Kama polima zinazotegemea mafuta ya petroli zinachafua bahari zetu na kutawanya maisha yetu, watafiti wanatafuta njia rafiki zaidi za mazingira kukidhi mahitaji ya vifaa vya kudumu, vyenye mchanganyiko. Flickr: Picha na Bo Eide (Flickr / Creative Commons) 

Julai 29, 2015 - Hatima ya bahari ulimwenguni inaweza kupumzika ndani ya tanki ya chuma cha pua sio saizi kabisa ya keg ndogo ya bia. Ndani, bakteria waliobadilishwa vinasaba hubadilisha syrup ya mahindi kuwa chembe nyingi za polima ambazo zinaweza kutumiwa kutengeneza plastiki anuwai.

"Ni kama kutengeneza mtindi," anasema Oliver Peoples, afisa mkuu wa kisayansi wa Metabolix, Inc.

Kampuni yenye makao makuu ya Cambridge, Massachusetts ambayo bioplastiki inakua katika vyumba vya uchakachuaji wa kiwango cha maabara ni moja wapo ya idadi kubwa ya wafanyabiashara na taasisi zinazofanya kazi kukuza ushindani wa gharama, urafiki zaidi wa mazingira kwa plastiki za kawaida, ambazo zimetengenezwa kwa mafuta ya mafuta, haziwezi kuoza na tunageuza bahari zetu kuwa bahari ya plastiki inayoelea.

"Tumeona ongezeko hili kubwa la uzalishaji katika plastiki ambayo inasababisha kuongezeka kwa mtiririko wa taka pia," anasema Jenna Jambeck, mshiriki wa kitivo cha uhandisi wa mazingira katika Chuo Kikuu cha Georgia. "Tofauti na nyenzo ambazo viwandani, plastiki ina maswala haya yote. Husafiri kwa urahisi kwenye njia za maji, vipande vya mwili vipande vipande vidogo ambavyo ni ngumu sana au haiwezekani kukusanya, na [inaelekea] kunyonya vichafu vya kemikali ambavyo tayari viko katika mazingira. "

Baadhi ya tani milioni 4.8 hadi milioni 12.7 (tani milioni 5.3 hadi milioni 14) za plastiki, au hadi asilimia 4 ya tani milioni 300 (tani milioni 330) za plastiki zinazozalishwa kila mwaka, ziliingia baharini kama takataka mnamo 2010. Takwimu hiyo inatarajiwa kuongezeka mara 10 katika miaka kumi ijayo kwani plastiki nyingi hutengenezwa na ikikwepa juhudi za usimamizi wa taka na kuchakata, kulingana na utafiti Jambeck na wenzake iliyochapishwa mapema mwaka huu katika jarida la Bilim.

Ni athari gani kwa plastiki hii yote kwa viumbe hai, pamoja na wanadamu, bado haijulikani. Tafiti kadhaa za hivi karibuni zinaonyesha kuwa kemikali kwenye vipande vidogo vya plastiki, na hata vipande vya plastiki vyenyewe, vinaweza kujilimbikiza kwa ndege, samaki na maisha mengine ya baharini. Upimaji wa maabara umeonyesha kemikali zinazojumuisha zinaweza kusababisha athari mbaya kiafya, pamoja na uharibifu wa ini na usumbufu wa endocrine kupitia mabadiliko ya jeni. Ikiwa athari kama hizo zinatokea nje ya maabara au ikiwa zinaongeza mlolongo wa chakula kwa watu wanaokula viumbe vya baharini bado haijulikani, lakini zote zinaonekana kuwa za kweli kabisa.

Na hiyo sio yote. Plastiki ni maarufu katika idara ya gesi chafu pia. Asilimia 8 ya mafuta ya petroli yanayotumiwa ulimwenguni kila mwaka huenda kutengeneza plastiki moja kwa moja au kuwezesha michakato ya utengenezaji wa plastiki, kulingana na ripoti ya hivi karibuni na Taasisi ya Worldwatch.

"Ingawa watu wanahisi kama wangependa kutumia plastiki kidogo badala ya zaidi, ukweli wa mambo ni kwamba plastiki ni vifaa vya kisasa ambavyo hufanya magari kuwa mepesi, husafisha maji na kuongeza faida kubwa kwa matumizi ya afya na usalama." - Marc HillmyerKwa nini sio tu kupunguza matumizi yetu? Kwa jambo moja, plastiki ni bora sana, inakidhi mahitaji anuwai ya kubadilika, gharama na vigezo vingine ambavyo vifaa mbadala vitakuwa ngumu kulinganishwa. Sio hivyo tu, lakini vifaa mbadala vinawasilisha athari zao mbaya za mazingira, kijamii na kiafya.

