Lebih daripada 99 peratus daripada plastik hari ini berasal dari minyak, tetapi pilihan berasaskan bio baru telah menjadi tersedia. Ikon oleh Pasar Vektor, Freepik dan srip, CC BY

Apakah kereta, telefon, botol soda dan kasut anda mempunyai persamaan? Mereka semua diperbuat daripada petroleum. Sumber tidak boleh diperbaharui ini akan diproses menjadi satu set serbuk kimia yang dipanggil polimer - atau lebih biasa, plastik. Lebih 5 bilion gelen minyak setiap tahun diubah menjadi plastik sahaja.

Polimer berada di belakang banyak penemuan penting dalam beberapa dekad yang lalu, seperti Percetakan 3D. Apa yang dipanggil "plastik kejuruteraan," yang digunakan dalam aplikasi dari automotif hingga pembinaan ke perabot, mempunyai ciri-ciri yang unggul dan juga dapat menyelesaikan masalah alam sekitar. Contohnya, terima kasih kepada plastik kejuruteraan, kenderaan kini lebih ringan, jadi mereka mendapat perbatuan bahan api yang lebih baik. Namun begitu bilangan kegunaan meningkat, begitu juga permintaan plastik. Dunia sudah menghasilkan lebih daripada 300 juta tan plastik setiap tahun. Nombor itu boleh menjadi enam kali oleh 2050.

Petro-plastik tidak asasnya semua yang buruk, tetapi ia adalah peluang yang tidak dijawab. Nasib baik, ada alternatif. Beralih dari polimer berasaskan petroleum kepada polimer yang berasaskan biologi boleh mengurangkan pengeluaran karbon sebanyak ratusan juta tan setiap tahun. Polimer berasaskan bio bukan sahaja boleh diperbaharui dan lebih mesra alam untuk menghasilkan, tetapi mereka sebenarnya boleh mempunyai kesan menguntungkan bersih terhadap perubahan iklim dengan bertindak sebagai sinki karbon. Tetapi tidak semua bio-polimer dicipta sama.

Bioplastik tidak bergantung pada penggerudian untuk minyak kerana ia mendapat karbonnya daripada CO? sudah berada di atmosfera. QiuJu Song / Shutterstock.com

Polimer bio-degradable

Anda mungkin mengalami "bioplastik"Sebelum ini, sebagai peralatan sekali pakai khususnya - plastik ini berasal dari tumbuh-tumbuhan dan bukannya minyak. Polimer bio sedemikian dibuat oleh memasak gula, paling sering dari tebu, bit gula, atau jagung, kepada mikroorganisma yang menghasilkan molekul prekursor yang boleh disucikan dan bergabung secara kimia bersama untuk membentuk polimer dengan pelbagai sifat.

Plastik yang ditanam tumbuhan lebih baik untuk alam sekitar kerana dua sebab. Pertama, terdapat pengurangan dramatik dalam tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan plastik berasaskan tumbuhan - dengan sebanyak 80 peratus. Walaupun setiap tan plastik terbitan petroleum menjana 2 hingga 3 tan CO?, ini boleh dikurangkan kepada kira-kira 0.5 tan CO? setiap tan bio-polimer, dan prosesnya semakin baik.

Kedua, plastik berasaskan tumbuhan boleh menjadi biodegradasi, jadi mereka tidak terkumpul di tapak pelupusan.

Walaupun ia hebat untuk bahan buang seperti garpu plastik untuk membiodegradasi, kadang-kadang hayat lebih lama adalah penting - anda mungkin tidak mahu papan pemuka kereta anda perlahan-lahan berubah menjadi longgokan cendawan dari masa ke masa. Banyak aplikasi lain memerlukan jenis ketahanan yang sama, seperti bahan binaan, peralatan perubatan dan peralatan rumah. Bio-polimer biodegradable juga tidak boleh dikitar semula, bermakna lebih banyak tumbuh-tumbuhan perlu ditanam dan diproses secara berterusan untuk memenuhi permintaan.

Bio-polimer sebagai simpanan karbon

Plastik, tidak kira punca, kebanyakannya diperbuat daripada karbon – kira-kira 80 peratus mengikut berat. Walaupun plastik terbitan petroleum tidak membebaskan CO? dengan cara yang sama seperti pembakaran bahan api fosil, ia juga tidak membantu mengasingkan mana-mana lebihan bahan pencemar gas ini – karbon daripada minyak cecair hanya ditukar kepada plastik pepejal.

Polimer bio, sebaliknya, adalah berasal dari tumbuh-tumbuhan, yang menggunakan fotosintesis untuk menukar CO?, air dan cahaya matahari kepada gula. Apabila molekul gula ini ditukar kepada bio-polimer, karbon dikunci dengan berkesan dari atmosfera - selagi mereka tidak dibiodegradasi atau dibakar. Walaupun bio-polimer berakhir di tapak pelupusan, mereka masih akan memainkan peranan penyimpanan karbon ini.

CO? hanya kira-kira 28 peratus karbon mengikut berat, jadi polimer terdiri daripada takungan yang sangat besar untuk menyimpan gas rumah hijau ini. Jika bekalan tahunan dunia semasa sekitar 300 juta tan polimer semuanya tidak boleh terbiodegradasi dan berasaskan bio, ini akan menyamai satu gigaton - satu bilion tan - CO yang diasingkan?, kira-kira 2.8 peratus daripada pelepasan global semasa. Didalam laporan baru-baru ini, Panel Antara Kerajaan mengenai Perubahan Iklim menggariskan penangkapan, penyimpanan dan penggunaan semula karbon sebagai strategi utama untuk mengurangkan perubahan iklim; polimer berasaskan bio boleh membuat sumbangan utama, sehingga 20 peratus daripada CO? penyingkiran diperlukan untuk mengehadkan pemanasan global kepada 1.5 darjah Celsius.

Pasaran biopolimer yang tidak boleh degradasi

Strategi penyerapan karbon semasa, termasuk penyimpanan geologi yang mengepam CO? ekzos bawah tanah atau pertanian semula yang menyimpan lebih banyak karbon di dalam tanah, sangat bergantung pada dasar untuk memacu hasil yang diinginkan.

Walaupun ini adalah mekanisme kritikal untuk pengurangan perubahan iklim, penyerapan karbon dalam bentuk bio-polimer mempunyai potensi untuk memanfaatkan pemandu yang berbeza: wang.

Persaingan berdasarkan harga semata-mata telah mencabar untuk bio-polimer, tetapi kejayaan awal menunjukkan jalan menuju penembusan yang lebih besar. Satu aspek yang menarik ialah keupayaan untuk mengakses kimia baru yang tidak ditemui dalam polimer yang berasal dari petroleum.

Botol-botol plastik Petro hanya boleh dikitar semula beberapa kali max. hans / pixabay, CC BY

Pertimbangkan kitar semula. Beberapa polimer tradisional adalah benar-benar boleh dikitar semula. Bahan-bahan ini sebenarnya paling sering dikecilkan, bermakna mereka hanya sesuai untuk aplikasi bernilai rendah, seperti bahan binaan. Terima kasih kepada alat kejuruteraan genetik dan enzim, bagaimanapun, sifat seperti kitar semula yang lengkap - yang membolehkan bahan tersebut digunakan berulang kali untuk aplikasi yang sama - boleh direka bentuk menjadi bio-polimer dari awal.

Bio-polimer hari ini didasarkan pada produk penapaian semulajadi dari spesies bakteria tertentu, seperti pengeluaran oleh Lactobacillus asid laktik - produk yang sama yang memberikan kekacauan dalam bir masam. Walaupun ini merupakan langkah pertama yang baik, penyelidikan yang baru muncul menunjukkan bahawa fleksibiliti sebenar bio-polimer ditetapkan untuk dibebaskan pada tahun-tahun akan datang. Terima kasih kepada keupayaan moden untuk menanam protein dan mengubah suai DNA, reka bentuk tersuai prekursor bio-polimer kini boleh dicapai. Dengan itu, dunia polimer baharu menjadi mungkin – bahan yang mengandungi CO hari ini? akan berada dalam bentuk yang lebih berguna dan lebih berharga.

Pelan mula dibuat polimer juga - bio-polimer adalah langkah seterusnya. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Untuk impian ini dapat direalisasikan, lebih banyak kajian diperlukan. Sedangkan contoh awal di sini hari ini - seperti yang sebahagiannya bio-berasaskan Coca-Cola PlantBottle - bioengineering yang diperlukan untuk mencapai banyak bio-polimer baru yang paling menjanjikan masih dalam peringkat penyelidikan - seperti alternatif boleh diperbaharui untuk serat karbon yang boleh digunakan dalam segala hal dari basikal hingga bilah turbin angin.

Dasar-dasar kerajaan yang menyokong penyerapan karbon juga akan membantu memacu penggunaan. Dengan sokongan seperti ini, penggunaan bio-polimer yang ketara sebagai simpanan karbon adalah mungkin sebaik sahaja lima tahun akan datang - garis masa dengan potensi untuk memberi sumbangan penting untuk membantu menyelesaikan krisis iklim.

Mengenai Pengarang

Joseph Rollin, Penyelidik Postdoctoral di Bioenergy, Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan dan Jenna E. Gallegos, Penyelidik pasca doktoral dalam Kejuruteraan Kimia dan Biologi, Colorado State University

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon