Zaskakujący sposób, w jaki tworzywa sztuczne mogą faktycznie pomóc w walce ze zmianami klimatu

Zaskakujący sposób, w jaki tworzywa sztuczne mogą faktycznie pomóc w walce ze zmianami klimatu
Ponad 99 procent dzisiejszych tworzyw sztucznych pochodzi z ropy naftowej, ale stają się dostępne nowe opcje biologiczne.
Ikony według rynku wektorów, Freepik i srip, CC BY

Co łączy Twój samochód, telefon, butelka po napojach i buty? Wszystkie są w dużej mierze wykonane z ropy naftowej. Ten nieodnawialny zasób zostaje przetworzony na wszechstronny zestaw chemikaliów zwanych polimerami - lub częściej tworzywami sztucznymi. Koniec 5 miliardów galonów ropy rocznie są przekształcane w same tworzywa sztuczne.

Polimery stoją za wieloma ważnymi wynalazkami ostatnich kilkudziesięciu lat 3D drukowanie. Tak zwane „konstrukcyjne tworzywa sztuczne”, stosowane w samochodach, budownictwie i meblach, mają doskonałe właściwości, a nawet pomagają rozwiązać problemy środowiskowe. Na przykład dzięki tworzywom konstrukcyjnym pojazdy są teraz lżejsze, dzięki czemu mają lepszy przebieg paliwa. Ale wraz ze wzrostem liczby zastosowań podobnie jak popyt na tworzywa sztuczne. Świat produkuje już ponad X milionów ton plastiku rocznie. Liczba może być sześciokrotnie większa niż 300.

Petro-plastiki nie są zasadniczo takie złe, ale są straconą szansą. Na szczęście istnieje alternatywa. Przejście z polimerów na bazie ropy naftowej na polimery na bazie biologicznej może zmniejszyć emisję węgla o setki milionów ton rocznie. Polimery biologiczne są nie tylko odnawialne i bardziej przyjazne dla środowiska w produkcji, ale mogą faktycznie mieć korzystny wpływ netto na zmiany klimatu, działając jako pochłaniacz węgla. Ale nie wszystkie biopolimery są sobie równe.

Bioplasty nie zależą od wiercenia ropy naftowej, ponieważ wydobywają węgiel z CO₂ już w atmosferze. (zaskakujący sposób, w jaki tworzywa sztuczne mogą pomóc w walce ze zmianami klimatu)Bioplasty nie zależą od wiercenia ropy naftowej, ponieważ wydobywają węgiel z CO₂ już w atmosferze. QiuJu Song / Shutterstock.com

Degradowalne biopolimery

Być może napotkałeś „bioplastiki”Wcześniej, zwłaszcza jako przybory jednorazowe - te tworzywa sztuczne pochodzą z roślin zamiast z oleju. Takie biopolimery wytwarza się przez podawanie cukrów, najczęściej z trzciny cukrowej, buraków cukrowych lub kukurydzy, do mikroorganizmów, które wytwarzają cząsteczki prekursorów, które można oczyścić i połączyć chemicznie ze sobą, tworząc polimery o różnych właściwościach.

Tworzywa pochodzenia roślinnego są lepsze dla środowiska z dwóch powodów. Po pierwsze, radykalnie zmniejsza się energia potrzebna do produkcji tworzyw sztucznych pochodzenia roślinnego - aż o 80 procent. Podczas gdy każda tona tworzywa sztucznego pochodzącego z ropy naftowej wytwarza 2 do 3 ton CO₂, można to zmniejszyć do około 0.5 ton CO₂ na tonę biopolimeru, a procesy stają się coraz lepsze.

Po drugie, tworzywa sztuczne pochodzenia roślinnego mogą ulegać biodegradacji, więc nie gromadzą się na wysypiskach śmieci.

Chociaż doskonale nadaje się do biodegradacji materiałów jednorazowych, takich jak plastikowe widelce, czasem ważniejsza jest dłuższa żywotność - prawdopodobnie nie chciałbyś, aby deska rozdzielcza samochodu powoli z czasem zmieniła się w kupę grzybów. Wiele innych aplikacji wymaga tego samego rodzaju odporności, takich jak materiały budowlane, urządzenia medyczne i sprzęt AGD. Biopolimery biodegradowalne również nie nadają się do recyklingu, co oznacza, że ​​więcej roślin musi być uprawianych i przetwarzanych w sposób ciągły, aby zaspokoić popyt.

Biopolimery jako magazyn węgla

Tworzywa sztuczne, bez względu na źródło, są głównie wykonane z węgla - około 80 procent masy. Podczas gdy tworzywa sztuczne pochodzące z ropy naftowej nie uwalniają CO₂ w taki sam sposób, jak spalanie paliw kopalnych, nie pomagają również w zatrzymywaniu nadmiaru tego zanieczyszczenia gazowego - węgiel z ciekłego oleju jest po prostu przekształcany w stałe tworzywa sztuczne.

Z drugiej strony są biopolimery pochodzące z roślin, które wykorzystują fotosyntezę do przekształcania CO₂, wody i światła słonecznego w cukry. Kiedy te cząsteczki cukru są przekształcane w biopolimery, węgiel jest skutecznie zablokowany z atmosfery - o ile nie ulegają biodegradacji ani spaleniu. Nawet jeśli biopolimery trafią na wysypisko śmieci, nadal będą pełnić tę funkcję magazynowania węgla.

CO₂ stanowi tylko około 28 procent węgla na wagę, więc polimery zawierają ogromny zbiornik do przechowywania tego gazu cieplarnianego. Gdyby obecna światowa roczna podaż około 300 milionów polimerów nie ulegała biodegradacji i była oparta na biologii, oznaczałoby to gigaton - miliard ton - sekwestrowanego CO₂, około 2.8 procent obecne globalne emisje, W ostatnie sprawozdanie, Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu przedstawił wychwytywanie, magazynowanie i ponowne wykorzystanie węgla jako kluczową strategię łagodzenia zmian klimatu; biologiczne polimery mogłyby wnieść kluczowy wkład, do 20 procentowego usuwania CO₂ wymaganego do ograniczenia globalnego ocieplenia do 1.5 stopni Celsjusza.

Rynek nieulegających degradacji biopolimerów

Obecne strategie sekwestracji węgla, w tym składowanie geologiczne która pompuje spaliny CO₂ pod ziemię lub rolnictwo regeneracyjne który magazynuje więcej węgla w glebie, opiera się w dużej mierze na polityce prowadzącej do pożądanych rezultatów.

Chociaż są to kluczowe mechanizmy łagodzenia zmiany klimatu, sekwestracja węgla w postaci biopolimerów może potencjalnie wykorzystać inny czynnik: pieniądze.

Konkurencja oparta wyłącznie na cenie stanowiła wyzwanie dla biopolimerów, ale wczesne sukcesy pokaż ścieżkę do większej penetracji. Jednym ekscytującym aspektem jest możliwość dostępu do nowych chemikaliów, których obecnie nie ma w polimerach ropopochodnych.

Butelki petro-plastikowe można poddać recyklingowi maksymalnie kilka razy. (zaskakujący sposób, w jaki tworzywa sztuczne mogą pomóc w walce ze zmianami klimatu)Butelki petro-plastikowe można poddać recyklingowi maksymalnie kilka razy. hans / pixabay, CC BY

Rozważ możliwość recyklingu. Niewiele jest tradycyjnych polimerów naprawdę nadaje się do recyklingu. Materiały te są najczęściej poddawane recyklingowi w dół, co oznacza, że ​​nadają się tylko do zastosowań o niskiej wartości, takich jak materiały budowlane. Jednak dzięki narzędziom inżynierii genetycznej i enzymatycznej właściwości takie jak pełna możliwość recyklingu - co pozwala na wielokrotne stosowanie materiału do tego samego zastosowania - od samego początku można projektować w biopolimery.

Biopolimery dzisiaj oparte są w dużej mierze na naturalnych produktach fermentacji niektórych gatunków bakterii, takich jak wytwarzanie kwasu mlekowego przez Lactobacillus - ten sam produkt, który zapewnia cierpkość kwaśnych piw. Choć stanowią one dobry pierwszy krok, nowe badania wskazują, że prawdziwa wszechstronność biopolimerów zostanie w najbliższych latach uwolniona. Dzięki do nowoczesna umiejętność inżynierii białek i modyfikacji DNA, niestandardowe projektowanie prekursorów biopolimerów jest teraz w zasięgu ręki. Dzięki niemu staje się możliwy świat nowych polimerów - materiałów, w których dzisiejszy CO₂ będzie znajdować się w bardziej użytecznej, bardziej wartościowej formie.

