Tilbage i 1907, Leo Baekeland opfandt et nyt materiale, Bakelit, det var den første ægte syntetiske plast, sammensat af molekyler, der ikke findes i den naturlige verden. Det var et fantastisk gennembrud. Bakelit var holdbar og varmebestandig og kunne støbes i næsten enhver form. Folk kaldte det "materialet til tusinde anvendelser" [kilde:Science History Institute].
Det viste sig at være en underdrivelse. I dag, plast er en af hjørnestenene i den moderne teknologiske civilisation - hård, fleksibel holdbar, uigennemtrængelig for korrosion, og tilsyneladende uendelig alsidig. Plastikgenstande er rundt omkring os, fra madbeholdere og flasker mælk og sodavand, som vi køber i supermarkedet, til bordpladerne i vores køkkener og beklædningerne på vores kogegrej. Vi går i tøj af plastfibre, sidde på plastikstole, og rejse i biler, tog og fly, der indeholder plastikdele. Plast er endda blevet et vigtigt byggemateriale, bruges i alt fra isolerede vægpaneler til vinduesrammer [kilde:American Chemistry Council]. Vi fortsætter med at finde nye anvendelser til plast hele tiden.
Vores afhængighed af plast har også en stadig mere alvorlig ulempe, fordi vi gør så meget ud af det, og smid så meget af det. Af de 9,1 milliarder tons (8,3 milliarder tons) plastik, som verden har produceret siden 1950, 6,9 milliarder tons (6,3 milliarder tons) er blevet affald, og kun 9 procent af det er blevet genbrugt. Resten ender på lossepladser og i verdenshavene, hvor plastikforurening hærger dyrelivet og skyller op på strande. Cirka 40 procent af affaldet er kasseret emballage [kilde:Parker].
Men der er en måde at løse dette på, fordi der findes mere miljøvenlige alternativer til plast. Her er 10 af dem.
IndholdDer var engang, både mødre og mælkemænd fyldte glasflasker med mælk. Kig nu rundt i dit køkken, og du vil sandsynligvis se mange plastmaterialer - vandflasker, sodavandsflasker, madopbevaringsbeholdere. Tiderne har ændret sig.
Nogle gange er det en god ting at gå tilbage i tiden. I modsætning til plast, som ofte stammer fra fossile brændstoffer, glas er lavet af sand. Denne vedvarende ressource indeholder ikke kemikalier, der kan trække ud i din mad eller krop. Og det er let at genbruge - uanset om du smider flasker i din genbrugsbeholder for at blive til nye flasker eller genbruger glasglas til opbevaring af rester. Jo da, glas kan knække, hvis det tabes, men det smelter ikke i din mikrobølgeovn.
Glasflasker og krukker er potentielt 100 procent genanvendelige, og glasset i dem kan genbruges uendeligt, uden tab af kvalitet og renhed. Glasproducenter byder genbrugsglas velkommen, fordi når det bruges som ingrediens til fremstilling af nyt glas, det kræver mindre energi i ovne. Containerproducenter og glasfiberindustrien (som også bruger genbrugsglas) køber tilsammen 3,35 millioner tons (3,03 millioner tons) genbrugsglas årligt [kilde:Glass Packaging Institute].
Men vi kunne gøre et meget bedre stykke arbejde med at genbruge glas. I 2015, det seneste år, som U.S. Environmental Protection Association (EPA) har statistik for, Amerikanerne genbrugte kun 26,4 procent af de glasbeholdere, de brugte.
Da plastikposer først ramte stedet, vi havde et valg:papir eller plast. I dag, det er alt sammen plastik. Og hvis du ikke er den overvågende person ved kassen, du finder dig selv gående hjem med en pose til hver vare.
Faktisk, det er svært at foretage et køb, uden at det straks bliver smidt i plastik. Ikke underligt, at plastposer virker allestedsnærværende. USA producerede forbløffende 4,13 millioner tons (3,75 millioner tons) plastikposer i 2015, det seneste år, som data er tilgængelige for, og kun 530, 000 tons (481, 000 tons) af dem blev genbrugt [kilde:EPA]. Resten ender som affald i byer og byer - og for mange finder vej til havet, hvor de dræber millioner af havskildpadder, fugle og havpattedyr hvert år [kilde:Miljø Californien]. Men du skal slæbe de dagligvarer hjem på en eller anden måde. Så hvad laver du? Genanvendelige indkøbsposer, til at begynde med.
Du kan få dem prydet med mønstre eller printet med navnet eller din bank/fitnesscenter/frossen yoghurtbutik. Alle deler dem ud, og de kommer i lærred, vævet plastfiber, hamp, bomuld og endda læder. Du finder dem af nylon, der kan foldes sammen i en pose, der er lille nok til at passe i lommen. I virkeligheden, enhver type taske vil gøre, Uanset om det er meningen at bære dagligvarer eller ej.
Bonus:Ved at undgå plastposer, du vil ikke have dem til at samle sig i dine skabe, og du behøver ikke bekymre dig om, hvor de går hen, når du smider dem ud.
Mens nogle mennesker har travlt med at udvikle plasterstatninger, andre er indstillet på at gøre konventionel termoplast biologisk nedbrydeligt. Hvordan? Ved at smide tilsætningsstoffer kaldet nedbrydende koncentrater ( PDC'er ). PDC'er er normalt metalforbindelser, såsom koboltstearat eller manganstearat. De fremmer oxidationsprocesser, der nedbryder plastikken til sprød, fragmenter med lav molekylvægt. Mikroorganismer sluger fragmenterne, når de går i opløsning, gør dem til kuldioxid, vand og biomasse, som angiveligt ikke indeholder nogen skadelige rester.
Søg efter additive teknologier, og du vil støde på handelsnavnene TDPA (et akronym for Totally Degradable Plastic Additives) eller MasterBatch Pellets (MBP). De bruges til at fremstille engangsplast, såsom tynde indkøbsposer, engangsbleer, skraldespande, deponeringsdæksler og madbeholdere (herunder fastfoodbeholdere).
Når det tilsættes til polyethylen (standard plastposemateriale) i niveauer på 3 procent, PDC'er kan fremme næsten fuldstændig nedbrydning; 95 procent af plasten er i bakterievenlige fragmenter inden for fire uger [kilde:Nolan-ITU Pty]. Selvom det ikke er strengt bionedbrydeligt ('bioeroderbart' ligner det mere), PDC-holdige polymerer er mere miljøvenlige end deres renere polymerkusiner, som sidder på lossepladser i hundredvis af år.
En nylig undersøgelse foretaget af forskningsfirmaet HIS Markit viste, at værdien af bionedbrydeligt plast, der blev solgt på verdensplan, oversteg 1,1 milliarder dollars i 2018, og forudsagde, at den ville stige til 1,7 milliarder dollar i 2023 [kilde:Goldsberry].
Et PDC -problem?Bionedbrydeligt plast ligner og føles nøjagtigt som de plastprodukter, vi opfordres til at genbruge. Så hvad sker der, hvis vi ved et uheld genbruger de bionedbrydelige poser? Godt, konsekvenserne er potentielt katastrofale - genbrugte polyethylenvandingspumper, der er forurenet med PDC -tilsætningsstoffer, vil sandsynligvis ikke vare særlig længe. Faktisk, plastgenbrugere i Sydafrika føler sig så stærkt over for manglende evne til at holde PDC-holdige bionedbrydelige materialer ude af genbrugsstrømme, at de vil forbyde deres anvendelse i dette land.
Alle nyfødte pattedyr overlever på den. Uden det, der ville ikke være is. Der er virkelig ingen benægtelse af værdien, eller fornøjelse, af mælk.
Nu siger forskere, at det kan hjælpe med at producere en bionedbrydelig plast til møbelhynder, isolering, emballage og andre produkter. Jep, forskere genopliver ideen om at konvertere kasein, det vigtigste protein, der findes i mælk, til et bionedbrydeligt materiale, der matcher polystyrens stivhed og komprimerbarhed.
Kaseinbaseret plast har eksisteret siden 1880'erne, da en fransk kemiker behandlede kasein med formaldehyd for at producere et materiale, der kunne erstatte elfenben eller skildpadde. Men selvom det er ideelt til smykker, som selv Queen Mary beundrede, kaseinbaseret plast er for sprød til meget mere end udsmykning.
Forskere har fundet en måde at gøre proteinet mindre modtageligt for revner, takket være et silikat ler kaldet natrium montmorillonit . Frysning af natriummontmorillonit til et svampelignende materiale kaldet en aerogel , de infunderede det porøse netværk af ler med kaseinplast. Resultatet? Et materiale af polystyren, der, når det sættes i et dumpemiljø, begynder at nedbrydes fuldstændigt [kilde:The Economist]. Den moderne mælkebaserede plastik revner ikke så let, takket være det silikatskelet, og de gjorde endda stoffet mindre giftigt ved at erstatte glyceraldehyd med formaldehyd under processen.
Fremtiden for kaseinplast er ikke sikker, men at bytte det til oliebaseret polystyren ville helt sikkert give os en anden grund til at elske mælk.
Vinfremstillingsindustrien producerer en masse drueaffald - dybest set det faste materiale, der efterlades, efter at druer er presset for at udvinde saften, der er gæret til vin. (Det svarer til cirka 25 procent af druernes vægt).
Men et italiensk firma, Vegea, bruger drueaffaldet til at lave et syntetisk læder, der kan erstatte vinylimiteret læder, og også i stof til tøj.
Ifølge en artikel i Horizon, Den Europæiske Unions teknologiinnovationsmagasin, Vegea har allerede produceret en mode -serie med prøve -bærbare produkter til beklædningsfirmaet H&M, som blev vist på en udstilling i 2017. Det omfattede kjoler, sko og poser fremstillet af drueaffaldsmaterialet.
Vegea er nu i gang med at opskalere sin produktionskapacitet til at fremstille beklædningsgenstande, der sælges til tøjbutikker, så du snart burde kunne tilføje drueaffald til din garderobe. Drueaffaldsmaterialet kan i sidste ende også dukke op i møbler og biler [kilde:Ceurstemont]
Næste op er en lovende bioplast, eller biopolymer, hedder flydende træ . Biopolymerer forfalsker det; disse materialer ser ud, føle og handle ligesom plastik, men i modsætning til oliebaseret plast, de er biologisk nedbrydelige. Denne særlige biopolymer kommer fra pulpbaseret lignin , en vedvarende ressource.
Producenter blander lignin, et biprodukt fra papirfabrikker, med vand, og udsæt derefter blandingen for alvorlig varme og tryk for at skabe et formbart kompositmateriale, der er stærkt og ikke -toksisk. Tyske forskere har indarbejdet denne plastikerstatning i en række forskellige ting, herunder legetøj, golftees og endda hi-fi højttalerkasser.
I 2018, Bioplastics News rapporterede, at Christopher Johnson, en forsker ved U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory, havde udviklet en lovende proces til forbedring af omdannelsen af lignin til et erstatningsmateriale til plast, samt nylon.
Fordi den er lavet af træ, det kan genbruges som træ, også.
De næste tre poster på denne liste kaldes alle bionedbrydeligt plast alifatiske polyestere . Samlet set, de er ikke så alsidige som aromatiske polyestere såsom polyethylenterephthalat (PET), som normalt bruges til at lave vandflasker. Men da aromatiske polyestere er fuldstændig resistente over for mikrobiel nedbrydning, der bliver pumpet meget tid og kræfter ind på at finde levedygtige alternativer i alifatiske polyestere.
Tage polycaprolacton ( PCL ), en syntetisk alifatisk polyester, der ikke er fremstillet af vedvarende ressourcer, men nedbrydes fuldstændigt efter seks ugers kompostering. Det er let at behandle, men er ikke blevet brugt i betydelige mængder på grund af fremstillingsomkostninger. Imidlertid, at blande PCL med majsstivelse reducerer omkostningerne.
Biomedicinsk udstyr og suturer er allerede lavet af den langsomt nedbrydelige polymer, og vævstekniske forskere graver det, også. Det har også applikationer til fødevarer, der kommer i kontakt med fødevarer, såsom bakker.
"Naturligt producerede polyestere" kan lyde som en sætning, der er fjernet fra en marketingkampagne, men fodre sukker til visse typer bakterier, og du har en produktionslinje af plast.
Det er tilfældet med polyhydroxyalkanoat ( PHA ) polyestere , de to hovedmedlemmer er polyhydroxybutrat ( PHB ) og polyhydroxyvalerat ( PHV ). Disse bionedbrydelige plastmaterialer ligner meget menneskeskabt polypropylen. Selvom de stadig er mindre fleksible end oliebaseret plast, du finder dem i emballage, plastfilm og sprøjtestøbte flasker.
Produktionsomkostninger har for det meste bragt PHA i skyggen af billigere, oliebaseret plast, men lidt kreativitet i indkøb af billige råvarer kan gøre det snart til et topvalg. Majsfyldt spiritus, melasse og endda aktiveret slam kunne alle levere det sukker, bakterierne har brug for til at producere plasten.
PHA'er bionedbrydes via kompostering; en PHB/PHV -komposit (92 dele PHB/8 dele PHV, efter vægt) vil næsten helt nedbryde inden for 20 dage efter dyrkning med anaerobt fordøjet slam, arbejdshesten til biologiske rensningsanlæg [kilde:Nolan-ITU Pty Ltd].
PHA'er bruges allerede i en række forskellige produkter, herunder engangsemballage til fødevarer, drikkevarer og forskellige forbrugerprodukter. De bruges også i medicinske applikationer såsom suturer, og til at fremstille landbrugsfolien til opbevaring af høballer [kilde:Creative Mechanisms].
At producere plast af forarbejdet majs kan virke som en pipedrøm, men det sker hver dag. Polymælkesyre , eller PLA , er en anden alifatisk polyester og en, der kan fremstilles af mælkesyre, som fremstilles via stivelsesfermentering under majsvåd formaling. Selvom det oftest er fremstillet af majs, PLA kan også laves af hvede eller sukkerrør
PLA ser ud og fungerer på samme måde som polyethlen, der bruges i plastfilm, emballage og flasker, og det kan også bruges som en erstatning for polystyren, der bruges i skumfoderplader og beholdere og plastbestik. Men i modsætning til konventionel oliebaseret plast, PLA har nogle store fordele. For en, da det er lavet af planter, der absorberer kuldioxid, når de vokser, der er ingen nettostigning i kuldioxid fra dets råvarer. En undersøgelse fra 2017 viste, at skift fra konventionel plast til PLA ville reducere amerikanske drivhusgasemissioner med 25 procent [kilde:Cho].
PLA har den fordel, at det hurtigt er biologisk nedbrydeligt, under de rigtige betingelser. Hvis plasten sendes til et industrielt komposteringsanlæg, hvor det konstant udsættes for varme og mikrober, det kan nedbrydes på to til tre måneder. Hvis det smides på en losseplads, selvom, det bryder ikke hurtigere ned end konventionel plast [kilde:Isom og Shughart].
Som en fuldstændig bionedbrydelig, lavpris, vedvarende og naturlig polymer, stivelse har fået stor opmærksomhed for at udvikle bæredygtige materialer. Når det kommer til udskiftning af plast, imidlertid, stivelse kan ikke skære sennep; dets dårlige mekaniske egenskaber betyder, at den har begrænset brug for de robuste produkter, som plast frembringer.
Hvad en af de hotteste tendenser inden for bionedbrydeligt plastudvikling kan gøre, er at gøre polymersammensætninger mere bionedbrydelige. Du navngiver det, og stivelse er sandsynligvis blevet kombineret med det, om end med varierende succes.
Stivelse blandes normalt med alifatiske polyestere, såsom PLA og PCL, og polyvinylalkohol til fremstilling af fuldstændigt bionedbrydeligt plast. Tilsætning af stivelse barberer også plastfremstillingsomkostninger. Men stivelsesindholdet skal overstige 60 procent af kompositmaterialet, før det har en betydelig effekt på nedbrydning; når stivelsesindholdet stiger, polymererne bliver mere bionedbrydelige [kilde:Nolan-ITU Pty Ltd]. Huske, selvom, at tilsætning af mere stivelse også påvirker plastens egenskaber. Hvis du putter våde blade i en stivelsespose lidt, du får rod, når du skal hente posen.
Så, mens der ikke er nogen sølvkugle til at gøre plast grønnere, en kombination af revitalisering af gamle ideer og revolutionerende plastteknologi er et skridt i den rigtige retning.
Oprindeligt udgivet:18. maj, 2009
Sidste artikelSådan fungerer kunstig fotosyntese
Næste artikelEr der en måde at få solenergi om natten?