生物塑料可以减少浪费 - 如果我们投资于制造和让他们摆脱
有消息称公司如星巴克,凯悦酒店和万豪同意禁止塑料吸管,这是一个合适的时间来考虑的塑料在我们的日常生活中的作用。塑料是一个经常被忽视的现代奇迹 - 廉价和可以被塑造成无数的产品多用途的物质。
吸管只是人类塑料瘾的冰山一角。2016年全球塑料树脂产量接近3.35亿公吨(PDF)。据估计,到2020年,它可能增长到大约6.5亿吨,大约是美国的100倍重量吉萨金字塔。
我们的实验室是一个研究小组寻找潜在的解决社会塑料问题的方法之一。我们研究一种微小的光合细菌,我们用它作为生产平台,将光和二氧化碳转化为可再生化合物,包括生物塑料替代品。生物塑料是减少塑料垃圾的一个很有前途的选择,但是扩大它们的规模将需要大量的投资,包括制造它们和处理它们的特殊设施。
长寿的浪费
世界上大部分塑料输出被制造成单次使用的物品,如饮料吸管。事实上,食品包装与食品相关的物品,如杯子,外卖盒,收缩包装和塑料袋,占相当大的比例所做的所有塑料。
不到10%所有的废弃塑料在世界范围内被回收利用。大部分的塑料食品包装如果有任何食物残渣粘在上面,就不能很容易地回收,因为这些残渣会干扰加工的各个阶段。因此,许多回收工厂不接受食品包装。
其他塑料垃圾呢?约12%的垃圾被焚烧,但近80%的垃圾最终被填埋或进入环境。在海洋中,洋流聚集了大量的塑料垃圾漂浮的垃圾“岛”。
塑料从植物
由可再生的生物化合物制成的各种生物基塑料已被研究了许多年。今天,许多都可以替代我们大多数人都熟悉的以化石燃料为基础的塑料,如聚苯乙烯和聚乙烯。
大多数生物塑料通过取来自植物的糖,如玉米和甘蔗,并且利用微生物将它们转换为最终可形成为塑料树脂原料制成。但使生物塑料,一方面可生物降解,仍然足够耐用,其对其他用途之间进行权衡。通过你的客场之旅中途瓦解一个吸管和杯子是不是在所有多大用处。
许多生产和发展最有前途的生物塑料的可控制的条件下,如在一个下迅速降解大型堆肥设施。在这里,生物塑料可与其它有机物间杂并定期混合,以保证足够的通风,以促进快速分解。一种这样的设施,特别从事测试和改善生物塑料的降解是杉木林积肥场,操作华盛顿州的出来。最终的结果是一个丰富的堆肥适合施肥花园和作物。
但是,如果他们在扔垃圾,埋在垃圾填埋场,甚至生物塑料将憔悴了几十年甚至几百年。下面填埋的表面层,该条件常常干燥,冷却和在氧缺乏。所有这些因素阻碍,可以加快生物塑料的分解微生物的生长。相比之下,堆肥塑料在很大程度上工业堆肥设施,那里的条件进行管理,以促进通风和温度,因为所有的微生物活动的往往大大高于内三个月内降解。
同样,在所有环境条件下,任何已开发的材料都不太可能具有生物降解性。例如,它们可能不会在北极或海底分解。在这样的环境条件下,如低温、低氧和高压,可以抑制那些破坏塑料聚合物内部化学键的生物的生长,从而导致更慢的分解速度。
这意味着,任何在材料科学上的突破都必须与可持续的生物塑料生产方法和良好的系统相结合,以便将生物塑料产品直接投入堆肥设施。
利用微生物使生物塑料
从植物来源制造塑料肯定比基于化石燃料的方法更可持续的,但它需要的土地和淡水生长和加工原料的材料。我们的研究实验室正在寻找方法来培养光合作用微生物(蓝藻),自然能利用太阳来制造这些生物塑料化合物。
在此过程中,这些微生物作为执行植物同样的作用,利用太阳光和二氧化碳,以创建可以被转化为生物塑料糖。事实上,蓝藻是更高效的太阳能转换器,并且不需要土壤或淡水,所以这种方式可以减少对土地和资源的竞争。
虽然很容易诽谤卑微的塑料吸管,很难拿出那些便宜,轻巧耐用,而且对环境无害的替代品。我相信进步是可能的,但只有当科学家能共同想出了生物塑料的替代品和社会政策支持基础设施堆肥适当处置。