At omdanne træbark og kompost til flyvinger og plastikposer

Træer, afgrøder og endda organisk affald kan omdannes til en forvirrende række af plastik til brug i produkter lige fra engangsposer til kraftige flyvinger.

Disse såkaldte biopolymerer kan spille en afgørende rolle i at vænne os fra petroleumsplastik - hvilket vil hjælpe med at reducere drivhusgasemissionerne, og sikre, at plast kommer fra en vedvarende ressource.

Og i nogle tilfælde kunne de være med til at reducere plastikforurening. En af de største kilder til plastikforurening er emballage, som tegnede sig for næsten 40 % af den plastik, der blev brugt i EU i 2019, ifølge Plastics Europe, en brancheforening.

Forskere har udviklet måder at lave bionedbrydelige madaffaldsposer og mademballage af kommunalt mad- og haveaffald.

"Du forvandler organisk affald til en affaldspose, som er biologisk nedbrydeligt. Så du lukker cyklussen - du bruger ikke andre materialer til at lave (plastik)posen, sagde Thomas Dietrich, en ingeniør i bioteknologi ved spanske TECNALIA, et forsknings- og teknologisk udviklingscenter.

Dietrich er projektleder for et projekt kaldet VOLATILE, som har udviklet en teknologi, der kan integreres i eksisterende kommunale anaerobe rådne- og komposteringsanlæg. Det bruger mikroorganismer til at nedbryde organisk affald til flygtige fedtsyrer, som er byggestenene i PHB- og PHBV-plastikken, der bruges til fremstilling af plastikposer og fødevareemballage.

Det vigtigste biprodukt er en rest, som kan bruges til at lave kompost. Brintgas er et andet biprodukt, og det kan bruges til at lave elektricitet.

Biologisk nedbrydeligt

Brug af bioaffald til at producere bionedbrydelig plast kan hjælpe med at løse en stor udfordring forårsaget af størstedelen af ​​bionedbrydelig plast, der bruges i øjeblikket.

"Normalt bruger de store (industrier), der sælger (biologisk nedbrydelig plast) på markedet fødevaregodkendte landbrugsmaterialer, sagde Dietrich.

På grund af de nødvendige mængder, det vil ikke være muligt at bruge landbrugsprodukter til at erstatte petroleumsbaseret emballage uden at konkurrere med fødevareafgrøder eller biobrændstoffer til landbrugsjord, sagde Dietrich.

"Så vi er nødt til at forsøge at beholde organisk kulstof i økonomien uden at falde tilbage på landbruget, " han sagde.

Plastposer og emballage fremstillet med VOLATILEs teknologi ville ende i husholdningernes bioaffald og kunne i teorien bruges igen til at producere flygtige fedtsyrer - selvom dette endnu ikke er blevet testet af VOLATILE-teamet.

En af hovedudfordringerne for denne type system er manglen på komposteringsanlæg i de fleste regioner i verden, inklusive Europa.

På tværs af EU, op til 50 % af kommunalt fast affald er organisk, og kun omkring 40 % af bioaffaldet genanvendes til højkvalitetskompost og rådneaffald, siger European Compost Network. Størstedelen går til deponering eller til forbrænding.

Imidlertid, dette vil sandsynligvis forbedres. Det Europæiske Miljøagentur siger, at genanvendelse af mere kommunalt bioaffald er "afgørende" for at opfylde EU's mål om at genbruge og genbruge mindst 60 % af alt affald efter vægt inden 2030.

Sammensætning

Hvorvidt plast er biologisk nedbrydeligt eller ej, skyldes deres kemiske sammensætning - ikke deres oprindelse. Så petroleumsbaseret plast kan være biologisk nedbrydeligt, og plantebaserede kan være ikke-biologisk nedbrydelige.

Imidlertid, et skift til biopolymerer vil hjælpe med at reducere drivhusgasemissioner produceret for at fremstille plasten - også selvom slutproduktet ikke er biologisk nedbrydeligt.

"Vi skal opnå dette (skift) på 10, eller højst 15, år, fordi klimaindsatsen er så høj, " sagde Vincent Placet, en forskningsingeniør ved FEMTO-ST Instituttet i Frankrig.

"Mængden af ​​CO ₂ udledningen til at producere træ og planter er meget lav, " sagde Placet, tilføjer, at de også absorberer atmosfærisk CO ₂ under vækst. Han koordinerer et projekt kaldet SSUCHY, som udvikler bærende biobaserede kompositter til brug i bil- og rumfartsindustrien.

Biopolymerer afledt af træer og afgrøder bruges allerede til at fremstille bilinteriør.

Andre biopolymerer udvikles til at være bærende. Disse omfatter hærdeplast, der er designet til at holde i op til 30 år under barske forhold - for eksempel i flyvinger og -kroppe.

Nogle af de mest udbredte hærdeplast er epoxy, som bruges i kompositmaterialer. Kompositmaterialer udgør op til 50 % af de nyeste fly efter vægt.

"Vi har produceret en fuldt biobaseret epoxy. Nu er hovedproblemet at skalere det op, " sagde Placet.

For at opskalere, en hel forsyningskæde skal skabes, begyndende med at finde leverandører af plantematerialerne, han siger.

En mulighed er at bruge affald fra skovbrug - træbark, grene og rødder. "Det er tilgængeligt i meget store mængder og bruges ikke i nogen anden applikation. I Nordeuropa, råmaterialet er meget stort, og vi ved, at det kan opfylde behovene for denne type epoxypolymer, " sagde Placet.

En anden udfordring er, hvordan man kan gøre forarbejdningen grønnere og mere konkurrencedygtig end deres petrokemiske ækvivalenter. Petrokemiske epoxyer er billigere at producere og bruger mindre strøm og opløsningsmidler. Imidlertid, nogle af disse effektivitetsgevinster skyldes, at de udføres i industriel skala i stedet for i et laboratorium, siger Placet.

"Det kan lade sig gøre fra et teknisk synspunkt, "men flere investeringer er nødvendige for at opskalere og bygge de nødvendige værdikæder, han tilføjede.

1 %

Globalt, biobaseret plast udgør omkring 1 % af de 368 millioner tons plast, der produceres årligt, siger European Bioplastics.

At hente de resterende 99% fra planter 'er ikke en mulighed, siger Sander Defruyt, leder af den nye plastøkonomi, et initiativ fra den britiske Ellen MacArthur Foundation til at redesigne fremtidens plastik.

"Hvor skal alt det biomateriale komme fra, på en måde, der er regenerativ og ikke udtømmer vores økosystemer? Kravene til vores økosystemer vil bare gå gennem taget, og vi krydser allerede planetariske grænser i dag, " han tilføjede.

Selv bionedbrydelig plast vil have begrænset indflydelse på at reducere plastikforurening, fordi de fleste af verdens regioner ikke har de nødvendige industrielle komposteringsfaciliteter, Defruyt siger.

Håndtering af plastikforurening – og løsning af vores afhængighed af oliebaseret plastik – kræver eliminering af al unødvendig plastik, og genbruge den plast, der er nødvendig, for at holde dem ude af miljøet.

Efter det, 'the very little virgin plastic that we still need … will need to be shifted from fossil-based sources to regeneratively sourced bio-based plastics to stop that systems-dependence on finite fossil resources, " said Defruyt.