你的汽车,手机,苏打瓶和鞋子有什么共同之处?他们都是主要由石油制成的。这种不可再生资源被加工成一组通用的化学物质称为聚合物——或者更常见的,塑料。在每年有50亿加仑的石油被转换成塑料。

聚合物在过去的几十年中,许多重要的发明等3 d打印技术。所谓的“工程塑料”,用于应用程序从汽车到建筑,家具,有优越的性能甚至可以帮助解决环境问题。例如,由于工程塑料,车辆现在较轻的重量,所以他们获得更好的燃油里程。但随着使用数量的上升,对塑料的需求也是如此。世界已经每年生产超过3亿吨的塑料。数量可能是六倍,到2050年。

Petro-plastics根本不那么糟糕,但他们是一个错失的机会。幸运的是,有一个选择。从基于石油高分子聚合物,在生理上可以减少碳排放量每年数亿吨。生物聚合物不仅是可再生能源和更环保,但他们可以有一个净有益影响气候变化作为碳汇。但并不是所有的生物聚合物都是平等的。

可降解生物聚合物

你可能会遇到“生物塑料”(PDF)之前,尤其是一次性餐具——这些塑料来自植物,而不是石油。这样的生物聚合物是由喂糖,通常从甘蔗、甜菜和玉米,微生物产生的前体分子,可以净化和化学联系在一起形成聚合物的各种属性。

植物的塑料对环境更有利,原因有两个。首先,有一个戏剧性的减少所需要的能量制造植物塑料-高达80%。而每吨原料的塑料生成2 - 3吨的二氧化碳,这可以减少bio-polymer每吨约为0.5吨二氧化碳,和过程只是变得更好。

第二,植物性塑料可以生物降解,所以他们不会积聚在垃圾填埋场。

虽然伟大的生物降解塑料叉子等一次性用品,有时更长寿命很重要——你可能不想让你汽车的仪表板随着时间的推移慢慢变成一堆蘑菇。许多其他的应用程序需要相同类型的弹性,如建筑材料、医疗设备和家用电器。可降解生物聚合物也不是可回收利用,这意味着更多的植物需要不断的种植和加工,以满足需求。

生物聚合物和碳储存

塑料,不管源,主要是由碳(PDF)——大约80%的重量。尽管原料的塑料不燃烧化石燃料释放二氧化碳以同样的方式,他们也不帮助隔离任何多余的气体污染物——碳从液体石油只是转化为固体塑料。

生物聚合物,另一方面,来自植物利用光合作用把二氧化碳,水和阳光糖。当这些糖分子转化为生物聚合物,碳是有效地锁了起来从大气中——只要他们不是生物降解或焚烧。即使生物聚合物最终在垃圾掩埋场,他们仍然会为这个碳存储的作用。

二氧化碳是只有大约28%的碳按重量,所以聚合物组成一个巨大的水库中存储温室气体。如果当前世界每年供应3亿吨左右的聚合物都不可生物降解和生物,这就等同于隔离二氧化碳的gigaton -十亿吨,约为2.8%目前全球温室气体排放。在一个最近的报告,政府间气候变化专门委员会提出了采集、存储和再利用碳作为缓解气候变化的关键策略;生物聚合物可以作出重要贡献,高达20%的二氧化碳去除需要全球变暖限制在摄氏1.5度。

非降解生物聚合物市场

目前的碳封存的策略,包括地质储存地下或泵二氧化碳废气再生农业存储更多的土壤中的碳,倚重政策驱动所需的结果。

虽然这些都是减缓气候变化的关键机制,碳封存的生物聚合物有可能利用不同的司机:钱。

基于价格的竞争已经挑战了生物聚合物,但是早期的成功显示了通向更大的渗透。一个令人兴奋的方面是访问新化学物质的能力目前还没有发现在加油站的聚合物。

考虑再循环能力。一些传统的聚合物真正的可回收的。这些材料实际上是最常时间,这意味着他们只适合低价值的应用程序,如建筑材料。由于基因和酶工程的工具,然而,属性等完整的再循环能力——允许材料反复使用相同的应用程序,也可以设计成生物聚合物从一开始。

今天的生物聚合物主要基于自然发酵产品的某些种类的细菌,例如生产乳酸的乳酸菌,同样的产品,提供的辛辣酸啤酒。虽然这些构成一个良好的开端,最新研究表明,真正的多功能性生物聚合物将在未来几年里释放出来。多亏了现代工程师蛋白质和修改DNA的能力、自定义设计达到bio-polymer前兆。,一个新的聚合物成为可能——材料的世界,今天的二氧化碳将驻留在一个更有用,更有价值的形式。

这个梦想实现,更多的研究是必要的。虽然早期的例子是今天——等部分生物可口可乐PlantBottle——实现所需的生物工程很多最有前途的新生物聚合物——仍处于研究阶段如一个可再生替代碳纤维可以用于从自行车到风力涡轮机叶片。

政府政策支持碳封存还将帮助推动收养。有了这样的支持,大量使用生物聚合物作为碳储存可能只要未来五年——一个时间表做出重大贡献的潜力来帮助解决气候危机。