"Ingawa watu wanahisi kama wangependa kutumia plastiki kidogo badala ya zaidi, ukweli wa mambo ni kwamba plastiki ni vifaa vya kisasa ambavyo hufanya magari kuwa nyepesi, husafisha maji na kuongeza faida kubwa kwa matumizi ya afya na usalama," anasema Marc Hillmyer, mkurugenzi wa Kituo cha polima Endelevu katika Chuo Kikuu cha Minnesota huko Minneapolis.

Kwa maneno mengine, kuna sababu madhubuti za kutafuta njia mbadala endelevu zaidi za plastiki za kawaida - ambazo ni plastiki inayotegemea mimea. Vile vinavyoitwa bioplastiki vinaweza kudhoofisha, ikipunguza sana hatari kwamba wataishia kuchafua ardhi au bahari. Pia hupunguza utegemezi wetu kwa mafuta, kupunguza alama ya kaboni ya plastiki. Uzalishaji wa gesi chafu unaohusishwa na bioplastiki ni asilimia 26 chini kuliko ile inayohusiana na plastiki ya kawaida, kulingana na uchambuzi wa hivi karibuni wa mzunguko wa maisha wa plastiki inayotokana na mahindi na mafuta na watafiti katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Michigan.

Njia mbadala zinazoibuka

Kupata njia mbadala zisizo za petroli, zinazoweza kutengana na plastiki za leo, hata hivyo, sio rahisi. Plastiki iliyotengenezwa kutoka kwa mahindi, miwa au vitu vingine vya mmea sio lazima ipasuke, na kupata uharibifu kutokea wakati unataka iwe ngumu.

"Hutaki mfuko wako wa plastiki uharibike wakati unatumia," Hillmyer anasema. "Kwa upande mwingine unataka iharibike haraka ikiwekwa katika mazingira mengine."

Wakati wataalam wa dawa wamekuwa na ugumu wa kurekebisha plastiki inayotegemea mafuta ya petroli ili waweze kudhalilisha, mbadala kadhaa za msingi wa bio, zinazoharibika zinaibuka.

Licha ya mafanikio haya na mengine ya hivi karibuni, bioplastiki inabaki kuwa sehemu ndogo ya tasnia kwa ujumla. Natureworks, kampuni iliyoko Minnetonka, Minnesota, ni moja wapo ya ulimwengu unaoongoza kwa utengenezaji wa bioplastiki. Kampuni hiyo hufanya asidi ya polylactic, au PLA, plastiki inayoweza kuoza inayopatikana kutoka kwa wanga wa mahindi na hufanya bidhaa anuwai anuwai - pamoja na matumizi ya gorofa moja, vikombe na vifurushi - ambavyo vinaoza mwishoni mwa maisha yao muhimu. Kituo cha uzalishaji cha kampuni hiyo huko Blair, Nebraska, kilikuja mkondoni mnamo 2002 na inaweza kutoa tani 140,000 za tani (tani 150,000) za PLA kwa mwaka. Hivi karibuni kampuni hiyo ilitangaza mipango ya kufungua kiwanda cha pili Kusini Mashariki mwa Asia ambacho kitatumia miwa kama chakula chake.

Mtengenezaji mwingine anayeongoza wa bioplastic ni Kampuni ya Coca-Cola, ambayo mnamo 2009 ilizindua PlantBottle, chupa ya kinywaji iliyotengenezwa kutoka polyethilini terephthalate -PET - ambayo ina hadi asilimia 30 ya vitu vyenye biobased. Chupa haziwezi kuharibika lakini, tofauti na plastiki nyingi zilizo na biobased, zinaweza kuchakatwa pamoja na PET ya kawaida, plastiki ya kawaida iliyosindikwa. Tangu 2009 kampuni hiyo ilizalisha bilioni 35 za PlantBottles yake ya asili. Mnamo Juni 2015 kampuni ilifunua toleo jipya ambalo lina asilimia 100 ya biobased.

