Yli 99 prosenttia nykypäivän muoveista on peräisin öljystä, mutta uusia biopohjaisia ​​vaihtoehtoja on saatavilla. Vektoreiden markkinat, Freepik ja srip-kuvakkeet, CC BY

Mitä auton, puhelimen, soodapullon ja kenkien yhteisiä ovat? Ne ovat suurelta osin valmistettu öljystä. Tämä uusiutumaton resurssi käsitellään monipuoliseksi joukoksi kemikaaleja, joita kutsutaan polymeereiksi - tai yleisemmin muoveiksi. Yli 5 miljardia gallonaa öljyä vuosittain muunnetaan yksinomaan muoveiksi.

Polymeerit ovat monien viime vuosikymmenien tärkeiden keksintöjen takana 3D tulostus. Niin sanotut "tekniset muovit", joita käytetään sovelluksissa, jotka vaihtelevat autoteollisuudesta rakentamiseen kalusteisiin, ovat erinomaisia ​​ominaisuuksia ja voivat jopa auttaa ratkaisemaan ympäristöongelmia. Esimerkiksi teknisten muovien ansiosta ajoneuvot ovat nyt kevyempiä, joten he saavat parempaa polttoaineen mittarilukemaa. Mutta kun käyttömäärä lisääntyy, niin myös muovien kysyntä. Maailma tuottaa jo yli 300 miljoonaa tonnia muovia vuosittain. Numero voi olla kuusi kertaa suurempi kuin 2050.

Petro-muovit eivät ole pohjimmiltaan niin huonoja, mutta ne ovat unohdettu tilaisuus. Onneksi on olemassa vaihtoehto. Siirtyminen öljypohjaisista polymeereistä biologisesti perustuviin polymeereihin voisi vähentää hiilidioksidipäästöjä satoja miljoonia tonnia vuodessa. Biopohjaiset polymeerit ne eivät ole ainoastaan ​​uusiutuvia ja ympäristöystävällisempiä tuottamaan, vaan ne voivat todella vaikuttaa nettomyönteisesti ilmastonmuutokseen toimimalla hiilinieluna. Kaikki biopolymeerit eivät kuitenkaan ole yhtäläisiä.

Biomuovit eivät ole riippuvaisia ​​öljynporauksesta, koska ne saavat hiilen hiilidioksidista? jo ilmakehässä. QiuJu Song / Shutterstock.com

Hajoavat bio-polymeerit

Olet ehkä kohdannutbiomuovien”Ennen kuin erityisesti kertakäyttöiset astiat - nämä muovit ovat peräisin kasveista öljyn sijaan. Tällaisia ​​bio-polymeerejä valmistetaan syöttämällä sokereita, useimmiten sokeriruo'osta, sokerijuurikkaista tai maissista, mikro-organismeille, jotka tuottavat prekursorimolekyylejä, jotka voidaan puhdistaa ja kemiallisesti liittää yhteen muodostamaan erilaisia ​​ominaisuuksia omaavia polymeerejä.

Kasviperäiset muovit ovat ympäristön kannalta parempia kahdesta syystä. Ensinnäkin kasvi-pohjaisten muovien valmistukseen tarvittava energia vähenee dramaattisesti - niin paljon kuin 80 prosenttia. Vaikka jokainen tonni öljyperäistä muovia tuottaa 2–3 tonnia hiilidioksidia, tämä voidaan vähentää noin 0.5 tonniin hiilidioksidia? biopolymeeritonnia kohden, ja prosessit ovat vain paranemassa.

Toiseksi kasviperäiset muovit voivat olla biohajoavia, joten ne eivät kasa kaatopaikoille.

Vaikka se on hienoa, kun muoviset haarukat biohajoavat, on joskus pidempi elinikä - et luultavasti halua, että autosi kojelauta muuttuu hitaasti kasaan. Monet muut sovellukset vaativat samanlaista joustavuutta, kuten rakennusmateriaaleja, lääkinnällisiä laitteita ja kodinkoneita. Biologisesti hajoavat biopolymeerit eivät myöskään ole kierrätettäviä, mikä tarkoittaa, että enemmän kasveja on kasvatettava ja käsiteltävä jatkuvasti kysynnän täyttämiseksi.

Biopolymeerit hiilivarastona

Muovit ovat lähteestä riippumatta pääasiassa hiilestä – noin 80 painoprosenttia. Vaikka öljyperäiset muovit eivät vapauta hiilidioksidia? Samalla tavalla kuin fossiilisten polttoaineiden polttaminen, ne eivät myöskään auta sitomaan ylimääräistä kaasumaista epäpuhtautta – nestemäisen öljyn hiili muuttuu yksinkertaisesti kiinteäksi muoviksi.

