Modul în care materialele plastice pot ajuta în mod surprinzător la lupta împotriva schimbărilor climatice

Ce au în comun mașina, telefonul, sticla de sifon și pantofii? Toate sunt în mare parte făcute din petrol. Această resursă nerentabilă se transformă într-un set versatil de substanțe chimice numite polimeri - sau mai frecvent, materiale plastice. Peste 5 miliarde de galoane de petrol în fiecare an sunt transformate în plastic numai.

Polimerii se află în spatele multor invenții importante din ultimele câteva decenii, cum ar fi imprimarea 3D. Așa-numitele "materiale plastice inginerești", utilizate în aplicații variind de la automobile până la construcții până la mobilier, au proprietăți superioare și chiar pot ajuta la rezolvarea problemelor de mediu. De exemplu, datorită materialelor plastice inginerice, vehiculele au acum o greutate mai mică, astfel că au un kilometraj mai bun de combustibil. Dar pe măsură ce numărul de utilizări crește, la fel și cererea de plastic. Lumea produce deja peste 300 de milioane de tone de plastic în fiecare an. Numărul poate fi de șase ori mai mare decât până în 2050.

Petro-materialele plastice nu sunt fundamental atât de rău, dar sunt o ocazie ratată. Din fericire, există o alternativă. Trecerea de la polimeri pe bază de petrol la polimeri bazați pe biologie ar putea reduce emisiile de carbon cu sute de milioane de tone în fiecare an. Polimerii bazați pe biocombustibili nu sunt numai regenerabili și mai ecologici pentru a produce, dar pot avea de fapt un efect benefic net asupra schimbărilor climatice, acționând ca o chiuvetă de carbon. Dar nu toți bio-polimerii sunt creați egali.

Degradabile Bio-Polimeri

S-ar putea să fi întâlnit "bioplastici" înainte, în special ca vase de unică folosință - aceste materiale plastice provin din plante în loc de ulei. Astfel de biopolimeri sunt făcuți prin hrănirea zaharurilor, cel mai adesea din trestie de zahăr, sfecla de zahăr sau porumb, la microorganisme care produc molecule precursoare care pot fi purificate și legate chimic împreună pentru a forma polimeri cu diferite proprietăți.

Materialele plastice derivate din plante sunt mai bune pentru mediu din două motive. În primul rând, există o reducere dramatică a energiei necesare pentru fabricarea materialelor plastice pe bază de plante - cu până la 80%. În timp ce fiecare tonă de plastic derivat din petrol generează două până la trei tone de CO2, acest lucru poate fi redus la aproximativ 0,5 tone de CO2 pe tonă de bio-polimer și procesele devin tot mai bune.

În al doilea rând, materialele plastice pe bază de plante pot fi biodegradabile, astfel încât acestea să nu se acumuleze în depozitele de deșeuri.

Deși este minunat ca biberoanele din plastic, cum ar fi furculițele de plastic, să fie biodegradabile, uneori o viață mai lungă este importantă - probabil că nu doriți ca tabloul de bord al mașinii să se transforme lent într-o grămadă de ciuperci de-a lungul timpului. Multe alte aplicații necesită același tip de rezistență, cum ar fi materialele de construcție, dispozitivele medicale și aparatele electrocasnice. Biopolimerii biodegradabili nu sunt, de asemenea, reciclabile, ceea ce înseamnă că mai multe plante trebuie cultivate și procesate în mod continuu pentru a satisface cererea.

Bio-polimeri ca depozit de carbon

Materialele plastice, indiferent de sursă, sunt fabricate în principal din carbon - aproximativ 80% din greutate. În timp ce materialele plastice derivate din petrol nu eliberează CO₂ în același mod ca și combustibilii fosili care ard, ei nu ajută nici să sechestreze nici un exces al acestui poluant gazos - carbonul din uleiul lichid este pur și simplu transformat în materiale plastice solide.

