Bugünün plastiklerinin yüzde 99'ten fazlası petrolden geliyor, ancak yeni biyo-temelli seçenekler mevcut hale geliyor. Vektörel çizimler Market, Freepik ve srip ile simgeler, CC BY

Arabanızda, telefonunuzda, soda şişesinde ve ayakkabıların ortak noktası ne? Hepsi büyük ölçüde petrolden yapılmış. Bu yenilenemeyen kaynak, polimerler denilen çok yönlü bir kimyasallar kümesine işlenir - veya daha genel olarak plastikler. üzerinde Her yıl 5 milyar galon yağ yalnız plastiklere dönüştürülür.

Polimerler, son birkaç on yıldaki birçok önemli icatın gerisindedir. 3D baskı. Otomotivden konstrüksiyona ve mobilyaya kadar değişen uygulamalarda kullanılan “mühendislik plastikleri”, üstün özelliklere sahiptir ve hatta çevre sorunlarının çözülmesine yardımcı olabilir. Mesela, mühendislik plastikleri sayesinde, araçlar şimdi daha hafifBöylece daha iyi yakıt tüketimi elde ederler. Ancak kullanım sayısı arttıkça, Plastiklere talep de öyle. Dünya zaten her yıl 300 milyon tondan fazla plastik üretiyor. Sayı, 2050'in altı katı olabilir.

Petro-plastic, temelde o kadar da kötü değil, ancak kaçırılmış bir fırsat. Neyse ki, bir alternatif var. Petrol bazlı polimerlerden biyolojik olarak temel alan polimerlere geçmek her yıl yüz milyonlarca ton karbon salınımını azaltabilir. Biyo bazlı polimerler sadece yenilenebilir ve üretilmesi daha çevre dostu değiller, aynı zamanda bir karbon lavabo gibi davranarak iklim değişikliği üzerinde net bir etkisi olabilir. Ancak, tüm biyo-polimerler eşit yaratılmamıştır.

Biyoplastikler karbonlarını CO2'den aldıkları için petrol sondajına bağımlı değiller mi? zaten atmosferde. QiuJu Song / Shutterstock.com

Parçalanabilir biyo-polimerler

Karşılıklı olabilirsiniz “biyoplastik“Daha önce, özellikle tek kullanımlık kaplar olarak - bu plastikler yağ yerine bitkilerden elde edilir. Bu tür biyo-polimerler, şekerlerin, çoğunlukla şeker kamışından, şeker pancarlarından veya mısırdan, çeşitli özelliklere sahip polimerler oluşturmak üzere bir araya getirilip kimyasal olarak birleştirilebilen öncü moleküller üreten mikroorganizmalara beslenmesiyle yapılır.

Bitki kaynaklı plastikler iki nedenden dolayı çevre için daha iyidir. Birincisi, bitki bazlı plastiklerin üretilmesi için gereken enerjide çarpıcı bir azalma var - 80 yüzde kadar. Petrol türevi plastiğin her bir tonu 2 ila 3 ton CO0.5 üretirken, bu yaklaşık XNUMX ton COXNUMX'ye düşürülebilir. ton biyo-polimer başına bu oran artıyor ve süreçler giderek daha iyi hale geliyor.

İkincisi, bitki bazlı plastikler biyolojik olarak çözünebilir olabilir, bu nedenle çöplüklerde birikmezler.

Plastik çatallar gibi atılabilir maddeler için biyolojik olarak parçalanmaları harika olsa da, bazen daha uzun bir ömür önemlidir - muhtemelen arabanızın gösterge panosunun zaman içinde yavaş yavaş mantar yığınına dönüşmesini istemezsiniz. Diğer birçok uygulama, inşaat malzemeleri, tıbbi cihazlar ve ev aletleri gibi aynı esnekliği gerektirir. Biyobozunur biyo-polimerler de geri dönüştürülemez, yani talebi karşılamak için sürekli olarak daha fazla bitki yetiştirilmeli ve işlenmelidir.

Karbon depolaması olarak biyo-polimerler

Plastikler, kaynağı ne olursa olsun, esas olarak karbondan yapılır. – ağırlıkça yaklaşık yüzde 80. Petrol türevi plastikler CO salmıyor mu? Fosil yakıtların yakılmasıyla aynı şekilde, bu gaz halindeki kirletici maddenin fazlasının tutulmasına da yardımcı olmuyorlar; sıvı yağdaki karbon, basitçe katı plastiğe dönüştürülüyor.

Biyo-polimerler ise bitkilerden elde edilirCO2, su ve güneş ışığını şekere dönüştürmek için fotosentezi kullananlar. Bu şeker molekülleri biyopolimerlere dönüştürüldüğünde karbon etkin bir şekilde kilitlendi atmosferden - biyolojik olarak parçalanmadıkları veya yakılmadıkları sürece. Biyo-polimerler bir çöplükte kalsalar bile, yine de bu karbon depolama rolüne hizmet edeceklerdir.

CO? sadece yaklaşık yüzde 28'i karbondur ağırlığa göredolayısıyla polimerler bu sera gazını depolayacak devasa bir rezervuar içerir. Eğer dünya çapındaki mevcut yıllık yaklaşık 300 milyon ton polimer arzının tamamı biyolojik olarak parçalanamayan ve biyolojik bazlı olsaydı, bu bir gigaton (bir milyar ton) tutulmuş CO2.8'ye, yani dünyanın yaklaşık yüzde XNUMX'ine eşit olurdu. mevcut küresel emisyonlar. Bir In son raporHükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli, karbonun yakalanması, depolanması ve yeniden kullanılmasının iklim değişikliğini hafifletmeye yönelik temel bir strateji olarak altını çizdi; Biyo bazlı polimerler CO20'nin yüzde 1.5'sine kadar önemli bir katkı sağlayabilir mi? Küresel ısınmayı XNUMX santigrat derece ile sınırlandırmak için bu maddenin kaldırılması gerekiyor.

Parçalanmayan biyopolimer pazarı

Mevcut karbon tutumu stratejileri, dahil jeolojik depolama CO pompalayan mı? yer altında egzoz veya rejeneratif tarım toprakta daha fazla karbon depolayan, istenen sonuçları tahrik etme politikasına büyük ölçüde dayanır.

Bunlar iklim değişikliğinin azaltılması için kritik mekanizmalar olsa da, karbonun biyo-polimer formunda tutulması farklı bir sürücüyü kullanma potansiyeline sahip: para.

Sadece fiyata dayanan rekabet, biyo-polimerler için zorlayıcı olmuştur, ancak Erken başarılar daha geniş penetrasyona giden yolu gösterin. Heyecan verici bir özellik, petrol türevi polimerlerde henüz bulunmayan yeni kimyalara erişim yeteneğidir.

Petro-plastik şişeler sadece maksimum birkaç kez geri dönüştürülebilir. hans / pixabay, CC BY

Geri dönüştürülebilirliği düşünün. Birkaç geleneksel polimer gerçekten geri dönüştürülebilir. Bu malzemeler gerçekte çoğu zaman altüst edilir, bu da inşaat malzemeleri gibi yalnızca düşük değerli uygulamalar için uygun oldukları anlamına gelir. Genetik ve enzim mühendisliği araçları sayesinde, ancak tam geri dönüştürülebilirlik - Aynı uygulama için malzemenin tekrar tekrar kullanılmasını sağlayan - baştan beri biyo-polimerlere tasarlanabilir.

Biyo-polimerler bugün laktik asidin Lactobacillus tarafından üretilmesi gibi bazı bakteri türlerinin doğal fermantasyon ürünlerine dayanmaktadır - ekşi biralarda ekşiliği sağlayan aynı ürün. Bunlar iyi bir ilk adım olsa da, ortaya çıkan araştırmalar, biyo-polimerlerin gerçek çok yönlülüğünün önümüzdeki yıllarda ortaya çıkmaya hazır olduğunu gösteriyor. Sayesinde Proteinleri tasarlama ve DNA'yı değiştirme modern yeteneği, biyo-polimer öncüllerinin özel tasarımı artık ulaşılabilir durumdadır. Bununla birlikte, yeni polimerlerden oluşan bir dünya mümkün hale geliyor; günümüzün CO2'sinin bulunduğu malzemeler? daha kullanışlı, daha değerli bir biçimde yer alacak.

Uçaklar da polimerlerden yapılmaya başlandı - bir sonraki adım biyo-polimerlerdir. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Bu hayalin gerçekleşmesi için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. İlk örnekler bugün burada olsa da, kısmen biyo-bazlı Coca-Cola FabrikasıŞişe - En umut verici yeni biyo-polimerlerin çoğunu elde etmek için gereken biyomühendislik halen araştırma aşamasındadır - karbon elyafına yenilenebilir alternatif bisikletlerden rüzgar türbini kanatlarına kadar her şeyde kullanılabilir.

Karbon tutumu destekleyen hükümet politikaları da evlat edinmeye yardımcı olacaktır. Bu tür bir destek uygulandığında, önümüzdeki beş yıl içinde en kısa sürede karbon depolanması gibi biyo-polimerlerin kullanılması mümkündür - iklim krizinin çözümüne yardımcı olmak için önemli bir katkı yapma potansiyeli olan bir zaman çizelgesi.

Yazarlar Hakkında

Joseph Rollin, Biyoenerji Doktora Sonrası Araştırmacı, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ve Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Doktora Sonrası Araştırmacı Jenna E. Gallegos, Colorado Eyalet Üniversitesi

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

İlgili Kitaplar

at InnerSelf Pazarı ve Amazon