Biopolymeerit puolestaan ​​ovat peräisin kasveista, jotka käyttävät fotosynteesiä muuttamaan hiilidioksidia, vettä ja auringonvaloa sokereiksi. Kun nämä sokerimolekyylit muunnetaan biopolymeereiksi, hiili on tehokkaasti lukittu ilmakehästä - niin kauan kuin he eivät ole biohajoavia tai poltettu. Vaikka biopolymeerit päätyisivät kaatopaikalle, ne käyttävät silti tätä hiilivarastointia.

CO? on vain noin 28 prosenttia hiiltä painon mukaan, joten polymeerit käsittävät valtavan säiliön tämän kasvihuonekaasun varastoimiseksi. Jos tämänhetkinen maailman vuosittainen noin 300 miljoonan tonnin polymeerit olisivat kaikki ei-biohajoavia ja biopohjaisia, tämä vastaisi gigatonnia – miljardia tonnia – eristettyä hiilidioksidia, noin 2.8 prosenttia nykyiset maailmanlaajuiset päästöt. Jonkin sisällä viime raportti, hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli hahmotteli hiilen talteenoton, varastoinnin ja uudelleenkäytön keskeiseksi strategiaksi ilmastonmuutoksen hillitsemisessä; biopohjaisilla polymeereillä voisi olla keskeinen osuus, jopa 20 prosenttia hiilidioksidista? poistaminen vaaditaan ilmaston lämpenemisen rajoittamiseksi 1.5 celsiusasteeseen.

Ei-hajoava biopolymeerimarkkinat

Nykyiset hiilen sitomisstrategiat, mukaan lukien geologinen varastointi joka pumppaa CO? pakokaasu maan alle tai uudistava maatalous joka säilyttää enemmän hiiltä maaperään, nojaa voimakkaasti politiikkaan haluttujen tulosten saavuttamiseksi.

Vaikka nämä ovat kriittisiä mekanismeja ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi, hiilen sitominen bio-polymeerien muodossa voi hyödyntää erilaista kuljettajaa: rahaa.

Pelkästään hintoihin perustuva kilpailu on ollut haastava biopolymeerien kannalta varhainen menestys näyttää polku kohti suurempaa tunkeutumista. Eräs jännittävä näkökohta on kyky käyttää uusia kemikaaleja, joita ei tällä hetkellä löydy maaöljypohjaisista polymeereistä.

Petro-muovipullot voidaan kierrättää vain pari kertaa max. hans / pixabay, CC BY

Harkitse kierrätettävyyttä. Harvat perinteiset polymeerit ovat todella kierrätettävissä. Nämä materiaalit ovat useimmiten alasajotettuja, mikä tarkoittaa, että ne soveltuvat vain vähäarvoisille sovelluksille, kuten rakennusmateriaaleille. Geeni- ja entsyymitekniikan työkalujen ansiosta ominaisuuksia ovat kuitenkin täydellinen kierrätettävyys - jonka avulla materiaalia voidaan käyttää toistuvasti samaan käyttötarkoitukseen - voidaan suunnitella bio-polymeereiksi alusta alkaen.

Biopolymeerit tänään perustuvat pitkälti tiettyjen bakteerilajien luonnollisiin fermentointituotteisiin, kuten maitohapon Lactobacillus-valmistukseen - samaan tuotteeseen, joka antaa hapan oluissa tarttumista. Vaikka nämä ovat hyvä ensimmäinen askel, syntyvät tutkimukset viittaavat siihen, että biopolymeerien todellinen monipuolisuus on tarkoitus vapautua tulevina vuosina. Kiitos moderni kyky valmistaa proteiineja ja muuttaa DNA: ta, biopolymeerien esiasteiden mukautettu suunnittelu on nyt tavoitettavissa. Sen avulla uusien polymeerien maailma tulee mahdolliseksi – materiaalit, joissa nykypäivän CO? tulee olemaan hyödyllisemmässä, arvokkaammassa muodossa.

Lentokoneet alkavat olla myös polymeerejä - biopolymeerit ovat seuraava askel. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Jotta tämä unelma toteutuisi, tarvitaan lisää tutkimusta. Vaikka varhaiset esimerkit ovat täällä tänään - kuten osittain biopohjainen Coca-Cola PlantBottle - monien lupaavimpien uusien biopolymeerien saavuttamiseksi tarvittava biotekniikka on edelleen tutkimusvaiheessa, kuten a uusiutuva vaihtoehto hiilikuidulle jota voitaisiin käyttää kaikkialla polkupyörien ja tuuliturbiinien välillä.

Hallituksen toimintalinjat, jotka tukevat hiilen sitomista, auttaisivat myös hyväksymistä. Kun tällainen tuki on käytössä, biopolymeerien merkittävä käyttö hiilidioksidin varastoinnissa on mahdollista jo viiden seuraavan vuoden aikana - aikajanalla, joka voi merkittävästi auttaa ratkaisemaan ilmastokriisin.

Tietoja kirjoittajista

Joseph Rollin, bioenergian tutkijatohtori Kansallinen uusiutuvan energian laboratorio ja Jenna E. Gallegos, kemian ja biologian tekniikan tutkijatohtori, Colorado State University

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon