Удивительные способы пластики могут реально помочь бороться с изменением климата

Удивительные способы пластики могут реально помочь бороться с изменением климата
Более 99 процентов сегодняшних пластмасс поступает из нефти, но новые варианты на основе биодоступности становятся доступными.
Иконки по векторам рынка, Freepik и srip, CC BY

Что общего у вашей машины, телефона, бутылки соды и обуви? Все они в основном сделаны из нефти. Этот невозобновляемый ресурс обрабатывается в универсальный набор химических веществ, называемых полимерами, или, чаще всего, из пластмасс. Над 5 миллиард галлонов нефти каждый год превращаются только в пластмассы.

Полимеры стоят за многими важными изобретениями за последние несколько десятилетий, например 3D печать, Так называемые «инженерные пластмассы», используемые в приложениях от автомобильной промышленности до строительства до мебели, обладают превосходными свойствами и могут даже помочь решить экологические проблемы. Например, благодаря инженерным пластикам, автомобили теперь легче, поэтому они получают лучший расход топлива. Но по мере роста числа применений, так и спрос на пластмассы, Мир уже производит более 300 миллионов тонн пластика каждый год. Число может быть в шесть раз больше, чем 2050.

Петро-пластики не являются принципиально плохими, но это упущенная возможность. К счастью, есть альтернатива. Переключение с нефтяных полимеров на полимеры, которые основаны на биологическом отношении, может ежегодно уменьшать выбросы углекислого газа на сотни миллионов тонн. Биополимеры являются не только возобновляемыми и более экологически чистыми для производства, но они могут действительно иметь полезный эффект на изменение климата, действуя как поглотитель углерода. Но не все биополимеры созданы равными.

Биопласты не зависят от бурения для нефти, так как они получают углерод из CO₂ уже в атмосфере. (удивительный способ, которым пластмассы могли бы помочь бороться с изменением климата)Биопласты не зависят от бурения для нефти, так как они получают углерод из CO₂ уже в атмосфере. QiuJu Song / Shutterstock.com

Разлагаемые биополимеры

Возможно, вы столкнулись с "биопластика«Прежде, как одноразовая посуда в частности - эти пластмассы производятся из растений вместо масла. Такие биополимеры получают путем подачи сахаров, чаще всего из сахарного тростника, сахарной свеклы или кукурузы, в микроорганизмы, которые продуцируют молекулы-предшественники, которые могут быть очищены и химически связаны друг с другом с образованием полимеров с различными свойствами.

Пластиковые пластмассы лучше подходят для окружающей среды по двум причинам. Во-первых, происходит резкое сокращение энергии, необходимой для производства пластмасс на основе растений - на столько же, сколько 80 процентов, В то время как каждая тонна пластмассы, полученной из нефти, генерирует 2 до 3 тонн CO₂, это может быть уменьшено до приблизительно 0.5 тонн CO₂ на тонну биополимера, и процессы только улучшаются.

Во-вторых, растительные пластики могут быть биоразлагаемыми, поэтому они не накапливаются на свалках.


 Получите последние новости от InnerSelf


В то время как это удобно для одноразовых предметов, таких как пластмассовые вилки для биодеградации, иногда более длительный срок службы - вам, вероятно, не хотелось бы, чтобы приборная панель вашего автомобиля медленно превращалась в кучу грибов с течением времени. Многие другие приложения требуют такой же устойчивости, как строительные материалы, медицинские устройства и бытовая техника. Биодеградируемые биополимеры также не подлежат вторичной переработке, что означает, что все больше растений нужно выращивать и обрабатывать непрерывно, чтобы удовлетворить спрос.

Биополимеры в качестве хранилища углерода

Пластмассы, независимо от источника, в основном состоят из углерода - около 80 процентов по весу. В то время как нефтяные пластмассы не выделяют CO₂ таким же образом, что и сжигание ископаемого топлива, они также не помогают секвестрировать какой-либо избыток этого газообразного загрязнителя - углерод из жидкого масла просто превращается в твердые пластмассы.

С другой стороны, биополимеры являются производные от растений, которые используют фотосинтез для преобразования СО2, воды и солнечного света в сахара. Когда эти молекулы сахара превращаются в биополимеры, углерод эффективно заперт из атмосферы - до тех пор, пока они не подвергаются биодеградации или сжиганию. Даже если биополимеры окажутся на свалке, они все равно будут выполнять эту функцию хранения углерода.

CO₂ составляет только около 28 процентов углерода по весу, поэтому полимеры содержат огромный резервуар для хранения этого парникового газа. Если нынешние мировые годовые поставки около 300 миллионов тонн полимеров были бы небиодеградируемыми и основанными на биодизелях, это было бы эквивалентно гигатонному - миллиард тонн - секвестрированного CO₂, примерно 2.8 процентов от текущие глобальные выбросы. В Недавний доклад, Межправительственная группа экспертов по изменению климата указала на захват, хранение и повторное использование углерода в качестве ключевой стратегии смягчения последствий изменения климата; биополимерные полимеры могут внести ключевой вклад, вплоть до 20 процентов удаления CO₂, необходимого для ограничения глобального потепления до 1.5 градусов Цельсия.

