Kan videnskaben bryde sin plastikafhængighed?

Lucy Gilliam har en smittende passion for miljøindsats. I dag, hun arbejder i Bruxelles med miljøtransportpolitik. Men i begyndelsen af ​​2000'erne, hun var molekylær mikrobiolog i Hertfordshire. Som mange andre inden for hendes felt, Gilliam kom igennem en masse engangsplastik. Det var blevet en normal del af det 21. århundredes videnskab, lige så hverdag som kaffe og overarbejde.

Gilliam var, med hendes ord, en "superhøj bruger" af den slags plastik, ultrasteriliserede filterpipetter, der kun kunne bruges én gang. Ligesom så mange af os gør i vores hjemlige liv, hun fandt ud af, at hun arbejdede med, hvad anti-forureningskampagner kalder et "produkt, brug, kasser" model. Pipetterne ville hobe sig op, og alt det plastikaffald virkede bare forkert for hende.

Videnskabens miljøpåvirkning var begyndt at bekymre hende. Det var ikke kun et spørgsmål om plastik. Hun ville også vide, hvorfor der ikke var solpaneler på taget af den nye laboratoriebygning, for eksempel, og hvorfor det at flyve til konferencer blev set mere som en fordel end et problem. "Jeg plejede at tæve over det over kaffe hele tiden, Gilliam fortæller mig. "Hvordan kan det være, at vi forsker i klimavidenskab, og folk flyver overalt? Vi burde være et fyrtårn."

Hun forsøgte at igangsætte genbrugsprogrammer, med en vis succes. Hun inviterede leverandørerne ind for at diskutere spørgsmålet, og udarbejdede måder, hvorpå forskerholdene i det mindste kunne returnere de æsker, pipetter kom ind til genbrug, selv om selve pipetterne stadig ville blive brugt og kasseret. Det føltes som en kamp, selvom. Fornemmelse af, at fremskridtet sandsynligvis ville være langsomt, hun begyndte at spørge sig selv, hvor præcis hun kunne få forandring til at ske, og flyttede til at arbejde med miljøpolitikken.

Videnskabelig forskning er en af ​​de mere skjulte brugere af engangsplastik, med de biomedicinske videnskaber en særlig højvolumen gerningsmand. Petriskåle i plast, flasker i forskellige former og størrelser, flere typer handsker, en svimlende række af pipetter og pipettespidser, en skare af prøverør og hætteglas. De er alle blevet en daglig del af videnskabelig forskning. De fleste af os vil aldrig engang se sådant udstyr, men vi stoler alle stadig på det. Uden det, vi ville ikke have viden, teknologier, produkter og medicin vi alle bruger. Det er afgørende for det 21. århundredes liv, men det er også ekstremt forurenende.

I 2015 forskere ved University of Exeter vejede deres biovidenskabsafdelings årlige plastikaffald, og ekstrapolerede, at biomedicinske og landbrugslaboratorier verden over kunne være ansvarlige for 5,5 millioner tons laboratorieplastik om året. For at sætte det i sammenhæng, de påpegede, at det svarer til 83 procent af den plast, der genbruges på verdensplan i 2012.

Problemet med plastik er, at det er så holdbart; det vil ikke nedbrydes. Vi smider det i skraldespanden, det bliver der. Det menes, at der nu kan være flere Lego-mennesker på Jorden end faktiske mennesker, og disse minifigs vil overleve os alle. Når plastikprodukter som disse minifigurer – eller pipetter, flasker eller sugerør – går i stykker til sidst, de holder fast som små, næsten usynlige fragmenter kaldet mikroplastik, som også kommer fra kosmetik og tøjfibre. En undersøgelse fra 2017 fandt mikroplastik i 81 procent af ledningsvandsprøver globalt. I de seneste år, i bjergkæder i USA og Frankrig, forskere fandt endda mikroplastik i regn. De er for nylig blevet fundet i Arktis, også.

Moderne videnskab er vokset op med engangsplastik, men tiderne ændrer sig. Dette efterår, den første bølge af unge til at følge den svenske klimaaktivist Greta Thunberg og gå i "skolestrejke for klimaet" startede bacheloruddannelser. Universiteterne kan forvente, at disse unge kommer med friske og til tider udfordrende spørgsmål om, hvordan videnskabelig forskning udføres. På samme tid, mange af dem fra Generation Z (dem født fra midten af ​​1990'erne og frem) begynder nu på Ph.D. og millennials (født fra begyndelsen af ​​1980'erne) leder flere og flere laboratorier. Efterhånden som flere universiteter udfordrer sig selv for at udrydde engangsplastik, samt at gå uden kulstof, i de næste par år eller årtier, videnskabeligt affald bliver i stigende grad sat under lup.

Som et tegn på, hvor langt tingene er gået, siden Gilliam forlod sin karriere inden for forskning, i november sidste år lovede University of Leeds at blive engangs-plastfri inden 2023. For nylig, UCL har meddelt, at det vil følge trop, med det eneste lidt mindre ambitiøse mål for 2024. Disse nye politikker vil ikke bare forvise engangskaffekopper fra campus, men også en masse dagligdags videnskabeligt udstyr.

Lucy Stuart, bæredygtighedsprojektmedarbejder hos Leeds, siger, at reaktionen blandt forskere har været blandet, men de gør gradvist fremskridt. "For os, som universitet, vi er her for at inspirere den næste generation, " siger hun. "Også, vi er en forskningsbaseret institution, der hver dag skaber banebrydende innovation, så vi ville ikke sige, at løsningerne ikke er mulige, fordi vi er de mennesker, der hjælper med at skabe disse løsninger."

Det ambitiøse mål har hjulpet med at fokusere alles opmærksomhed, som har det tydelige tegn på, at den har opbakning hele vejen gennem institutionen fra toppen af ​​universitetsledelsen og ned. Imidlertid, "Vi ønsker ikke at implementere top-down-politikker, ", understreger Stuart. "Vi ønsker, at individuelle forskere og medarbejdere tager ejerskab og ser på problemet inden for deres område, og lav så en ændring."

Andre steder, mange videnskabsmænd skubber allerede fremad på eget initiativ. Da David Kuntin, en biomedicinsk forsker ved University of York, diskuterede plastikaffald med sine laboratoriekammerater, han fandt hurtigt ud af, at han ikke var den eneste, der havde bemærket, hvor meget de kom igennem.

"Brug af plast på daglig basis - i videnskaben, det er sådan set umuligt at undgå i dag. Og nogen sagde lige, 'Åh, vi kunne fylde et værelse efter en uge!' og det fik os til at diskutere, hvad vi kunne gøre."

En grund til, at laboratorieplast er et så klæbrigt problem, er, at de kan blive forurenet med det biologiske eller kemiske stof, der forskes i; du kan ikke bare lægge dem i campus-genbrugsbeholderne med din kaffekop. Som regel, Laboratorieaffaldsplastik pakkes og autoklaveres - en energi- og vandkrævende steriliseringsproces - inden den sendes til losseplads. Men, Kuntin siger, ikke alt plastaffald er for forurenet til at kunne genbruges. I stedet for blot at klassificere alt som farligt, lige af, han og hans kolleger foretog en revision af den plast, de brugte, for at se, hvad de kunne dekontaminere.

"Den forurening, vi håndterer, er sandsynligvis mindre farlig end en mugne dåse bønner, du måske har i din genbrug efter et par uger, " siger Kuntin. Så, ligesom holdet havde erfaret, at de skulle vaske deres dåser med bønner, før de lagde dem i kommunens genbrugsspand, de lærte måder at dekontaminere deres laboratorieaffald på, også.

De udviklede en "dekontamineringsstation" med en 24-timers opblødning i et desinfektionsmiddel på højt niveau, efterfulgt af en skylning for kemisk dekontaminering. De så også på den plastik, de købte, at vælge dem, der ville være nemmere at genbruge. Som følge af disse tiltag, de har reduceret den plast, de tidligere sendte til lossepladsen, med omkring et ton om året.

"Det er 20 arbejdere, 20 af os, " han siger, Det lyder, som om han stadig ikke helt tror på, at så få forskere kunne samle så meget affald. "Vi brugte et ton plastik, som vi kan genbruge." De fandt ud af, at det var nok til at fylde 110 badekar. Og fordi de også har skåret ned, hvor meget udstyr der skal autoklaveres, de sparer energi og vand, også.

"Jeg tror som videnskabsmænd, vi skal være ansvarlige for det, vi laver, Kuntin fortæller mig. Ikke mindst, han siger, fordi det er offentlige penge, de bruger. "Du kan ikke, med ren samvittighed, bare bruge et ton plastik."

På University of Bristol, Teknikerne Georgina Mortimer og Saranna Chipper-Keating har også etableret ordninger for sortering og genbrug af laboratorieaffald. "Affaldet i laboratoriet var meget let for folk at se. De var ligesom, 'Jeg gør det her hjemme, " siger Mortimer.

De har prøvet genbrug af handsker og isposer gennem et firma, der er specialiseret i svært genanvendeligt affald, inklusive kontaktlinser, sprøde pakker og cigaretskod samt den slags plastik, der kommer ud af laboratorier. De er ivrige efter at tænke mere på genbrug og reduktion, også, vel vidende, at genbrug kun kan føre dem så langt. De har fundet ud af, hvordan de kan massekøbe, når det er muligt, at skære ned på emballageaffald, for eksempel.

Plast er kun en del af det bæredygtige laboratoriepuslespil for dem. "Vi har mange ULT frysere, frysere med ultralav temperatur, " siger Mortimer. Fryserne "har tusindvis, tusindvis af prøver, der går mere end 20 år tilbage". Og de er alle opbevaret ved minus 80ºC. Eller i det mindste plejede de at være det. Anna Lewis, bæredygtig videnskabschef i Bristol, viste dem noget forskning fra University of Colorado Boulder, demonstrerer, at de fleste prøver sikkert kan opbevares ved minus 70, sparer op til en tredjedel af energien. De har nu hævet temperaturen på deres ULT frysere.

Bristol-teknikerne har også tænkt på, hvad de opbevarer i disse frysere, hvordan, og om det skal være der. "Der er prøver, der lige har stået der i årevis, " siger Mortimer. Vi har opdaget, hvad disse faktisk er, hvis de stadig kan bruges, konsolidering af rummet." Dette har ikke kun sparet energi og penge, det har også gjort arbejdet med fryserne mere overskueligt. Det er simpelthen nemmere at finde ting.

Martin Farley havde den første lab bæredygtighedsstilling i Storbritannien, ved University of Edinburgh tilbage i 2013. Han har nu specialiseret sig i måder, hvorpå forskningslaboratorier kan blive mere bæredygtige, arbejder i en lignende rolle som Lewis på et par universiteter i London. Han kom først ind i problemet på grund af plastik, men fandt hurtigt en hel række problemer at arbejde med.

Farley påpeger, at disse ULT-frysere kan bruge lige så meget energi som et hus. Så hvis du er bekymret for energiforbruget i husene i din gade, du burde også være bekymret for det i køleskabene på dit universitet. Ultimativt, efterhånden som klimakrisen skærpes, Farley hævder, "alle facetter af samfundet skal ændres".

Labs er måske ikke en "behemoth" som olie- og gasindustrien, han siger, men de har en betydelig og ofte ignoreret miljøpåvirkning. På et forskningsintensivt universitet, Farley regner med, at laboratorierne vil stå for omkring to tredjedele af energiregningen. Hvis et universitet ønsker at reducere sit energiforbrug, forskningsvidenskab er et godt sted at starte.

"Vi har folk, der genbruger derhjemme, og laver ingenting i deres laboratorier. Jeg lavede en grov udregning bagfra, " fortæller han mig, og, afhængig af dit forskningsområde, "din påvirkning af miljøet er 100-125 gange mere end derhjemme."

At spore tilbage gennem videnskabens historie, det er svært at sige præcis, hvornår engangsplastik ankom til laboratorier. "Det er et arbejde, der skal udføres, at finde ud af, hvornår plastik begynder at blive brugt i videnskabelige instrumenter, videnskabelig materiel kultur, og hvor, og hvordan det ændrer sig, " siger Simon Werrett, en historiker ved UCL, der har specialiseret sig i videnskabens materialer. Han siger, at der er plastik i mange historiske videnskabelige genstande, men fordi museer ikke katalogiserer genstande i disse termer, det er svært at datere det nøjagtigt. Stadig, han formoder, at videnskabens plastikproblem fulgte alle andres.

Produktionen af ​​det, vi kalder plastik, startede i slutningen af ​​det 19. århundrede. I dag, Vi er i stigende grad vant til at se plastik som en trussel mod dyrelivet, men dengang, hvis noget syntetiske produkter reddede naturen fra at blive tygget op af menneskeligt forbrug. Da spillet billard blev populært, producenter ledte efter en måde at fremstille kuglerne fra noget mere pålideligt end handel med elfenben. Et firma lancerede en $10, 000 konkurrence om at finde et alternativt materiale, hvilket førte til patentering af celluloid (en blanding af kamfer og våbenbomuld) af den amerikanske opfinder John Wesley Hyatt i 1870.

Hyatt dannede Celluloid Manufacturing Company sammen med sin bror Isaiah, og udviklede en proces med "blæsestøbning", som gjorde det muligt for dem at producere hule rør af celluloid, baner vejen for masseproduktion af billigt legetøj og pynt. En af fordelene ved celluloid var, at det kunne blandes med farvestoffer, including mottled shades, allowing the Hyatts to produce not just artificial ivory but coral and tortoizeshell too.

At the turn of the century, the ever-expanding electrical industry was running low on shellac, a resin secreted by the female lac bug which could be used as an insulating material. Spotting a market, Leo Baekeland patented an artificial alternative in 1909, which he named Bakelite. This was marketed in the 1920s as "the material of a thousand uses", soon joined by a host of new plastics throughout the 1930s and 1940s too. Nylon, invented in 1935, offered a sort of synthetic silk, useful for parachutes and also stockings. Plexiglass was helpful in the burgeoning aviation industry. Wartime R&D put rocket boosters on plastic innovation, and just as plastic products speedily started to fill up the postwar home, a plethora of plastic goods entered the postwar lab, også.

Werrett emphasizes that today's problems are a product not just of plastics but of the emergence of cultures of disposability. We didn't used to throw stuff away. Disposability predates plastics slightly. Machines of the late industrial revolution, around the middle of the 19th century, made cloth and paper much easier to produce. På samme tid, people were becoming more and more aware, and worried, about the existence of germs—for example, after John Snow identified the Broad Street water pump as the source of a cholera outbreak in Soho, London, in 1854. Just as Joseph Lister pioneered the use of antiseptics in medicine from the 1860s onwards, disposable dressings gradually became the norm. "So you have things like cotton buds, and condoms and tampons, and sticking plasters, " Werrett explains, as well as paper napkins and paper cups. As mass production advanced, it soon became cheaper and easier to throw things away than to clean and re-use them—or pay someone else to.

Cloth- and paper-based disposable products arrived over a relatively short period, but the new throwaway culture they instigated paved the ground for the plastic problem we have today. Paper cups and straws soon became plastic ones, and the idea of "produce, brug, discard" became normal.

Stadig, the introduction of disposable plastics in postwar science and medicine wasn't necessarily simple. Looking at medical journals from the 1950s and 1960s, Werrett has found a few complaints.

"There's a tradition that surgeons have a pair of gloves, and they use that for their whole career, " he explains. These gloves would have been rubber—first introduced by William Stewart Halsted at Johns Hopkins Hospital in Maryland in the 1890s—but designed to last, boiled for sterilization and repaired rather than disposed of in favor of a new pair. "By the end of their career, they've got repairs and stains, " Werrett says, "and that's a sign or mark of your experience as a surgeon." Then disposable gloves came in, and not everyone was happy to leave these marks of experience behind.

Nurses had to be taught to throw things away, rather than keep them, bemærker han. "It wasn't self-evident that disposability was a valuable thing. If anything, the default is to re-use things. You have to train people to see disposability as a valuable practice."

For those looking for a plastic-free future for science, a technological fix could well be found in the history. Back in Bristol, Georgina Mortimer has been eyeing up the old glass cabinets. "We're trying to get back into glassware, trying to make it cool again within our department, " hun siger, smilende.

In Brussels, Lucy Gilliam tells me about her grandmother, who worked in a hospital lab, and all the dishwashing assistance she had to support their use of glassware. "And now we do it all by ourselves. We're like little research islands. And you know, plastic—and single-use disposable things—is filling the gap of people.

"There was a time when we were doing really advanced science without using plastics. And it's not to say that all of the science that we do now can be done without plastics. But there is science that we were doing back then, and that we're still doing now, that could be done without plastics."

Plastic has become apparently indispensable for modern science. It can keep materials protected, even when we transport them. It keeps us out of them (for materials we don't want to contaminate) and them out of us (for hazardous materials that might hurt us). It can be molded into a range of shapes. Some areas of science—not least DNA research—have grown up in an era of disposable plastics.

I nogle tilfælde, selvom, a return to glass might be the answer. "Use glassware—it's there, it's available, it's sterilised, " Mortimer enthuses. "All the universities will have a glass room just full to the ceilings of stuff that we can be using rather than plastics." Along with Saranna Chipper-Keating, she has been tasked with producing a whole-life costing exercise on glass versus plastics. I teorien, it should be cheaper to re-use glass than to buy plastics again and again, especially as there are often costs associated with dumping these plastics.

But re-using glass means it must be washed and sterilized, and that takes resources, også. This is a concern for Lucy Stuart in Leeds; they don't want their plastic-free pledge to simply replace one environmental problem with another.

In York, David Kuntin is also concerned about the knock-on effects of switching back to glass. "Hver dag, we use reagents like cell culture media, a nutrient broth that cells thrive in, " he tells me. These broths have been developed for decades, and since most cells are grown on plastic, that's what the reagents have been optimized for.

Oven i købet, researchers like Kuntin are interested in the finest details of cell behavior—and what they're grown on could have an influence. "We know that cells are very responsive to their environment, and they can sense things like the roughness or stiffness of the surface they grow on, " he explains. Unexpected changes in behavior could be misinterpreted as a consequence of an experiment, when really it's just that the cells are behaving differently on glass.

Another problem is how much time re-using glass could take. Disposable pipette tips are just quicker. And time, along with water and heat, could cost the lab money. Ultimativt, selvom, they don't know until they do a full analysis. "We could do a whole-life costing exercise, and it may well be that plastics are so much cheaper, " Anna Lewis says. "In which case, we would need subsidies."

Lewis argues that any real change will require a change in how science is funded, with universities ideally needing to demonstrate some level of sustainability before they could apply for certain grant schemes. There is only so far they can go working with the goodwill and interest of a few enthusiasts. She sees scope to address this, if not in the next Research Excellence Framework (for assessing the quality of research in the UK) in 2021, then in the one after that. Whether the ecological crisis can wait for us to slowly negotiate yet another decade of science policy is another matter.

Martin Farley certainly sees a stronger appetite for change from the scientific community, compared to when he first started greening labs, back in 2013. "Five or six years ago, when I told my lab mates I was doing this, people laughed. There was a little bit of interest, like 'Sure, I'll recycle more', and some jokes. Nu, I get emails on almost a weekly basis. People out of the blue that are saying, 'How can I do something? I want to do more.'"

The University of Leeds is keen to link with other organizations, også. They've created a network around Leeds, including other universities, the Yorkshire Ambulance Service, the city council, and Yorkshire Water. They are also in discussions with one of the national research councils. Stuart says these sorts of collaborations are essential if they want to address disposable plastics on campus, because everything that comes in is part of the broader local economy. But it's also part of the whole point of the project, seeing themselves as "a civic university", ensuring that their research and innovation is used in a way that benefits the local area.

For researchers wanting to dive into the problem of plastic waste on their own, selvom, Gilliam has some simple advice:"First of all, see if you can get some buddies. Send out a note and convene a little meeting. Say, 'I've seen these things, I'm concerned about it, does anybody have any ideas?'" In the event that no one will engage with you, she suggests you just start segregating some of your plastic anyway, putting it in a box and sending it back, sharing a photo on social media as you go. You might well find comrades in other labs if not your own.

"Start by doing something different, even if it feels like it's really small and really pointless. Even small actions like that can have a ripple effect."

Denne artikel dukkede først op på Mosaic og er genudgivet her under en Creative Commons-licens.