De verrassende manier waarop kunststoffen daadwerkelijk kunnen helpen bij het bestrijden van klimaatverandering

De verrassende manier waarop kunststoffen daadwerkelijk kunnen helpen bij het bestrijden van klimaatverandering
Meer dan 99 procent van de huidige plastics komt uit olie, maar nieuwe biogebaseerde opties komen beschikbaar.
Pictogrammen op vectoren Market, Freepik en srip, CC BY

Wat hebben uw auto, telefoon, frisdrankfles en schoenen gemeen? Ze zijn allemaal grotendeels gemaakt van aardolie. Deze niet-hernieuwbare hulpbron wordt verwerkt tot een veelzijdige reeks chemicaliën, polymeren - of, veelal, plastics. Over 5 miljard gallons olie per jaar worden omgezet in kunststoffen alleen.

Polymeren staan ​​achter vele belangrijke uitvindingen van de afgelopen decennia, zoals 3D afdrukken. Zogenaamde 'engineering plastics', gebruikt in toepassingen variërend van automotive tot constructie tot meubels, hebben superieure eigenschappen en kunnen zelfs helpen bij het oplossen van milieuproblemen. Bijvoorbeeld dankzij engineering plastics, voertuigen zijn nu lichter, zodat ze een beter brandstofrendement krijgen. Maar naarmate het aantal toepassingen stijgt, dat geldt ook voor de vraag naar kunststoffen. De wereld produceert al meer dan 300 miljoen ton plastic per jaar. Het aantal kan zes keer zo hoog zijn als bij 2050.

Petro-plastics zijn helemaal niet zo slecht, maar het is een gemiste kans. Gelukkig is er een alternatief. Overschakelen van op aardolie gebaseerde polymeren naar polymeren die biologisch zijn gebaseerd, zou de CO2-uitstoot met honderden miljoenen tonnen per jaar kunnen verminderen. Biologische polymeren zijn niet alleen hernieuwbaar en milieuvriendelijker om te produceren, maar ze kunnen zelfs een netto gunstig effect hebben op de klimaatverandering door te fungeren als koolstofput. Maar niet alle bio-polymeren zijn gelijk gemaakt.

Bioplastics zijn niet afhankelijk van boren naar olie, omdat ze hun koolstof uit CO₂ al in de atmosfeer krijgen. (de verrassende manier waarop plastics daadwerkelijk kunnen helpen klimaatverandering tegen te gaan)Bioplastics zijn niet afhankelijk van boren naar olie, omdat ze hun koolstof uit CO₂ al in de atmosfeer krijgen. QiuJu Song / Shutterstock.com

Afbreekbare bio-polymeren

Je bent misschien tegengekomen "bioplastics"Vroeger, als wegwerpgereedschap in het bijzonder, zijn deze kunststoffen afgeleid van planten in plaats van olie. Dergelijke biopolymeren worden gemaakt door suikers toe te dienen, meestal van suikerriet, suikerbieten of maïs, tot micro-organismen die precursormoleculen produceren die kunnen worden gezuiverd en chemisch met elkaar kunnen worden verbonden om polymeren met verschillende eigenschappen te vormen.

Plantaardige kunststoffen zijn om twee redenen beter voor het milieu. Ten eerste is er een dramatische vermindering van de energie die nodig is om op planten gebaseerde kunststoffen te produceren - tot wel 80 procent. Terwijl elke ton uit aardolie verkregen kunststof 2 tot 3 ton CO₂ genereert, kan dit worden teruggebracht tot ongeveer 0.5 ton CO₂ per ton bio-polymeer, en de processen worden alleen maar beter.

Ten tweede kunnen plantaardige plastics biologisch afbreekbaar zijn, zodat ze zich niet op stortplaatsen ophopen.


Haal het laatste uit InnerSelf


Hoewel het prima is om disposables zoals plastic vorken biologisch af te breken, is soms een langere levensduur belangrijk - je zou waarschijnlijk niet willen dat het dashboard van je auto langzaam verandert in een stapel paddenstoelen. Veel andere toepassingen vereisen hetzelfde type veerkracht, zoals bouwmaterialen, medische apparaten en huishoudelijke apparaten. Biologisch afbreekbare biopolymeren zijn ook niet recyclebaar, wat betekent dat er steeds meer planten moeten worden gekweekt en verwerkt om aan de vraag te voldoen.

Bio-polymeren als koolstofopslag

Kunststoffen, ongeacht de bron, zijn hoofdzakelijk gemaakt van koolstof - ongeveer 80 procent op gewichtsbasis. Hoewel uit aardolie verkregen kunststoffen geen CO₂ afgeven op dezelfde manier als het verbranden van fossiele brandstoffen, helpen ze ook niet om de overmaat van deze gasvormige verontreinigende stof op te vangen - de koolstof uit vloeibare olie wordt eenvoudig omgezet in vaste kunststoffen.

