landfill, ibibigay pa rin nila ang papel na ito sa carbon storage.

Ang CO₂ ay lamang tungkol sa 28 porsiyento ng carbon sa pamamagitan ng timbang, kaya polymers bumubuo ng isang malaking reservoir na kung saan upang iimbak ito greenhouse gas. Kung ang kasalukuyang taunang suplay ng mundo ng humigit-kumulang na 300 milyong tonelada ng polymers ay lahat ng di-biodegradable at bio-based, ito ay magkapareho sa isang gigaton - isang bilyong tonelada - ng pagkakasira CO₂, mga 2.8 porsiyento ng kasalukuyang global na mga emisyon. Sa isang kamakailan-lamang na ulat, ang Intergovernmental Panel sa Pagbabago sa Klima ay nagbigay-balangkas sa pagkuha, pag-iimbak, at paggamit ng carbon bilang isang pangunahing diskarte para mapawi ang pagbabago ng klima; Ang bio-based polymers ay maaaring gumawa ng isang pangunahing kontribusyon, hanggang sa 20 porsiyento ng pag-alis ng CO₂ na kinakailangan upang limitahan ang global warming sa 1.5 degrees Celsius.

Ang Non-Degradable Biopolymer Market

Kasalukuyang mga istraktura ng carbon pagsamsam, kabilang ang geological imbakan na sapatos na pangbabae CO₂ maubos underground o nagbabagong-buhay agrikultura na nag-iimbak ng mas maraming carbon sa lupa, matangkad mabigat sa patakaran upang himukin ang ninanais na mga kinalabasan.

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

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

Isaalang-alang ang recyclability. Ang ilang mga tradisyonal na polymers ay tunay na maaring magamit. Ang mga materyales na ito ay talagang mas 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. Dahil sa mga kasangkapan ng genetic at enzyme engineering, gayunpaman, ang mga pag-aari tulad ng kumpletong recyclability - na nagbibigay-daan sa materyal na magamit nang paulit-ulit para sa parehong application - ay maaaring idinisenyo sa bio-polymers mula sa simula.

Ang bio-polymers ngayon ay nakabatay sa karamihan sa mga natural na produkto ng pagbuburo ng ilang mga uri ng bakterya, tulad ng produksyon ng Lactobacillus ng lactic acid - ang parehong produkto na nagbibigay ng galing sa malasang beers. Habang ang mga ito ay bumubuo ng isang mahusay na unang hakbang, lumilitaw pananaliksik ay nagpapahiwatig ang tunay na kagalingan ng maraming bagay ng bio-polymers ay naka-set na ay pinakawalan sa mga darating na taon. Dahil sa makabagong kakayahan na makagawa ng mga protina at baguhin ang DNA, ang pasadyang disenyo ng prekursor ng bio-polimer ay naabot na ngayon. Sa pamamagitan nito, ang isang mundo ng mga bagong polimer ay posible - mga materyales na kung saan ang CO₂ ngayon ay naninirahan sa isang mas kapaki-pakinabang, mas mahalagang anyo.

Para sa pangarap na maisakatuparan, kailangan ng mas maraming pananaliksik. Habang ang mga maagang halimbawa ay narito ngayon - tulad ng bahagyang bio-based Coca-Cola PlantBottle - ang bioengineering na kinakailangan upang makamit ang marami sa mga pinaka-promising bagong bio-polymers ay nasa yugto ng pananaliksik - tulad ng isang nababagong 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, makabuluhang paggamit ng mga bio-polymers bilang carbon imbakan 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.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa The Conversation ni Joseph Rollin at Jenna E. Gallegos. Basahin ang orihinal na artikulo dito.