Како пластика може изненадити помоћ у борби против климатских промјена

Шта је заједничко вашем аутомобилу, телефону, боцама соде и ципелама? Сви су углавном направљени од нафте. Овај необновљиви ресурс прерађује се у свестрани скуп хемикалија које се називају полимери - или чешће, пластика. Преко 5 милијарди галона нафте сваке године претвара се у пластику.

Полимери стоје иза многих важних изума у ​​протеклих неколико деценија, као што је 3Д штампање. Такозване „инжењерске пластике“, које се користе у применама од аутомобилске до грађевинске, до намештаја, имају супериорна својства и чак могу помоћи у решавању еколошких проблема. На пример, захваљујући инжењерској пластици, возила су сада лакша, тако да добијају бољу километражу. Али како се број употреба повећава, тако и потражња за пластиком. Свијет већ годишње произведе преко 300 милиона тона пластике. Број би могао бити шест пута већи него до 2050. године.

Петропластика није фундаментално толико лоша, али је пропуштена прилика. Срећом, постоји алтернатива. Прелазак са полимера на бази нафте на биолошки базиране полимере могао би смањити емисију угљеника за стотине милиона тона годишње. Полимери на бази биолошког подријетла нису само обновљиви и еколошки прихватљивији за производњу, већ заправо могу имати нето користан учинак на климатске промјене дјелујући као понор угљика. Али нису сви биополимери створени једнаки.

Разградљиви биополимери

Можда сте се и раније сусрели са “биопластиком”, као што су једнократни прибор - ове пластике се добијају из биљака умјесто уља. Такви био-полимери се добијају храњењем шећера, најчешће из шећерне трске, шећерне репе или кукуруза, микроорганизмима који производе прекурсорске молекуле који се могу пречистити и хемијски везати заједно како би формирали полимере са различитим својствима.

Пластике добивене из биљака боље су за околиш из два разлога. Прво, дошло је до драматичног смањења енергије потребне за производњу пластике на биљној бази - за чак 80%. Док свака тона пластике добијене из нафте производи две до три тоне ЦО₂, то се може смањити на око 0,5 тона ЦО₂ по тони био-полимера, а процеси се само побољшавају.

Друго, пластика на биљној бази може бити биоразградива, тако да се не акумулирају на депонијама.

Иако је одличан за биолошке производе за једнократну употребу као што су пластичне вилице, понекад је важан дужи животни век - вероватно не бисте желели да се контролна табла вашег аутомобила полако претвори у гомилу печурака током времена. Многе друге апликације захтевају исту врсту отпорности, као што су грађевински материјали, медицински уређаји и кућни апарати. Биоразградиви биополимери се такође не могу рециклирати, што значи да је потребно више биљака узгајати и обрађивати како би се задовољила потражња.

Био-полимери као складиште угљеника

Пластика, без обзира на извор, углавном је направљена од угљеника - око 80 процената по тежини. Иако пластике добијене нафтом не ослобађају ЦО₂ на исти начин као што то ради сагоревање фосилних горива, оне такође не помажу да се одузме било који вишак овог гасовитог загађивача - угљеник из течног уља се једноставно претвара у чврсту пластику.

Био-полимери, с друге стране, потичу од биљака које користе фотосинтезу за претварање ЦО₂, воде и сунчеве светлости у шећере. Када се ови молекули шећера претворе у био-полимере, угљеник је ефективно закључан далеко од атмосфере - све док нису биоразградјени или спаљени. Чак и ако биополимери заврше у депонији, они ће и даље служити тој улози за складиштење угљеника.

ЦО₂ је само око 28% угљеника по тежини, тако да полимери садрже огроман резервоар у коме се складиште овај гас стаклене баште. Ако би садашња светска годишња испорука од око 300 милиона тона полимера била не-биоразградива и био-базирана, то би било једнако гигатону - милијарду тона - изолованог ЦО₂, око 2,8% тренутних глобалних емисија. У недавном извјештају, Међувладин панел о климатским промјенама описао је хватање, складиштење и поновно кориштење угљика као кључне стратегије за ублажавање климатских промјена; био-базирани полимери би могли дати кључни допринос, до 20 посто од уклањања ЦО то да би се ограничило глобално загријавање на 1,5 ступњева Целзија.

Неразградиво тржиште биополимера

Садашње стратегије за секвестрацију угљеника, укључујући геолошко складиштење које испушта ЦО₂ издувну подземну или регенеративну пољопривреду која складишти више угљика у тлу, снажно се ослањају на политику да покрену жељене резултате.

Иако су то критични механизми за ублажавање климатских промјена, секвестрација угљика у облику биополимера има потенцијал да упрегне различите возаче: новац.

Конкуренција заснована само на цијенама представља изазов за биополимере, али рани успјеси показују пут ка већој пенетрацији. Један од узбудљивих аспеката је могућност приступа новим хемијама које се тренутно не налазе у полимерима изведеним из нафте.

Размотрите могућност рециклирања. Неколико традиционалних полимера се заиста може рециклирати. Ови материјали су најчешће испуштени, што значи да су погодни само за апликације мале вредности, као што су грађевински материјали. Међутим, захваљујући алатима генетског и ензимског инжењеринга, својства као што је потпуна могућност рециклирања - која омогућава да се материјал користи више пута за исту апликацију - може бити дизајниран у биополимере од самог почетка.

Био-полимери се данас углавном заснивају на природним производима ферментације одређених врста бактерија, као што је производња Лацтобациллуса млијечне киселине - исти производ који осигурава киселост у киселим пивама. Иако ово представља добар први корак, нова истраживања указују на то да је истинска разноврсност биополимера успостављена у наредним годинама. Захваљујући савременој способности пројектовања протеина и модификацији ДНК, прилагођени дизајн био-полимерних прекурсора је сада на дохват руке. Са њом је могућ свет нових полимера - материјала у којима ће данашњи ЦО₂ бити у кориснијем и вреднијем облику.

Да би се остварио овај сан, потребно је више истраживања. Иако су данас први примери - као што је делимично био-базиран Цоца-Цола ПлантБоттле - биоинжињеринг потребан за постизање многих најперспективнијих нових биополимера још увек је у фази истраживања - као обновљива алтернатива карбонским влакнима која се може користити у свему, од бицикла до лопатица турбина.

Владине политике које подржавају секвестрацију угљеника такођер би помогле у усвајању. Са оваквом врстом подршке, значајна употреба биополимера као складиштења угљеника је могућа већ наредних пет година - временски оквир са потенцијалом да се значајно допринесе решавању климатске кризе.

Овај чланак је првобитно објављен на разговору Јосепха Роллина и Јене Е. Галлегоса. Прочитајте оригинални чланак овде.