Zaczynają też powstawać samoloty z polimerów - kolejnym krokiem są biopolimery. (zaskakujący sposób, w jaki tworzywa sztuczne mogą pomóc w walce ze zmianami klimatu)Zaczynają też powstawać samoloty z polimerów - kolejnym krokiem są biopolimery. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Aby spełnić to marzenie, potrzebne są dalsze badania. Chociaż wczesne przykłady są tutaj dzisiaj - podobnie jak częściowe Bio-Coca-Cola PlantBottle - bioinżynieria wymagana do uzyskania wielu najbardziej obiecujących nowych biopolimerów jest wciąż na etapie badań - jak odnawialna alternatywa dla włókna węglowego które mogą być stosowane we wszystkim, od rowerów po łopatki turbin wiatrowych.

Polityki rządowe wspierające sekwestrację dwutlenku węgla również pomogłyby w przyspieszeniu adopcji. Przy tego rodzaju wsparciu możliwe jest znaczne wykorzystanie biopolimerów do magazynowania węgla już w ciągu najbliższych pięciu lat - harmonogram, który może znacznie przyczynić się do rozwiązania kryzysu klimatycznego.Konwersacje

O Autorach

Joseph Rollin, Postdoctoral Researcher in Bioenergy, Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej oraz Jenna E. Gallegos, postdoctoral naukowiec w inżynierii chemicznej i biologicznej, Colorado State University

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

Rynek wewnętrzny

Amazonka

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

śledź InnerSelf na

facebook iconikona twittericon youtubeikona instagramikona kuflaikona rss

 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

NAJNOWSZE FILMY

Rozpoczęła się wielka migracja klimatyczna
Rozpoczęła się wielka migracja klimatyczna
by Super Użytkownik
Kryzys klimatyczny zmusza tysiące ludzi na całym świecie do ucieczki, ponieważ ich domy stają się coraz bardziej niezdatne do zamieszkania.
Ostatnia epoka lodowcowa mówi nam, dlaczego musimy dbać o zmianę temperatury o 2 ℃
Ostatnia epoka lodowcowa mówi nam, dlaczego musimy dbać o zmianę temperatury o 2 ℃
by Alan N Williams i in
W najnowszym raporcie Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) stwierdzono, że bez znaczącego spadku…
Ziemia nadawała się do zamieszkania przez miliardy lat - dokładnie, jakie szczęście nam się poszczęściło?
Ziemia nadawała się do zamieszkania przez miliardy lat - dokładnie, jakie szczęście nam się poszczęściło?
by Toby'ego Tyrrella
Stworzenie Homo sapiens zajęło ewolucji 3-4 miliardy lat. Gdyby klimat zawiódł tylko raz w tym…
Jak tworzenie map pogody sprzed 12,000 XNUMX lat może pomóc przewidzieć przyszłe zmiany klimatu
Jak tworzenie map pogody sprzed 12,000 XNUMX lat może pomóc przewidzieć przyszłe zmiany klimatu
by Brice Rea , , , , , , , , , ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,
Koniec ostatniej epoki lodowcowej, około 12,000 XNUMX lat temu, charakteryzował się końcową fazą zimna zwaną młodszymi dryasami.…
Morze Kaspijskie spadnie w tym stuleciu o 9 metrów lub więcej
Morze Kaspijskie spadnie w tym stuleciu o 9 metrów lub więcej
by Frank Wesselingh i Matteo Lattuada
Wyobraź sobie, że jesteś na wybrzeżu i spoglądasz na morze. Przed tobą 100 metrów jałowego piasku, który wygląda jak…
Wenus była kiedyś bardziej podobna do Ziemi, ale zmiany klimatu sprawiły, że nie nadawała się do zamieszkania
Wenus była kiedyś bardziej podobna do Ziemi, ale zmiany klimatu sprawiły, że nie nadawała się do zamieszkania
by Richard Ernst
O zmianach klimatu możemy się wiele nauczyć od Wenus, naszej siostrzanej planety. Wenus ma obecnie temperaturę powierzchni…
Pięć niewiary klimatycznych: przyspieszony kurs dezinformacji klimatycznej
Pięć niewiary klimatycznych: szybki kurs dezinformacji klimatycznej
by John Cook
Ten film to przyspieszony kurs dezinformacji klimatycznej, podsumowujący kluczowe argumenty użyte do poddania w wątpliwość rzeczywistości…
Arktyka nie była tak ciepła od 3 milionów lat, co oznacza duże zmiany dla planety
Arktyka nie była tak ciepła od 3 milionów lat, co oznacza duże zmiany dla planety
by Julie Brigham-Grette i Steve Petsch
Każdego roku pokrywa lodu morskiego w Oceanie Arktycznym kurczy się do najniższego poziomu w połowie września. W tym roku mierzy zaledwie 1.44…