Licha ya mafanikio haya na mengine ya hivi karibuni, bioplastiki inabaki kuwa sehemu ndogo ya tasnia kwa ujumla. Vifaa vinafaa kwa bidhaa za matumizi moja kama vijiko na chupa ambapo watumiaji wako tayari kulipa malipo kwa bidhaa endelevu zaidi. Uimara wa hali ya juu, matumizi yasiyoonekana sana - kwa mfano, mabomba ya maji yaliyotengenezwa na PVC ambayo hutumiwa kawaida katika mabomba ya makazi na biashara - bado yanatengenezwa kwa plastiki ya kawaida. Kwa jumla, chini ya asilimia 0.5 ya plastiki yote hutoka kwa vyanzo visivyo vya mafuta, kulingana na Jumuiya ya Viwanda vya Plastiki, kikundi cha biashara cha tasnia kilicho Washington, DC

Udhibiti wa serikali, hata hivyo, unasababisha kuongezeka kwa matumizi ya bioplastiki. Mnamo 2014 Illinois ilipiga marufuku vijidudu vidogo, abrasives ndogo za plastiki zinazotumiwa sana katika kusugua usoni, shampoo na dawa ya meno, kwa sababu ya wasiwasi juu ya uharibifu wa mazingira katika Maziwa Makuu. Chini ya kipenyo cha milimita moja, vijidudu vidogo ni vidogo sana kuchujwa na mifumo ya matibabu ya maji taka na imepatikana katika mazingira ya maji safi na baharini.

Bidhaa za watumiaji ambazo zinaweza kutengenezwa kutoka kwa PHA inayoweza kuoza inajumuisha mifuko, vyombo na jackets za kebo za umeme. Picha kwa hisani ya Metabolix.

Pamoja na marufuku ya shirikisho juu ya vijidudu vidogo vinavyotarajiwa, Metabolix alishirikiana na Honeywell mnamo Machi kutoa njia mbadala inayoweza kuoza kwa vijidudu vidogo.Vidudu vidogo ambavyo kampuni hizo mbili zinatengeneza vimetengenezwa kutoka kwa Polyhydroxyalkanoates, au PHA, plastiki yenye msingi wa bio ambayo ni ghali zaidi lakini pia ina uwezo zaidi kuliko PLA. Microbeads ambayo kampuni hizo mbili zinatengeneza hutengenezwa na kuchoma mahindi, ingawa inaweza pia kutengenezwa kutoka kwa mazao yasiyo ya chakula kama switchgrass. PHA microbeads zitashuka kuwa dioksidi kaboni na maji katika suala la miezi kwa kiwango sawa na selulosi au karatasi, Watu wanasema.

Karibu na pande zote za chini

Tunapoongeza utegemezi wetu kwa plastiki inayotokana na mazao kama mahindi au miwa, tunaweza kuanzisha bila kujua wasiwasi mpya wa mazingira. Utafiti wa hivi karibuni katika jarida Uzalishaji wa Safi bioplastiki iliyobainika imekuzwa kutoka kwa mifugo ya kilimo tumia kiasi kikubwa cha maji, dawa za wadudu na mbolea ambayo inaweza kusababisha uchafuzi wa hewa na maji na kushindana kwa ardhi na mazao yaliyopandwa kwa chakula.

Njia moja inayowezekana ya kuzunguka pande za chini za plastiki zinazotegemea mimea wakati bado inapunguza utegemezi wa mafuta ya petroli ni kutumia CO₂ kama malisho badala yake. Novomer, kampuni iliyotokana na utafiti katika Chuo Kikuu cha Cornell huko Ithaca, New York, inageuza taka CO₂ kutoka mimea ya uzalishaji wa ethanoli ndani ya plastiki. Kampuni hiyo hufanya polols - polima zinazotumiwa kutengeneza povu inayoweza kubadilika inayopatikana kwenye magodoro, matakia ya viti na insulation, na vile vile mipako na vifuniko maalum.

"Ikiwa godoro lako limetengenezwa na nyenzo zetu, lingekuwa asilimia 22 kwa uzito wa dioksidi kaboni," anasema Peter Shepard, makamu wa rais mtendaji wa Novomer wa polima. "Inachukua gesi chafu ambayo ni taka na kuibadilisha kuwa bidhaa yenye thamani. "

Kawaida CO₂ ni ajizi mno ya kuguswa na misombo mingine, na kufanya matumizi yake katika plastiki au programu zingine kuwa ngumu. Geoffrey Coates, profesa wa kemia katika Chuo Kikuu cha Cornell huko Ithaca na mwanzilishi mwenza wa Novomer, alitengeneza kichocheo kilichoongeza utendakazi wa CO₂ wakati huo huo kupunguza kasi ya uingiliano wa kiambato kingine muhimu cha polyol - ikifanya iwe rahisi kuingiza CO₂ ndani ya polima inayosababisha.