Bio-polimerii, pe de altă parte, provin de la plante, care utilizează fotosinteza pentru a transforma CO2, apa și lumina soarelui în zaharuri. Când aceste molecule de zahăr sunt transformate în bio-polimeri, carbonul este blocat efectiv departe de atmosferă - atâta timp cât acestea nu sunt biodegradate sau incinerate. Chiar dacă bio-polimerii ajung într-un depozit de deșeuri, aceștia vor continua să servească rolul de stocare a carbonului.

C02 este de aproximativ 28% carbon în greutate, deci polimerii cuprind un rezervor enorm în care se stochează acest gaz de seră. În cazul în care cantitatea anuală globală de aproximativ 300 de milioane de tone de polimeri nu ar fi biodegradabilă și bazată pe bio, aceasta ar echivala cu un gigaton - un miliard de tone - de CO₂ sechestrat, aproximativ 2,8% din emisiile globale actuale. Într-un raport recent, Grupul interguvernamental privind schimbările climatice a subliniat că captarea, stocarea și reutilizarea carbonului reprezintă o strategie-cheie pentru atenuarea schimbărilor climatice; polimerii bazați pe bio-ar putea aduce o contribuție esențială, până la 20% din eliminarea CO 2 necesară pentru a limita încălzirea globală la 1,5 grade Celsius.

Piața Biopolimerului nedegradabil

Strategiile actuale de sechestrare a carbonului, inclusiv stocarea geologică care pompează gazele de evacuare a CO₂ subterane sau regenerabile, care stochează mai mult carbon în sol, se sprijină puternic pe politica de a conduce rezultatele dorite.

Deși acestea sunt mecanisme critice pentru atenuarea schimbărilor climatice, sechestrarea carbonului sub formă de bio-polimeri are potențialul de a valorifica un șofer diferit: bani.

Concurența bazată exclusiv pe preț a fost o provocare pentru bio-polimeri, dar succesele timpurii arată o cale spre o mai mare penetrare. Un aspect interesant este abilitatea de a accesa noile chimii care nu se găsesc în prezent în polimerii derivați din petrol.

Luați în considerare reciclabilitatea. Puțini polimeri tradiționali sunt cu adevărat reciclabile. Aceste materiale sunt de cele mai multe ori descrise în mod obișnuit, ceea ce înseamnă că sunt potrivite numai pentru aplicații cu valoare redusă, cum ar fi materialele de construcție. Datorită instrumentelor de inginerie genetică și enzimatică, totuși, proprietățile precum reciclabilitatea completă - care permite utilizarea materialului în mod repetat pentru aceeași aplicație - pot fi proiectate din nou în bio-polimeri.

Bio-polimerii de astăzi se bazează în mare parte pe produse de fermentație naturală ale anumitor specii de bacterii, cum ar fi producția de acid lactic de Lactobacillus - același produs care asigură tartinea în berii acri. Deși acestea constituie un prim pas bun, cercetările emergente sugerează că adevărata versatilitate a bio-polimerilor va fi dezlănțuită în următorii ani. Datorită capacității moderne de a institui proteine ​​și de a modifica ADN-ul, proiectarea personalizată a precursorilor de biopolimer este acum la îndemână. Cu aceasta, o lume a polimerilor noi devine posibilă - materiale în care CO₂ de astăzi va locui într-o formă mai utilă și mai valoroasă.

Pentru ca acest vis să fie realizat, este nevoie de mai multă cercetare. În timp ce exemplele de astăzi sunt prezente astăzi - cum ar fi Coca-Cola PlantBottle, bazată parțial pe bază de bio - bioindustria necesară pentru a atinge multe dintre cele mai promițătoare noi bio-polimeri este încă în stadiul cercetării - ca o alternativă regenerabilă la fibra de carbon care ar putea fi utilizată în orice, de la biciclete la lamele de turbine eoliene.

Politicile guvernamentale care sprijină sechestrarea carbonului ar contribui și la adoptarea acestora. Cu acest tip de sprijin, o utilizare semnificativă a bio-polimerilor ca depozitare a carbonului este posibilă în următorii cinci ani - un calendar cu potențialul de a contribui semnificativ la rezolvarea crizei climatice.

Acest articol a fost inițial publicat în The Conversation de Joseph Rollin și Jenna E. Gallegos. Citiți articolul original aici.