NAJNOWSZE ARTYKUŁY

zielona energia2 3
Cztery możliwości zielonego wodoru dla Środkowego Zachodu
by Chrześcijański Tae
Aby zapobiec kryzysowi klimatycznemu, Środkowy Zachód, podobnie jak reszta kraju, będzie musiał całkowicie zdekarbonizować swoją gospodarkę do…
ug83qrfw
Główna bariera w odpowiedzi na zapotrzebowanie musi się skończyć
by John Moore, Na Ziemi
Jeśli federalne organy regulacyjne postąpią właściwie, odbiorcy energii elektrycznej na Środkowym Zachodzie mogą wkrótce zacząć zarabiać, podczas gdy…
drzewa do sadzenia dla klimatu2
Posadź te drzewa, aby poprawić życie w mieście
by Mike Williams-Rice
Nowe badanie ustala, że ​​żywe dęby i amerykańskie jawory są mistrzami wśród 17 „superdrzew”, które pomogą uczynić miasta…
dno morza północnego
Dlaczego musimy zrozumieć geologię dna morskiego, aby wykorzystać wiatry?
by Natasha Barlow, profesor nadzwyczajny czwartorzędowej zmiany środowiska, Uniwersytet w Leeds
Dla każdego kraju obdarzonego łatwym dostępem do płytkiego i wietrznego Morza Północnego, morski wiatr będzie kluczem do spełnienia sieci…
3 lekcje pożarów dla miast leśnych, gdy Dixie Fire niszczy historyczne Greenville w Kalifornii
3 lekcje pożarów dla miast leśnych, gdy Dixie Fire niszczy historyczne Greenville w Kalifornii
by Bart Johnson, profesor architektury krajobrazu, University of Oregon
Pożar płonący w gorącym, suchym górskim lesie przetoczył się przez miasto Gold Rush w Greenville w Kalifornii, 4 sierpnia…
Chiny mogą osiągnąć cele energetyczne i klimatyczne, ograniczając energetykę węglową
Chiny mogą osiągnąć cele energetyczne i klimatyczne, ograniczając energetykę węglową
by Alvin Lin
Na kwietniowym Szczycie Klimatycznym przywódców Xi Jinping obiecał, że Chiny będą „ściśle kontrolować energetykę węglową…
Niebieska woda otoczona martwą białą trawą
Mapa śledzi 30 lat ekstremalnego topnienia śniegu w USA
by Mikayla Mace-Arizona
Nowa mapa ekstremalnych zjawisk topnienia śniegu w ciągu ostatnich 30 lat wyjaśnia procesy, które prowadzą do szybkiego topnienia.
Samolot zrzuca czerwony środek ogniochronny na pożar lasu, gdy strażacy zaparkowani wzdłuż drogi patrzą w pomarańczowe niebo
Model przewiduje 10-letni wybuch pożaru, a następnie stopniowy spadek
by Hannah Hickey-U. Waszyngton
Spojrzenie na długoterminową przyszłość pożarów przewiduje początkowy, mniej więcej dekadowy wybuch aktywności pożarów…

 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

Nowe postawy - nowe możliwości

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.pl | Rynek wewnętrzny
Copyright © 1985 - Publikacje wewnętrzne 2021. Wszelkie prawa zastrzeżone.