Неразлагаемый рынок биополимеров

Текущие стратегии секвестрации углерода, включая геологическое хранение который откачивает CO₂ выхлопные газы или восстановительное сельское хозяйство который хранит больше углерода в почве, сильно опирается на политику, чтобы добиться желаемых результатов.

Хотя это важнейшие механизмы смягчения последствий изменения климата, секвестрация углерода в виде биополимеров может использовать другой драйвер: деньги.

Конкуренция, основанная только на цене, была сложной задачей для биополимеров, но ранние успехи показать путь к большему проникновению. Одним из захватывающих аспектов является возможность доступа к новым химическим веществам, которые в настоящее время не найдены в нефтяных полимерах.

Петропластиковые бутылки можно перерабатывать только раз в пару раз. (удивительный способ, которым пластмассы могли бы помочь бороться с изменением климата)Петропластиковые бутылки можно перерабатывать только раз в пару раз. Ханса / pixabay, CC BY

Рассмотрите возможность повторной утилизации, Немногие традиционные полимеры по-настоящему перерабатываемый, Эти материалы на самом деле чаще всего сокращаются, что означает, что они подходят только для малоценных приложений, таких как строительные материалы. Однако благодаря инструментам генетической и ферментной инженерии такие свойства, как полная рециркуляция - который позволяет использовать материал повторно для одного и того же применения - с самого начала можно конструировать в биополимеры.

Биополимеры сегодня основаны главным образом на натуральных продуктах ферментации некоторых видов бактерий, таких как продукция Lactobacillus молочной кислоты - того же продукта, который обеспечивает терпкость в кислых пивах. Хотя они представляют собой хороший первый шаг, новые исследования показывают, что истинная универсальность биополимеров должна быть развязана в ближайшие годы. Благодаря современная способность инженерить белки и модифицировать ДНК, заказная разработка биополимерных прекурсоров теперь доступна. Благодаря этому становится возможным создание новых полимеров - материалов, в которых нынешний CO₂ будет находиться в более полезной и более ценной форме.

Планы также начинаются с полимеров, а следующие - биополимеры. (удивительный способ, которым пластмассы могли бы помочь бороться с изменением климата)Планы также начинаются с полимеров, а следующие - биополимеры. Эрик Салард / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Чтобы реализовать эту мечту, необходимы дополнительные исследования. Хотя ранние примеры здесь сегодня - как частично био-основанный Coca-Cola PlantBottle - биоинженерия, необходимая для достижения многих из наиболее перспективных новых биополимеров, все еще находится на стадии исследования - как возобновляемая альтернатива углеродному волокну которые могут использоваться во всем: от велосипедов до лопастей ветряных турбин.

Правительственная политика, связанная с улавливанием углерода, также будет способствовать принятию решений. При такой поддержке на месте значительное использование биополимеров в качестве хранилища углерода возможно только в ближайшие пять лет - график, который может внести значительный вклад в помощь решению климатического кризиса.Беседа

Об авторах

Джозеф Роллин, почетный научный сотрудник в области биоэнергетики, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии и Дженна Э. Гальегос, аспирант по химической и биологической инженерии, Университет штата Колорадо

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

{amazonWS: searchindex = Книги; ключевые слова = секвестрация углерода; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

Следуйте за InnerSelf

facebook-значокTwitter-значокНовости-значок

 Получить последнее по электронной почте

{Emailcloak = выкл}

ВНУТРЕННИЕ ГОЛОСЫ

Прицепить наш мир к звездам?
Америка: на повозке к миру и к звездам
by Мари Т. Рассел и Роберт Дженнингс, InnerSelf.com
Поддержите хорошую работу!

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ

Прицепить наш мир к звездам?
Америка: на повозке к миру и к звездам
by Мари Т. Рассел и Роберт Дженнингс, InnerSelf.com

ОТ РЕДАКТОРОВ

Почему я должен игнорировать COVID-19 и почему я не буду
by Роберт Дженнингс, InnerSelf.com
Моя жена Мари и я смешанная пара. Она канадка, а я американец. Последние 15 лет мы проводили зимы во Флориде, а летом - в Новой Шотландии.
InnerSelf Newsletter: ноябрь 15, 2020
by InnerSelf персонала
На этой неделе мы размышляем над вопросом: «Куда нам идти дальше?» Как и в случае любого обряда посвящения, будь то окончание школы, брак, рождение ребенка, решающие выборы или потеря (или нахождение)…
Америка: на повозке к миру и к звездам
by Мари Т. Рассел и Роберт Дженнингс, InnerSelf.com
Итак, президентские выборы в США остались позади, и пора подвести итоги. Мы должны найти общий язык между молодыми и старыми, демократами и республиканцами, либералами и консерваторами, чтобы действительно сделать ...
InnerSelf Информационный бюллетень: октябрь 25, 2020
by InnerSelf персонала
«Слоган» или подзаголовок веб-сайта InnerSelf - «Новые отношения --- новые возможности», и это как раз тема информационного бюллетеня на этой неделе. Цель наших статей и авторов -…
InnerSelf Информационный бюллетень: октябрь 18, 2020
by InnerSelf персонала
В наши дни мы живем в мини-пузырях ... в наших собственных домах, на работе и в общественных местах, и, возможно, в нашем собственном уме и со своими эмоциями. Однако жить в пузыре или чувствовать себя…