Bagaimana Plastik Boleh Menakjubkan Membantu Melawan Perubahan Iklim

Apakah kereta, telefon, botol soda, dan kasut anda sama? 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 ditukar menjadi plastik sahaja.

Polimer adalah di belakang banyak ciptaan 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. Sebagai contoh, terima kasih kepada plastik kejuruteraan, kenderaan kini lebih ringan, jadi mereka mendapat jarak tempuh bahan api yang lebih baik. Namun begitu bilangan kegunaan meningkat, begitu juga permintaan plastik. Dunia sudah mengeluarkan 300 juta tan plastik setiap tahun. Jumlahnya boleh menjadi enam kali pada tahun 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.

Polimer Bio Degradable

Anda mungkin pernah mengalami "bioplastik" sebelum, sebagai peralatan sekali pakai khususnya - plastik ini berasal daripada 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 - sebanyak 80 peratus. Walaupun setiap tan plastik yang berasal dari petroleum menghasilkan dua hingga tiga tan CO₂, ini dapat dikurangkan kepada kira-kira 0.5 tan CO2 per tan bio-polimer, dan prosesnya hanya menjadi lebih 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 Penyimpanan Karbon

Plastik, tidak kira punca, kebanyakannya diperbuat daripada karbon - kira-kira 80 peratus mengikut berat. Walaupun plastik yang berasal dari petroleum tidak membebaskan CO₂ dengan cara yang sama yang membakar bahan api fosil, mereka juga tidak membantu menyusun mana-mana lebihan bahan pencemar gas ini - karbon dari minyak cair hanya diubah menjadi plastik padu.

Polimer-bio, sebaliknya, berasal daripada tumbuh-tumbuhan, yang menggunakan fotosintesis untuk menukar CO₂, air, dan cahaya matahari kepada gula. Apabila molekul-molekul gula ini diubah menjadi bio-polimer, karbon itu terkunci dengan berkesan dari atmosfera - selagi ia tidak dibiodegradasi atau dibakar. Walaupun bio-polimer berakhir di tapak pelupusan, mereka masih akan memainkan peranan penyimpanan karbon ini.

CO₂ hanya kira-kira 28 peratus karbon dengan berat, jadi polimer terdiri daripada takungan besar yang menyimpan gas rumah hijau ini. Sekiranya bekalan tahunan dunia sebanyak 300 juta tan polimer adalah tidak biodegradasi dan berasaskan bio, ini akan sama dengan gigaton - satu bilion tan - CO₂ yang diasingkan, kira-kira 2.8 peratus daripada pelepasan global semasa. Dalam 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 penyingkiran CO₂ diperlukan untuk menghadkan pemanasan global kepada 1.5 darjah Celsius.

Pasaran Biopolimer Tanpa Degradasi

Strategi penyerapan karbon semasa, termasuk penyimpanan geologi yang mengepam CO₂ ekzos bawah tanah atau pertanian regeneratif 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.

Pertimbangkan kitar semula. Beberapa polimer tradisional 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 lengkap - yang membolehkan bahan digunakan berulang kali untuk aplikasi yang sama - boleh direka bentuk menjadi bio-polimer dari awal.

Bio-polimer hari ini kebanyakannya 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 adat prekursor bio-polimer kini sudah tercapai. Dengan itu, dunia polimer baru menjadi mungkin - bahan-bahan di mana CO₂ hari ini akan tinggal dalam bentuk yang lebih berguna, lebih berharga.

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

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan oleh Joseph Rollin dan Jenna E. Gallegos. Baca artikel asal di sini.