Bio-polymeren, aan de andere kant, zijn afgeleid van planten, die fotosynthese gebruiken om CO₂, water en zonlicht om te zetten in suikers. Wanneer deze suikermoleculen worden omgezet in bio-polymeren, de koolstof is effectief opgesloten uit de atmosfeer - zolang ze niet biologisch afgebroken of verbrand zijn. Zelfs als biopolymeren op een stortplaats terechtkomen, zullen ze deze koolstofopslagfunctie nog steeds vervullen.

CO₂ gaat alleen over 28 procent koolstof bij gewichtdus polymeren bevatten een enorm reservoir waarin dit broeikasgas kan worden opgeslagen. Als de huidige wereldwijde jaarlijkse voorraad van ongeveer 300 miljoen ton polymeren allemaal niet biologisch afbreekbaar en biogebaseerd zou zijn, zou dit gelijk staan ​​aan een gigaton - een miljard ton - van CO 2 -gebonden, ongeveer 2.8 procent van huidige wereldwijde uitstoot. In een recent verslag, heeft het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering het vastleggen, opslaan en hergebruik van koolstof als een belangrijke strategie voor het temperen van de klimaatverandering beschreven; biobased polymeren kunnen een belangrijke bijdrage leveren, tot 20 procent van de CO₂-verwijdering die nodig is om het broeikaseffect tot 1.5 graden Celsius te beperken.

De niet-afbreekbare biopolymeermarkt

Huidige koolstofvastleggingstrategieën, inclusief geologische opslag die CO₂-uitlaat ondergronds of pompt regeneratieve landbouw die meer koolstof in de bodem opslaat, leunt zwaar op beleid om de gewenste resultaten te bereiken.

Hoewel dit cruciale mechanismen zijn voor het tegengaan van klimaatverandering, heeft het vastleggen van koolstof in de vorm van biopolymeren het potentieel om een ​​andere bestuurder te gebruiken: geld.

Concurrentie op basis van alleen de prijs is een uitdaging voor biopolymeren, maar vroege successen toon een pad naar een grotere penetratie. Een opwindend aspect is het vermogen om toegang te krijgen tot nieuwe chemieën die momenteel niet worden gevonden in van aardolie afgeleide polymeren.

Petro-plastic flessen kunnen slechts een paar keer maximaal gerecycled worden. (de verrassende manier waarop plastics daadwerkelijk kunnen helpen klimaatverandering tegen te gaan)Petro-plastic flessen kunnen slechts een paar keer maximaal gerecycled worden. hans / pixabay, CC BY

Overweeg recycleerbaarheid. Er zijn maar weinig traditionele polymeren echt recyclebaar. Deze materialen worden eigenlijk vaak downcycled, wat betekent dat ze alleen geschikt zijn voor toepassingen met een lage waarde, zoals bouwmaterialen. Dankzij de tools van genetische en enzymtechnologie, echter, eigenschappen zoals volledige recycleerbaarheid - waarmee het materiaal herhaaldelijk kan worden gebruikt voor dezelfde toepassing - kan vanaf het begin worden ontworpen in bio-polymeren.

Bio-polymeren vandaag zijn grotendeels gebaseerd op natuurlijke fermentatieproducten van bepaalde soorten bacteriën, zoals de productie door Lactobacillus van melkzuur - hetzelfde product dat de zuurheid van zure bieren oplevert. Hoewel deze een goede eerste stap vormen, suggereert opkomend onderzoek dat de ware veelzijdigheid van bio-polymeren de komende jaren zal worden losgelaten. Dankzij de modern vermogen om eiwitten te manipuleren en DNA aan te passen, op maat ontwerp van voorlopers van bio-polymeren is nu binnen handbereik. Hiermee wordt een wereld van nieuwe polymeren mogelijk - materialen waarin het CO₂ van vandaag de dag nuttiger en waardevoller zal zijn.

Vliegtuigen worden ook van polymeren gemaakt - biopolymeren zijn de volgende stap. (de verrassende manier waarop plastics daadwerkelijk kunnen helpen klimaatverandering tegen te gaan)Vliegtuigen worden ook van polymeren gemaakt - biopolymeren zijn de volgende stap. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Om deze droom te realiseren, is meer onderzoek nodig. Terwijl vroege voorbeelden hier vandaag zijn - zoals het gedeeltelijk bio-gebaseerde Coca-Cola PlantBottle - de bioengineering die vereist is om veel van de meest veelbelovende nieuwe biopolymeren te bereiken, bevindt zich nog in de onderzoeksfase - zoals een alternatief voor koolstofvezel die in alles kan worden gebruikt, van fietsen tot windturbinebladen.

Overheidsbeleid ter ondersteuning van koolstofsekwestratie zou ook de acceptatie bevorderen. Met dit soort ondersteuning is een significant gebruik van biopolymeren als koolstofopslag mogelijk zodra de volgende vijf jaar - een tijdlijn met het potentieel om een ​​belangrijke bijdrage te leveren aan het helpen oplossen van de klimaatcrisis.The Conversation

Over de Auteurs

Joseph Rollin, postdoctoraal onderzoeker in bio-energie, Nationaal Hernieuwbare Energie Laboratorium en Jenna E. Gallegos, postdoctoraal onderzoeker in chemische en biologische wetenschappen, Colorado State University

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = carbon sequestration; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}