"Ni kama una watoto na unawapa pizza na brokoli na unawaambia kila wakati unapouma pizza lazima uchukue brokoli," anasema Coates, ambaye pia ni mshiriki wa Kituo cha polima endelevu. .

Changamoto kubwa kwa bioplastiki ni kwamba wanashindana na plastiki za kawaida, vifaa vya bei rahisi sana ambavyo vimepewa heshima kwa miaka 60 iliyopita, Scheer anasema.Polols zilizotengenezwa na Novomer zinaharibika lakini hupoteza uharibifu wakati zinachanganywa na kemikali inayotokana na mafuta ya petroli kutengeneza povu.

Ingawa kampuni hiyo inazingatia kutengeneza povu na vifuniko, Shepard anasema CO ya Novomer₂polima zinazotegemea zinaweza kutumiwa kutengeneza plastiki zinazoharibika na CO₂ yaliyomo kama asilimia 50.

Changamoto Kubwa

Licha ya ukuaji mkubwa katika miaka ya hivi karibuni, wengine wanasema bioplastiki haikuishi kulingana na uwezo wao.

"Sekta ya bioplastiki haikuweza kuunda polima ambazo zinavutia vya kutosha kulingana na bei na kwa mali ambayo itafanya ulimwengu kuwa tayari kubadilika," anasema Frederick Scheer, Mkurugenzi Mtendaji wa zamani wa Cereplast, kampuni iliyokuwa ikiongoza biolojia ambayo ilitangaza kufilisika mnamo 2014.

Changamoto kubwa kwa bioplastiki ni kwamba wanashindana na plastiki za kawaida, vifaa vya bei rahisi ambavyo vimepigwa kwa miaka 60 iliyopita, Scheer anasema.

"Watu wanafahamu kwa kiasi fulani athari za kimazingira za vifaa vya msingi vya mafuta ambavyo haviwezi kuchimba majani, lakini hawako tayari kutumia dola za ziada kushinikiza aina mpya za vifaa," anasema.

Ushindani na plastiki inayotokana na mafuta ya petroli umeongezeka tu kwa mwaka uliopita kwani bei ya mafuta imepungua kwa nusu. "Ili kushindana na nyenzo za asili za mafuta tulihitaji bei ya mafuta kuwa mahali karibu $ 130, $ 140 kwa pipa," Scheer anasema. "Ni wazi, kwa $ 50 kwa pipa tuko mbali na kuweza kushindana."

Scheer anasema uwezo wa kutengeneza plastiki yote ya ulimwengu kutoka kwa vyanzo visivyo vya mafuta upo, lakini kufanya hivyo itahitaji msaada mkubwa wa serikali. "Italazimika kuendeshwa na kanuni ambayo italazimisha gharama ya plastiki na gharama ya mafuta kuwa kubwa zaidi kuliko ilivyo sasa," anasema.

Mshindani wa polyethilini?

Ikiwa plastiki endelevu inayopunguza utegemezi wetu kwa mafuta na kuharibika kwa mwisho wa maisha yao muhimu itaenda sana, watalazimika kuingiza sio tu kwa microbeads, povu na matumizi mengine maalum lakini pia kwa thermoplastics - chini. -pesa, polima zinazofanana ambazo zinajumuisha zaidi ya asilimia 80 ya mamia ya mamilioni ya tani za plastiki zinazozalishwa kila mwaka.

Coates sasa inafanya kazi kwa biopolymer mpya na mali inayolinganishwa na au labda bora kuliko polyethilini, thermoplastic inayozalishwa sana inayotumika kutengeneza kila kitu kutoka mifuko ya takataka hadi chupa za maji hadi toys za plastiki.

Hata safu nyembamba ya polyethilini ina nguvu sana, kwa mfano, kutengeneza bahasha ambazo haziwezekani kufungua bila mkasi au mitungi ya maziwa ambayo haivunjiki wakati imeshuka chini. "Zaidi ya hayo ni kwa sababu ni nyenzo ya seminari," Coates anasema. "Minyororo [ya polima] hufunga karibu na kila mmoja kwa mtindo mkali sana na maalum ambayo kwa jumla, inatoa mali nzuri sana."

Ndani ya Utafiti wa 2014 uliochapishwa katika Jarida la American Chemical Society, Coates na wenzake huko Cornell walielezea nyenzo mpya na muundo wa semicrystalline ambayo imetengenezwa kutoka kwa lishe ya sukari na ina mali sawa na polyethilini, lakini inauwezo wa kuoza mwishoni mwa maisha yake muhimu.

"Haifanyiki mara moja, lakini nadhani kuna baadhi [dalili kwamba inaweza] kuwa mshindani wa kweli wa plastiki kama polyethilini," Hillmyer anasema.

Nyenzo mpya, inayojulikana kama aina nyingi (polypropen succinate), haijajaribiwa ili kuona jinsi inavyoweza kuoza haraka katika taka au mazingira ya baharini. Lakini kulingana na muundo wake, Coates anasema, inapaswa kuanza kuharibika kwa maji baada ya miezi kadhaa, kipindi cha wakati ambacho kitazidi maisha muhimu ya bidhaa nyingi za matumizi. Poly (polypropen succinate) huvunjika kuwa propylene glikoli na asidi ya asidi, vifaa visivyo na sumu ambavyo hupunguzwa zaidi kuwa CO₂ na maji wakati inamezwa na vijidudu.

"Ikiwa ungetakiwa kula bidhaa za uharibifu wa polima, hizi ndizo ambazo unataka," Coates anasema.

Haiwezekani kwamba aina nyingi (polypropen succinate) itagharimu kidogo kwa msingi wa pauni-kwa-pauni kuliko polyethilini ya kawaida, lakini muundo wake wa fuwele unaonyesha inaweza kufanya vizuri kuliko mwenzake wa petroli. Ikiwa ndivyo, wazalishaji wa bioplastiki siku moja wanaweza kushindana na tasnia ya plastiki ya leo kwa kutengeneza vitu kama mitungi ya maziwa na nyenzo ndogo sana kuliko plastiki ya petroli.

Panda Vita

Kwa ufupi wa kanuni za serikali zinazoondoa bei kwenye kaboni au zinahitaji plastiki zote kwa biodegrade, bioplastics italazimika kutafuta njia za kushinda plastiki za kawaida ikiwa watajaza zaidi ya matumizi ya niche.

Ni vita ya kupanda - lakini moja ambayo bidhaa nyingine ya mara moja, jopo la jua, inazidi kushinda.

Mnamo 2007 umeme wa jua uliunda chini ya asilimia 0.1 ya uzalishaji wa umeme wa Merika. Shukrani kwa ujanja na uvumbuzi, bei ya moduli za picha zimeshuka kutoka dola 4 za kimarekani kwa watt hadi $ 0.50 kwa watt, na kufanya jua kuwa chanzo cha umeme kinachokua haraka nchini.

Je! Wale wanaofanya kazi kwenye bioplastiki wanaweza kuona mabadiliko sawa ya bahari? Mwishowe, kuna uwezekano mkubwa wa kupanda sio tu juu ya jinsi bidhaa zao zinavyovunjika, lakini kwa ni kiasi gani wanaweza kuvunja ukingo wa kawaida wa ushindani wa plastiki.

Kuhusu Mwandishi

Phil McKenna ni mwandishi wa uhuru anayevutiwa na umoja wa watu wanaovutia na maoni ya kuvutia. Kwa asili anaandika juu ya nishati na mazingira na kuzingatia watu walio nyuma ya habari. Kazi yake inaonekana ndani The New York Times, Smithsonian, WIRED, Audubon, Mwanasayansi Mpya, Uhakiki wa Teknolojia, MAREKANI na NOVA, ambapo yeye ni mhariri anayechangia.

Makala hii awali alionekana kwenye Ensia

Kurasa Kitabu:

at

Asante kwa kutembelea InnerSelf.com, zipo 20,000 + makala zinazobadilisha maisha zinazokuza "Mitazamo Mpya na Uwezekano Mpya." Nakala zote zimetafsiriwa kwa Lugha 30+. Kujiunga kwa InnerSelf Magazine, iliyochapishwa kila wiki, na Daily Inspiration ya Marie T Russell. InnerSelf Magazine imechapishwa tangu 1985.